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吸收解吸塔的详细设计和ASPEN塔设计

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吸收解吸塔地详细设计和ASPEN塔设计

吸收解吸塔地详细设计和ASPEN塔设计

课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作部门：一、课程设计题目填料吸收塔的设计二、工艺条件1．煤气中含苯 2%（摩尔分数），煤气分子量为 19；2．生产能力：每小时处理含苯煤气2000m³，连续操作；3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；4．吸收回收率≥95%；5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8；6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃；7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。

8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x；解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x；9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂过程中热效应忽略不计；10.年工作日及填料类型：自选。

三、课程设计内容1．设计方案的选择及流程说明；2．工艺计算；3．主要设备工艺尺寸设计；（1）塔径的确定；（2）填料层高度计算；（3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。

4．辅助设备选型与计算。

四、进度安排1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书；2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务；3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算；4.课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。

五、基本要求1．格式规范，文字排版正确；2.主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算；3．工艺流程图：以 3 号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点；4.填料塔工艺条件图：以 2 号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；5.按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。

吸收塔解吸塔

吸收塔解吸塔

载体。不含溶质的吸收剂称为贫液（或溶剂）， 富含溶质的吸收剂称为富液。
当吸收剂与气体混合物接触，溶质便向液 相转移，直至液相中溶质达到饱和，浓度不再 增加为止，这种状态称为相平衡。平衡状态下 气相中的溶质分压称为平衡分压，吸收过程进 行的方向与限度取决于溶质的气液两相中的平 衡关系。当溶质在气相中的实际分压高于平衡
热交换器E-103、盐水冷却器E-102冷却降温至50C 返回D-101循环使用。返回油温度由TIC103通过 调节循环冷却盐水量来控制。解吸塔塔釜有再沸 器E-105，利用蒸汽进行加热，再沸器温度由 TIC104和FIC108串级调节蒸汽流量（3.0t/h）来 控制。解吸塔压力（0.5MPa）由PIC105调解塔顶 冷凝器冷却水流量来控制；当压力超高时，由 PIC104调解D-103放空量来控制。
随着生产的进行，要定期排放气液分离罐D102的液体，补充新鲜的C6油入贮罐。另外，为 保证系统中的操作稳定，操作时要保持系统之间 的压力差。
四、主要设备及结构说明
1.气液传质设备（吸收塔、解吸塔） 2.冷凝器 3.换热器 4.再沸器
1.气液传质设备（吸收塔、解吸塔）
填料塔的总体结构
填料塔的结构
吸收解吸单元一工作原理简述二工艺流程动画演示三工艺流程简介四主要设备及结构说明一工作原理简述吸收解吸是化工生产过程中用于分离提取混合气体组分的单元操作与蒸馏操作一样是属于气液两相操作目的是分离均相混合物
一、工作原理简述
吸收解吸是化工生产过程中用于分离提取混合气 体组分的单元操作，与蒸馏操作一样是属于气-液 两相操作，目的是分离均相混合物。吸收是利用气 体混合物中各组分在液体吸收剂中的溶解度不同， 来分离气体混合物的过程。能够溶解的组分称为溶 质或吸收质，要进行分离的混合气体富含溶质称为 富气，不被吸收的气体称为贫气，也叫惰性气体或

(推荐)化工原理课程设计-吸收塔

(推荐)化工原理课程设计-吸收塔

（推荐）化工原理课程设计-吸收塔1. 课程设计背景化工原理是化学工程专业基础性课程之一。

吸收塔作为化工过程中的一种重要的物理操作单元，广泛应用于各个领域，如炼油、化肥、冶金、环保等。

本课程设计旨在通过吸收塔的设计和模拟计算，使学生掌握吸收塔的工作原理、设计方法和实际应用。

2. 设计要求（1）设计一座与设计要求相符合的吸收塔，并确定其操作条件和流程要求。

（2）根据设计要求，绘制出吸收塔的流程图和设备图，并说明各个部件的作用和参数。

（3）进行吸收塔的热力学计算，确定塔内各个操作区的物质平衡、能量平衡和质量传递方程，并进行模拟计算。

（4）根据计算结果，分析吸收塔的工作效率和能耗，并提出改进方案。

3. 设计步骤（1）确定吸收塔的物理和化学性质，包括塔径、高度、填料、进口和出口流量、进口温度和浓度等。

（2）绘制吸收塔的流程图和设备图，并确定各个部件的作用和参数。

（3）进行物质平衡计算，确定塔内各个操作区的物质平衡方程，包括气相和液相组分浓度、进出口流量和进出口浓度等。

（4）进行能量平衡计算，确定塔内各个操作区的能量平衡方程，包括各个操作区的温度和热流量等。

（5）进行质量传递计算，确定各个部位的传质系数和质量传递方程，包括气相和液相组分浓度、气液相之间的界面质量传递等。

（6）进行模拟计算，分析吸收塔的工作效率和能耗，并提出改进方案，包括从设计、操作和维护等多方面分析并提出改善措施。

4. 设计结果展示（1）绘制吸收塔的流程图和设备图，说明各个部件的作用和参数。

（2）进行物质平衡、能量平衡和质量传递计算，并通过图表等形式展示各个方程的计算结果。

（3）分析吸收塔的工作效率和能耗，并提出改进方案。

5. 总结通过本次课程设计，学生深入了解吸收塔的工作原理和设计方法，并通过实际计算和分析得出了吸收塔的工作效率和能耗等方面的结论，并提出了改进方案，使学生在理论和实践上都有了较好的提高。

同时，本课程设计也提高了学生的创新意识和实际操作能力。

Aspen吸收塔的设计

Aspen吸收塔的设计

SO 2吸收塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO 2。

入塔的炉气流量为2400h m /3，其中SO 2摩尔分率为0.05，要求SO 2的吸收率为95%。

吸收塔为常压操作。

试设计该填料吸收塔。

解（1）设计方案的确定用水吸收SO 2属于中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。

因用水作为吸收剂，且SO 2不作为产品，故采用纯溶剂。

（2）填料的选择对于水吸收SO 2的过程，操作过程及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。

在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用聚丙烯阶梯环填料。

（3）工艺参数的计算步骤1：全局性参数设置。

计算类型为“Flowsheet ”，选择计量单位制，设置输出格式。

单击“Next ”，进入组分输入窗口，假设炉气由空气（AIR ）和SO 2组成。

在“ComponentID ”中依次输入H 2O ，AIR ，SO 2。

步骤2：选择物性方法。

选择NRTL 方程。

步骤3：画流程图。

选用“RadFrac ”严格计算模块里面的“ABSBR1”模型，连接好物料线。

结果如图3-1所示。

图3-1 水吸收SO 2流程图步骤4：设置流股信息。

按题目要求输入进料物料信息。

初始用水量设定为400kmol/h 。

步骤5：吸收塔参数的输入。

在“Blocks|B1|Setup ”栏目，输入吸收塔参数。

吸收塔初始模块参数如表3-1所示。

其中塔底气相GASIN 由第14块板上方进料，相当于第10块板下方。

Calculation type EquilibriumNumber of stages13 Condenser None Reboiler None Valid phases Vapor-Liquid Convergence StandardFeed stageWATER 1 GASIN14 Pressure(kPa) Stage 1101.325表3-1 吸收塔初始参数至此，在不考虑分离要求的情况下，本流程模拟信息初步设定完毕，运行计算，结果如图3-2所示。

吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)

吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)
2.
操作温度：20℃
操作压力：常压
2.
填料的选择包括填料类型、规格、材质等选择填料的类型有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料、球形填料，花环填料、金属丝网波纹填料等。对比得阶梯环综合性能较好（可增加填料间的空隙，有利于传质效率的提高）。
填料的规格通常指填料的公称直径，一般应满足填料塔直径上至少放置8块以上的填料，即D/d>8。尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加。
表4.3支承板结构尺寸(mm)
塔径
DN
支承板
外径
支承板
分块数
主支承
梁数
支承圈
宽度
支承圈
厚度
2200
2160750144.6填料塔的气体进口装置尽量使气体分散均匀且压力降要小，同时还能防止塔内下流的液体流入气体管路中。常用的办法是使进气管伸至塔的中心线位置,管端为向下的45o切口或向下的缺口。这样气体从切口或缺口处折转向上。由于这种进气管不能使气体分布均匀，所以只能用于直径在500mm以下的塔中。对于直径较大的塔，进气管的末端为向下的喇叭口，对于直径更大的塔，则应采取气体均布措施。这里选用管端为45o向下的缺口。
丝网规格选择高效性网，效率高，网较密。选用上装式丝网除沫器根据手册参数【3】
（1）通过除沫器的气速：
K一般取0.08~0.11，此处取0.11
（符合气速要求）
（2）除沫器直径：
（3）除沫器高度：
主要保证除沫器有足够的拦液表面和气液停留时间。
所以根据表4.1[2]可知上装式丝网除沫器，丝网厚度150mm，安装厚度410mm，有效直径2100mm。
填料塔的液泛气速主要取决于支承板与第一层填料之间的有效空隙率的大小。有效空率降低的原因，除与填料形式有关外，更取决于支承板的结构。

吸收解吸塔的详细设计和ASPEN塔设计

吸收解吸塔的详细设计和ASPEN塔设计

吸收解吸塔的详细设计和ASPEN塔设计吸收解吸塔是一种用于气液相接触和传质的设备，广泛应用于化工、环保等领域。

其主要作用是通过气相和液相之间的接触，将气相中的溶质物质吸附到液相中，实现物质的传质和分离。

在化工工业中，吸收解吸塔通常用于气体净化、气体吸收、气体分离等方面，具有良好的效果和广泛的应用。

吸收解吸塔的设计是一个复杂的过程，需要考虑多个因素如操作条件、设备结构、传质机理等。

在设计吸收解吸塔时，需要考虑气相和液相的物性、流动情况、传质效率等因素，以达到预期的目标。

在设计吸收解吸塔时，除了考虑传质效率外，还需要考虑塔内的流体动力学和传热性能，以确保设备的有效运行。

另外，ASPEN是一种计算机辅助工程软件，常用于化工工程中的过程模拟、优化和设计。

通过ASPEN软件，可以进行吸收解吸塔的详细设计和模拟，以预测设备的性能和优化设计方案。

在使用ASPEN进行吸收解吸塔设计时，可以考虑不同的操作条件、物性参数、设备结构等因素，以达到最佳的设计效果。

在设计吸收解吸塔时，通常需要考虑以下几个方面：1.设备结构：吸收解吸塔的结构通常包括填料层、气液分布器、气液分离器等部件。

在设计吸收解吸塔时，需要考虑设备的结构参数，如填料高度、填料形状、塔径比等，以满足气液接触和传质的要求。

2.操作条件：吸收解吸塔的操作条件包括气相流量、液相流量、温度、压力等因素。

在设计吸收解吸塔时，需要考虑操作条件的选择，以保证设备的正常运行和传质效率。

3.传质效率：传质效率是衡量吸收解吸塔性能的重要指标，通常通过传质系数或传质速率来评价。

在设计吸收解吸塔时，需要考虑传质效率的影响因素，如气液接触面积、气液流速、填料形状等，以提高传质效率和设备的性能。

4.热力学平衡：在吸收解吸过程中，需要考虑热力学平衡的问题，以保证设备的稳定运行。

在设计吸收解吸塔时，需要考虑热力学平衡的影响因素，如热平衡条件、热损失、热回收等，以提高设备的热效率和能源利用率。

化工原理课程设计吸收塔

化工原理课程设计吸收塔(总18页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《化工原理》课程设计课题: 设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔设计者：王涛学号： 02指导老师：曹丽淑目录第一章设计任务3设计题目3设计任务及操作条件3设计内容3第二章设计方案4设计流程的选择及流程图4第三章填料塔的工艺设计4气液平衡关系4吸收剂用量5计算热效应5定塔径6喷淋密度的校核6体积传质系数的计算7填料层高度的计算8附属设备的选择第四章设计结果概要第五章设计评价17第一章设计任务、设计题目设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔、设计任务及操作条件（一）气体混合物1.组成（如表1所示）：2.气体量：4700Nm3∕h3.温度：30°C4.压力：1800KN∕m2(二)气体出口要求（V%）：CO2≤%(三)吸收剂：水、设计内容设计说明书一份，其内容包括：1.目录2.题目及数据3.流程图4.流程和方案的选择说明与论证5.吸收塔的主要尺寸的计算，注明计算依据的公式、数据的来源6.附属设备的选型或计算7.设计评价8.设计结果9.参考文献第二章设计方案、吸收流程的选择及流程图本设计混合原料气溶质浓度不高，同时过程分离要求不高，选用一种吸收剂（水）一步流程即可完成吸收任务。

由于逆流操作传质推动力大，这样可减少设备尺寸，并且能提高吸收率和吸收剂使用效率，故选择逆流吸收。

由于本任务吸收后的CO2要用以合成尿素，则需对吸收后的溶液解吸以得到CO2,同时溶剂也可循环使用。

水吸收CO2工艺流程图(图1)1-吸收塔；2-富液泵；3-贫液泵；4-解吸塔第三章填料塔的工艺设计、气液平衡关系由于此操作在高压下进行,高压环境对理想气体定律有偏差,故需对压力进行校核:由《化工原理设计导论》查得CO2的临界温度Tc=304K，临界压力Pc=则其对比温度Tr== =对比压力Pr= = =查《化工原理设计导论》图2-4得在此温度压力下:逸度系数则逸度f=p=1800×=1656KPa查《化工原理》下册得CO2气体在30℃时溶于水的亨利系数E=188000KPa相平衡常数m= = =则可得在此条件下气液平衡关系为：Y= =、吸收剂用量进塔CO2摩尔分数：=%=进塔CO2摩尔比：Y1= =出塔CO2摩尔分数：=%=出塔CO2摩尔比：Y2==混合气体体积流量：=4700N/h混合气体中惰性气体流量:V=×（）=∕h出塔液相浓度最大值: X1*=X1max= = =对于纯水吸收过程：X2=0则最小液气比：（）min= = =由 = ~2)（）min：取L11==××=∕hL21==××=∕hL31==××=∕h则由物料衡算公式V(Y1-Y2)=L(X1-X2)：X= = =X21= = =X31= = =以下计算以第一组数据(L11,X11)为例、计算热效应水吸收CO2的量：G A=V(Y1-Y2)=×（）=∕h查《化工原理设计导论》图4-5得CO2的溶解热q=97Kcal∕Kg查《化工原理》上册附录5，得水的Cp=∕（Kg·K）则由L×18×Cp×Δt=GA×44×q×得：Δ=同理可求得Δ=，Δ=由于Δ，Δ，Δ均小于1。

解吸塔设计流程

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下面是解吸塔设计流程的详细步骤：1. 确定设计要求：首先需要明确解吸塔的工作条件，包括处理气体的流量、温度、压力，以及要吸收的物质种类和浓度等参数。

吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)

目录1. 设计任务书 (1)2. 设计方案简介 (2)2.1 吸收流程的确定 (2)2.2 吸收剂的选择 (2)2.3 操作温度与压力 (3)2.4 塔填料的选择 (3)2.5 初步流程图 (3)3. 工艺计算 (4)3.1 基础物性数据 (4)3.1.1 液相物性的数据 (4)3.1.2 气相物性数据 (5)3.1.3 气液相平衡数据 (5)3.1.4 物料衡算 (5)3.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (6)3.2.1 塔径的计算 (6)3.2.2 填料层高度计算 (8)3.2.3 填料层压降计算 (10)3.2.4 吸收塔接管尺寸的计算 (11)4. 辅助设备的计算及选型 (12)4.1 除沫器 (12)4.2 液体分布装置 (13)4.3 液体再分布器 (15)4.4 填料压紧装置 (15)4.5 填料支承装置 (16)4.6 气体的进出口装置 ................................................................ 错误！未定义书签。

4.7封头的选择............................................................................ 错误！未定义书签。

4.8人孔的选择 (17)4.9 法兰的选择........................................................................... 错误！未定义书签。

4.10 塔底液保持管高度............................................................... 错误！未定义书签。

4.11 塔附属高度计算 (18)4.12 离心泵的选型...................................................................... 错误！未定义书签。

吸收塔解吸塔

一、工作原理简述
吸收解吸是化工生产过程中用于分离提取混合气 体组分的单元操作，与蒸馏操作一样是属于气-液 两相操作，目的是分离均相混合物。吸收是利用气 体混合物中各组分在液体吸收剂中的溶解度不同， 来分离气体混合物的过程。能够溶解的组分称为溶 质或吸收质，要进行分离的混合气体富含溶质称为 富气，不被吸收的气体称为贫气，也叫惰性气体或
热交换器E-103、盐水冷却器E-102冷却降温至50C 返回D-101循环使用。返回油温度由TIC103通过 调节循环冷却盐水量来控制。解吸塔塔釜有再沸 器E-105，利用蒸汽进行加热，再沸器温度由 TIC104和FIC108串级调节蒸汽流量（3.0t/h）来 控制。解吸塔压力（0.5MPa）由PIC105调解塔顶 冷凝器冷却水流量来控制；当压力超高时，由 PIC104调解D-103放空量来控制。
2.冷凝器
3.换热器
4.再沸器
随着生产的进行，要定期排放气液分离罐D102的液体，补充新鲜的C6油入贮罐。另外，为 保证系统中的操作稳定，操作时要保持系统之间 的压力差。
四、主要设备及结构说明
1.气液传质设备（吸收塔、解吸塔） 2.冷凝器 3.换热器 4.再沸器
1.气液传质设备（吸收塔、解吸塔）
填料塔的总体结构
填料塔的结构
载体。不含溶质的吸收剂称为贫液（或溶剂）， 富含溶质的吸收剂称为富液。
当吸收剂与气体混合物接触，溶质便向液 相转移，直至液相中溶质达到饱和，浓度不再 增加为止，这种状态称为相平衡。平衡状态下 气相中的溶质分压称为平衡分压，吸收过程进 行的方向与限度取决于溶质的气液两相中的平 衡关系。当溶质在气相中的实际分压高于平衡
1.吸收系统
吸收系统仿DCS图
吸收系统仿现场图
来自界区外的原料气（富气，其中C4 组分
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课程设计任务书
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
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1 设计方案的介绍
本设计为填料吸收塔，设计中说明吸收剂为洗油，被吸收的气体是含苯的 煤气，且混合气中含苯的摩尔分数为 0.02.除了吸收塔以外，还需其他的辅助设 备构成完整的吸收-脱吸塔。气液采用逆流流动，吸收剂循环再用，所设计的流 程图如 A3 图纸上的图所示。图中左侧为 吸收部分， 混合气由塔底进入吸收塔，其中混合气中的苯被由塔顶淋下的洗油吸 收后，由塔顶送出（风机在图中未画出来） 。富液从富油贮罐由离心泵(J0102)送 往右侧的脱吸部分。 脱吸常用的方法是溶液升温以减小气体溶质的溶解度。故用 换热器使送去的富油和脱吸的贫油相互换热。 换热而升温的富油进入脱吸塔的顶 部，塔底通入过热蒸汽，将富油中的苯逐出，并带出塔顶，一道进入冷凝器，冷 凝后的水和苯在贮罐（F0102）中出现分层现象，然后将其分别引出。回收后的 苯进一步加工。由塔顶到塔底的洗油的含苯量已脱的很低，从脱吸贮罐（F0103） 用离心泵(J0101)打出，经过换热器、冷凝器再进入吸收塔的顶部做吸收用，完成 一个循环。
专业班级： 工作部门：
三、课程设计内容
1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。
四、进度安排
1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工 协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。
由公式（3—4)可得： LW min = U / at =
对于直径小于 75mm 的环形填料，必须满足润湿率的的最小值 L W min > 0.08 满足最小喷淋密度要求。 经以上校对可知填料塔径选用 650mm 合理。
3.2 填料层高度的计算
3.2.1 传质单元高度计算 塔内的液相及气象物性如下. ρ L = 800kg / m 3 η G = 1.68 × 10 −5 pa ⋅ s ρ G = 0.8198kg / m 3 σ L = 20dyn / cm = 0.02 N / m η L = 1.2 × 10 -3 pa ⋅ s
填料规格校核 D d = 650 38 = 17.11 > 15(满足径比条件）
喷淋量的校核： 吸收剂的喷淋密度 U=L/S U= 由公式（3—3）可得：
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（3—2) （3—3）
qvL S
U= 润湿率：
q vL 4.875 = = 14.69m 3 /(m 2 ⋅ h) S 0.3317 LW min = U / a t 14.69 = 0.095m 3 /(m ⋅ h) 155 （3—4)
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2 吸收塔基础数据的计算
基础数据的计算包括吸收剂用量的计算及最小液气比的计算。
2.1 吸收剂用量：
吸收剂用量可以根据过程的物料衡算， 依据混合气的组成情况可知吸收塔的 进出口气相组成如下： Y1 = y1 0.02 = = 2.04 × 11 − y1 1 − 0.02 Y2 Y1
教研室主任签名： 年 月 日
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目
录
课程设计的目的及要求……………………………………………… 1 课程设计方案的介绍………………………………………………… 2 吸收塔的基础数据的计算…………………………………………… 3 吸收塔的工艺计算…………………………………………………… 4 吸收塔的主体设备的设计……………………………………………10 吸收塔辅助设备的计算及选型………………………………………10 解吸塔的基础数据的计算……………………………………………11 解吸塔的工艺计算……………………………………………………12 解吸塔的主体设备的设计……………………………………………17 解吸塔辅助设备计算及选型…………………………………………17 吸收塔与解吸塔设计一览表…………………………………………18 设计评述………………………………………………………………19 参考文献………………………………………………………………20 Aspen 模拟塔设计……………………………………………………20
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一·课程设计的目的 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的环节， 是理论联系实 际的桥梁。通过课程设计，使我们学会如何运用化工单元操作的基本原理，基本 规律以及常用设备的机构和性能等知识去解决工程上的实际问题， 同时还能使我 们树立正确的工程观念和严谨的科学作风。 通过课程设计，可以提高我们一下几个方面的能力： 1.1 熟悉查阅文献资料，搜集有关证据·正确选用公式； 1.2 在兼顾技术上的先进性，可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设 计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常，安全运 行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施； 1.3 正确掌握过程计算以及工艺设备的设计计算方法； 1.4 用精炼的语言，简洁的文字，清晰的图表表达自己的设计思想和计算结 果。 二、设计要求 1．工艺条件与数据 （1）煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； （2）吸收塔顶溶液含苯＞0.15%（ 质量分数） ； （3）吸收塔汽·液平衡 y=0.125x；解吸塔汽·液平衡 y=3.16x； （4）吸收回收率≥95%； （5）吸收剂为洗油，分子量 260，相对密度 0.8； （6）生产能力为每小时处理含苯煤气 2000m³； （7）冷却水进口温度≤25℃，出口温度≤50℃。 2．操作条件 （1）吸收操作为 1atm,27℃，吸收操作为 1atm,120℃； （2）连续操作； （3）解吸气流为过热水蒸气； （4）经解析后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂； (5) 过程中热效应忽略不计。
3 吸收塔的工艺计算
工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算和流体力学参 数计算。
3.1 塔径计算
取 P=101.325Kpa
ρ
G
=
PM 101.325 × 10 3 × 20.18 = = 0.8198kg / m 3 RT 8.314 × (27 + 273)
液相密度可以近似取为： ρ L = ρ 洗油 = 0.8 × 10 3 kg / m 3
取实际液气比为最小液气比的 1.5 倍，则可以得到吸收剂用量为： q nL q nL = q nG
q mL = q nL × M 洗油 = 14.99 × 260 = 3897.4kg / h = 3.897t / h q rL = q mL 3897.4 = = 4.872m 3 / h = 1.35 × 10 −3 m 3 / s ρ洗 800
η =1 −
∴ Y2 = (1 − η )Y1 = (1 − 95%) × 2.04 × 10 −2 = 1.02 × 10 −3 kmol（苯）/kmol(煤气) y2 = Y2 1.02 × 10 −3 = = 1.019 × 10 −3 1 + Y2 1 + 1.02 × 10 −3
0.15% 78 x1 = = 4.98 × 10 −3 0.15% 1 − 0.15% + 78 260 吸收塔液相进口的组成应低于其平衡浓度， 该系统的相平衡关系可以表示为 y ∗ = 0.125 x 于是可得吸收塔进口液相的平衡浓度为：
_
气体混合物的平均分子量为: M = 0.02 × 78 + (1 - 1.02) × 19 = 20.18 kg/kmol
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q v = 2000 ( m 3 / h ) q nG = 2000 273 × = 81.25kmol / h 22.4 273 + 27
_
q mG = q nG M = 81.25 × 20.18 = 1639.625kg / h
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液体黏度为： η L = 1.2 × 10 −3 pa ⋅ s = 1.2mpa ⋅ s 利用 贝恩-霍根公式计算泛点气速可得： lg( u2 f g × q mL 1 ρG 1 a ρ G 0.2 4 × η ) = A − 1 . 75 × ( ) ( )8 L q mG ρL a3 ρL q mL 1 ρG 1 a ρ G 0.2 4 × η = A − × ) 1 . 75 ( ) ( )8 L 3 ρL q mG ρL a
2.2 液气比的计算：
q nL q nG Y1 − Y2 2.04 × 10 −2 − 1.02 × 10 −3 = = = 0.123 2.04 × 10 − 2 −3 min Y1 − X − 6.04 × 10 2 m 0.125 × 1.5 × q nG = 0.123 × 1.5 × 81.25 = 14.99kmol / h min
五、基本要求
1．格式规范，文字排版正确； 2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的 结构设计和工艺尺寸的设计计算； 3．工艺流程图：以 3 号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方 向，物流量、能流量，主要测量点； 4. 填料塔工艺条件图：以 2 号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性 表和接管表； 5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。