化工原理过程设计

化工原理工艺流程设计首先，进行工艺流程设计前需充分了解产品的性质，包括化学组成、物理性质、特殊的要求等。

在这个基础上，进行原料选择和配方设计。

根据产品的化学反应类型，选择适合的原料和配比，确保反应能够正常进行，并达到产品的质量要求。

其次，制定适当的反应条件。

反应条件主要包括温度、压力、反应时间等。

根据反应的特性和需求，确定反应温度范围，确保反应既能够进行，又能够得到理想的产率和产品质量。

同时，也要考虑到反应的热效应，确保反应系统的稳定性。

接下来，确定反应方式和反应器。

反应方式有多种选择，如批量反应、连续反应、半连续反应等。

根据产品的量产需求和工艺要求，选择合适的反应方式。

同时，根据反应方式的选择确定反应器的类型和规格，确保反应器能够满足反应的要求，并提高生产的效率。

在反应过程中，需要进行物料的加料和排出。

对于批量反应，需要确定适当的加料方式和时间，确保原料的加入不会对反应产生负面影响。

对于连续反应，需要设计合理的进料管道和设备，实现连续的物料供给。

同样，对于产物的排出，需要设计合理的排出方式和设备，确保产物的质量和纯度。

此外，在工艺流程设计中，也要考虑到能源的利用和消耗。

根据反应的热效应和产物的性质，设计恰当的能量回收和利用系统，实现能源的最大化利用，降低生产的能耗。

最后，对于化工原理工艺流程设计来说，还要考虑到工艺的安全性。

在工艺流程设计中，需要充分考虑到可能存在的危险因素和安全隐患。

通过工艺的合理设计、设备的选用和操作的安全措施，确保工艺的安全性和生产的可行性。

总之，化工原理工艺流程设计是化工工程中的重要环节，需要综合考虑产品的性质、反应条件、反应方式、物料的加料与排出、能源利用和消耗等方面的因素。

通过合理的设计和优化，可以实现高效、安全、可行的生产过程，提高产品的质量和产量。

化工原理课程设计第三版课程设计1. 概述本次课程设计旨在通过实际操作和分析，让学生深入了解化工原理的核心概念和应用技能。

在设计中，学生们将探索化工分离过程的原理、工艺流程设计以及设备的选择和优化等方面的知识。

2. 实验目的本课程设计旨在培养学生以下方面的能力：1.理解化工分离过程的基本原理和特点；2.掌握工艺流程设计和设备选择与优化的方法；3.培养实际操作和分析的能力，并通过设计和分析来掌握化工原理的应用技能。

3. 实验设备•微型蒸馏装置•真空干燥器•震荡器•多层螺旋板塔•分离漏斗•等温滴定计•气相色谱分析仪4. 实验内容4.1 实验1：蒸馏分离乙醇和水4.1.1 实验目的通过蒸馏操作分离出乙醇和水，并对蒸馏过程进行分析和优化，掌握蒸馏分离的基本原理和操作技能。

4.1.2 实验步骤1.分别称取50mL乙醇和水混合溶液，加入微型蒸馏装置中；2.开启蒸馏设备，调整冷却水温度和采样速率；3.收集蒸馏出的乙醇和水，分别测定其含量和纯度，记录数据；4.对蒸馏过程进行分析和优化，根据实验数据推算出最优的蒸馏条件。

4.1.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。

4.2 实验2：干燥和筛分分离颗粒4.2.1 实验目的通过干燥和筛分操作分离出颗粒，并对操作过程进行分析和优化，掌握干燥和筛分的基本原理和操作技能。

4.2.2 实验步骤1.将颗粒放入真空干燥器内，开启干燥器并设定温度和干燥时间；2.在震荡器内加入干燥后的颗粒，进行筛分操作；3.对干燥和筛分过程进行分析和优化，根据实验数据推算出最优的操作条件。

4.2.3 实验结果在此处列出实验数据及分析结果。

4.3 实验3：多层螺旋板塔分离气体混合物4.3.1 实验目的通过在多层螺旋板塔内对气体混合物进行分离操作，分析其分离机理和选择最优的工艺条件。

4.3.2 实验步骤1.将混合气体通过多层螺旋板塔，进行分离处理；2.对分离后的气体进行收集和测量，记录数据；3.对分离过程进行分析和优化，选择最优的工艺条件。

《化工原理》课程设计设计题目：苯—氯苯精馏过程板式塔设计姓名：学号：学院：专业：应用化学2012年9月10日目录设计主要内容 (1)一设计方案的确定及流程说明 (1)二精馏塔的物料衡算 (4)三精馏塔板数的确定 (4)四精馏塔工艺条件及有关物性数据计算 (7)五精馏塔主要工艺尺寸计算 (11)六精馏塔塔板的工艺尺寸 (12)七精馏塔塔板的流体力学验算 (14)八精馏塔塔板的负荷性能图 (17)九精馏塔辅助设备选型与计算 (20)十、设计结果概要 (23)设计总结和评述 (24)参考文献 (25)设计主要内容一设计方案的确定及流程说明1、操作压力蒸馏操作可在常压，加压，减压下进行。

应该根据处理物料的性能和设计总原则来确定操作压力。

例如对于热敏感物料，可采用减压操作。

本次设计为一般物料因此，采用常压操作。

2、进料状况进料状态有五种：过冷液，饱和液，气液混合物，饱和气，过热气。

但在实际操作中一般将物料预热到泡点或近泡点，才送入塔内。

这样塔的操作比较容易控制。

不受季节气温的影响，此外泡点进料精馏段与提馏段的塔径相同，在设计和制造上也叫方便。

本次设计采用泡点进料即q=1。

3、加热方式蒸馏釜的加热方式一般采用间接加热方式，若塔底产物基本上就是水，而且在浓度极稀时溶液的相对挥发度较大。

便可以直接采用直接加热。

直接蒸汽加热的优点是：可以利用压力较低的蒸汽加热，在釜内只需安装鼓泡管，不需安装庞大的传热面，这样，操作费用和设备费用均可节省一些，然而，直接蒸汽加热，由于蒸汽的不断涌入，对塔底溶液起了稀释作用，在塔底易挥发物损失量相同的情况下。

塔釜中易于挥发组分的浓度应较低，因而塔板数稍微有增加。

但对有些物系。

当残液中易挥发组分浓度低时，溶液的相对挥发度大，容易分离故所增加的塔板数并不多，此时采用直接蒸汽加热是合适的。

4、冷却方式塔顶的冷却方式通常水冷却，应尽量使用循环水。

只有要求的冷却温度较低，考虑使用冷却盐水来冷却。

化工原理设计一、化工原理设计的概念和作用化工原理设计是指在化工工程设计中，基于化学反应原理、流体力学原理、传热传质原理等基础知识，通过计算机模拟和实验验证等方法，对化工过程进行优化和设计的过程。

其作用是提高生产效率、降低能耗成本、保证产品质量和安全性。

二、化工原理设计的步骤1.确定反应方案：根据产品需求和反应物性质等因素，选择合适的反应方案。

2.确定反应条件：包括温度、压力、pH值等参数，需要考虑反应速率、产物稳定性等因素。

3.确定反应器类型：根据反应条件和产品特点选择适当的反应器类型，如批式反应器、连续式反应器等。

4.计算物料平衡：通过对输入输出物料的计量和分析，计算出各组分在不同阶段的浓度变化及其对流动状态的影响。

5.计算能量平衡：考虑各种能量输入输出方式，如加热/冷却装置、换热器等，计算出能量平衡方程式并进行优化。

6.计算动力学参数：通过实验或计算，确定反应速率常数、反应级数等参数，以优化反应条件和提高产率。

7.计算传质传热：通过分析流体流动状态和物料的传递过程，计算出传质传热系数，并进行优化。

8.确定操作条件：包括进料速率、搅拌速度等操作参数，需要考虑物料的流动状态和反应过程的控制。

9.模拟和验证：通过计算机模拟和实验验证等方法，对设计方案进行优化和验证。

三、化工原理设计中的关键技术1. 反应动力学：通过实验或计算，确定反应速率常数、反应级数等参数。

这些参数对于优化反应条件和提高产率非常重要。

2. 传热传质：通过分析流体流动状态和物料的传递过程，计算出传质传热系数，并进行优化。

这对于能耗成本的降低和产品质量的保证非常关键。

3. 流体力学：通过分析流体流动状态，确定合适的搅拌速度、进料速率等操作参数。

这对于控制反应过程非常重要。

4. 反应器设计：根据反应条件和产品特点选择适当的反应器类型，并进行结构设计。

这对于保证生产效率和产品质量非常重要。

5. 操作控制：通过对进料速率、搅拌速度等操作参数的控制，实现反应过程的稳定性和控制。

1. 引言在不同温度的流体间传递热能的装置称为热交换器，根据冷热流体换热方式的不同可将换热器分为混合式换热器、蓄热式换热器和间壁式换热器。

其中以间壁式换热器应用最为广泛，型式也最为多样。

按换热器传热面形状和结构的特点，间壁式换热器又可分为管式换热器、板式换热器和特殊式换热器三类。

目前板式换热器已经成为高校、紧凑的换热设备，大量的应用于工业中。

它的发展已经历了100多年历史。

1.1 板式换热器的基本结构1.1.1 板式换热器的整体结构板式换热器主要由一组方形的薄金属板平行排列构成。

用框架将板片加紧组装于支架上。

两相邻板片的边缘衬以垫片压紧，达到密封的目的。

板片有四个孔，形成液体的通道。

冷、热流体交替地在板片两侧流过，通过板片进行交换热。

板片通常被压制成各种槽形或波纹形的表面，这样增强了刚度，不致受压变形，同时也增加液体的湍流程度，增加传热面积，亦利于流体的均匀分布。

1.1.2 板式换热器的组装形式板片换热器的流程是根据实际操作的需要设计和选用的，而流程的选用和设计是根据板式换热器的穿热方程和流体阻力计算的。

有三种典型的组装形式：（1）串联流程 流体在一程内流经每一垂直流道后，接着就改变方向，流经下一程。

在这种流程中，两流体的主体流向是逆流，但在相邻的流道中有并流也有逆流。

（2）并联流程 流体分别流入平行的流道，然后汇聚成一股流出，为单程。

（3）复杂流程 亦称混合流程，为并联流动和串联流动的组合，在同一程内流道是并联的，而程与程之间为串联。

1.1.3 板式换热器的传热板片传热板片是板式换热器的关键性元件，板片的性能直接影响整个设备的技术经济性能。

板片按波纹的几何形状区分有：水平平直波纹、人字形波纹、斜波纹、锯齿形波纹等波纹板片。

1.1.4 板式换热器的密封垫片密封垫片是板式换热器的重要构件，对它的基本要求是耐热、耐压、耐介质腐蚀。

板式换热器是通过压板压紧垫片，达到密封。

垫片材料广泛采用天然橡胶、氯丁橡胶、丁苯橡胶、丁酯橡胶、硅橡胶和氰化橡胶等。

化工原理工艺流程设计讲解化工原理工艺流程设计是指根据化工原理和工艺要求，结合工艺流程的各项因素，包括原料选择、反应条件、操作参数、能源消耗和环境影响等因素，对化工生产过程进行合理的设计和优化。

下面我们将从化工原理和工艺流程设计两个方面来进行讲解。

化工原理是化工过程的基础，其包括化学反应动力学、传质与传热、物料平衡和能量平衡等内容。

在工艺流程设计中，首先需要了解化工原理，确定反应的主要特性，包括反应速率与温度、压力、浓度等因素的关系，以及反应产物的生成及副反应的发生等情况。

这些信息有助于确定反应条件，确定合适的反应器类型、反应器尺寸和反应器运行参数。

根据化工原理，可以进行物料平衡和能量平衡的计算。

物料平衡是指通过对原料、产物和中间物料的流量和组成分析，确定化工过程中物料的流向和转化率，以及确定反应过程中可能存在的损失。

能量平衡是指通过对化工过程中能量的输入和输出进行计算，来确定能量消耗和能量转化效率。

物料平衡和能量平衡的计算结果有助于指导工艺流程的设计和改进。

在工艺流程设计中，还需要考虑原料的选择和准备工作。

选取合适的原料是保证化工过程顺利进行的重要因素。

原料的选择应综合考虑其市场供应情况、价格稳定性、纯度要求、毒性和环境影响等因素。

原料的准备工作包括对原料的检验和贮存，确保原料的质量符合工艺要求，并且能够按照工艺流程的需要进行供应。

工艺流程设计还需要考虑产品的分离和纯化操作。

在化工生产中，通常会伴随有多个反应产物和副产物的生成。

为了获得目标产品的高纯度和高产率，需要进行产品的分离和纯化操作。

分离操作包括蒸馏、萃取、结晶、过滤等方法，通过物理和化学方法将产品与杂质分离。

纯化操作包括再结晶、溶剂再生、离子交换等方法，通过提高产品的纯度和纯化程度来满足市场需求。

此外，工艺流程设计还需要考虑反应器的设计和运行参数的确定。

反应器的选择应考虑反应的性质、反应物料的特性以及产物的要求。

常见的反应器包括批式反应器、连续式反应器和循环式反应器等。

徐州工程学院化工原理课程设计说明书设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计学生姓名指导老师学院专业班级学号完成时间目录第一节前言 (3)1.1 填料塔的设计任务及步骤 (3)1。

2 填料塔设计条件及操作条件 (3)第二节填料塔主体设计方案的确定 (3)2。

1 装置流程的确定 (3)2.2 吸收剂的选择 (3)2.3填料的类型与选择 (3)2.3.1 填料种类的选择 (4)2.3.2 填料规格的选择 (4)2。

3。

3 填料材质的选择 (4)2.4 基础物性数据 (4)2。

4。

1 液相物性数据 (4)2.4.2 气相物性数据 (5)2。

4。

3 物料横算 (5)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (6)3.1 塔径的计算 (7)3.2 填料层高度的计算及分段 (7)3.2。

1 传质单元数的计算 (7)3。

2。

2 填料层的分段 (8)3.3 填料层压降的计算 (9)第四节填料塔内件的类型及设计 (10)4。

1 塔内件类型 (10)4。

2 塔内件的设计 (10)注：1填料塔设计结果一览表 (10)2 填料塔设计数据一览 (11)3 参考文献 (12)附件一：塔设备流程图 (12)附件二：塔设备设计图 (13)第一节前言1.1填料塔的设计任务及步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。

设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料;（3)确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）；（4）计算塔高、及填料层的压降;（5）塔内件设计。

1.2填料塔设计条件及操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2。

空气中氨的含量： 5。

0%(体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%；)3. 混合气体流量6000m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101。

3KPa6。

采用清水为吸收剂,吸收剂的用量为最小用量的1。

5倍。

7。

填料类型:采用聚丙烯鲍尔环填料第二节精馏塔主体设计方案的确定2.1装置流程的确定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。

化工原理工艺流程设计引言化工原理工艺流程设计是在化工工程中的一个重要环节，它涉及到对化学反应原理、物质传递原理、热力学原理等知识的应用，通过合理地设计工艺流程，实现化工产品的生产。

本文将介绍化工原理工艺流程设计的基本概念、流程和方法。

基本概念化工原理化工原理是指化学反应原理、物质传递原理、热力学原理等在化工工艺中的应用。

在化工工艺中，化学反应是指两种或多种物质发生化学变化，生成新的物质。

物质传递是指物质在不同相之间的传递过程，包括质量传递和能量传递。

热力学是指研究物质和能量之间的转化关系。

工艺流程工艺流程是指将化工原理应用到具体生产中的过程，通过一系列的操作和控制，实现对原料的处理、反应的进行以及产品的分离和处理。

工艺流程通常包括原料处理、反应装置、产品分离和处理等环节。

流程设计化工原理工艺流程设计包括对原料的选择和处理、反应的进行、产品的分离和处理等环节的设计。

下面将介绍几个重要的设计环节。

原料选择和处理原料选择和处理是化工原理工艺流程设计的第一步，它是决定整个工艺流程的基础。

在原料选择上，需要考虑原料的成本、供应稳定性、化学性质等因素。

原料处理包括对原料进行预处理，如过滤、浓缩、分离等操作，以满足后续反应的要求。

反应进行反应进行是化工原理工艺流程设计的核心环节，它决定了产品的生成率和质量。

在反应进行中，要考虑反应的速率、平衡转化率、反应热等因素。

为了提高反应的效率，可以采用催化剂、调节反应条件等措施。

产品分离和处理产品分离和处理是化工原理工艺流程设计的最后一步，它决定了产品的纯度和得率。

产品分离包括物质的分离和提纯，可以采用蒸馏、结晶、萃取等方法。

产品处理包括对产品的加工和包装等操作。

设计方法流程图法流程图法是一种常用的工艺流程设计方法，它通过流程图来表示工艺流程的操作顺序和关系。

流程图中的图形表示不同的操作，箭头表示操作的顺序和流程方向。

通过观察和分析流程图，可以发现和解决工艺流程中存在的问题。

化工原理课程设计案例范本一、课程设计题目以甲醇为原料，设计甲醇制乙醇的工艺流程。

二、设计要求1.设计产乙醇的工艺流程，包括反应器、分离器、加热器、冷却器等装置的选型和设计。

2.考虑工艺流程的能耗、安全性、环保性等因素。

3.设计出产乙醇的最佳工艺流程，并给出工艺流程图和各设备的工作参数。

三、设计思路1.甲醇制乙醇的反应方程式为：CH3OH + CH3OH → C2H5OH + H2O2.设计工艺流程时，首先需要选择反应器。

甲醇制乙醇反应一般采用连续式反应器或循环式反应器，常见的有管式反应器、搅拌式反应器等。

3.反应器后需要设置分离器，将反应产物中的乙醇和水分离出来。

常见的分离器有蒸馏塔、回流蒸馏塔等。

4.在工艺流程中还需要设置加热器和冷却器，以控制反应温度和分离出的产物温度。

5.最后，需要考虑工艺流程的能耗、安全性和环保性等因素，选择合适的设备和工艺条件。

四、设计步骤1.确定反应器：选择管式反应器，其反应温度为240℃，反应压力为30MPa。

2.设计分离器：选择蒸馏塔作为分离器，分离塔采用三段式结构，塔顶温度为95℃，塔底温度为80℃。

3.设计加热器和冷却器：反应器前后分别设置加热器和冷却器，加热器采用热交换器，冷却器采用空气冷却器。

4.确定工艺流程：甲醇制乙醇的工艺流程如下图所示。

甲醇加热→反应器→分离塔→乙醇冷却五、设计结果1.工艺流程图2.设备参数表设备名称设计参数反应器反应温度240℃，反应压力30MPa分离塔三段式结构，塔顶温度95℃，塔底温度80℃加热器热交换器冷却器空气冷却器六、结论本设计以甲醇为原料，设计了甲醇制乙醇的工艺流程。

通过选择合适的反应器、分离器、加热器和冷却器等设备，设计出了产乙醇的最佳工艺流程，并给出了各设备的工作参数。

该工艺流程具有能耗低、安全性高、环保性好等优点，可为实际生产提供参考。

《化工原理》课程设计报告设计题目: 苯-氯苯分离过程板式精馏塔2014-09-14（一）设计任务书: 苯—氯苯精馏塔设计（二）设计题目（三）要求: 试设计一座苯-氯苯连续精馏塔, 要求产量纯度为99.8%的氯苯3.0吨/小时, 塔顶流出液中含氯苯不得高于2%, 原料液中含氯苯38%（均为质量分数）, 其他条件见下面（二）至（五）。

（四）另外, 在确定一些自选操作参数或结构参数时（如进料状况、回流比、冷却水出口温度、板间距等）, 应选取两个不同数值（产生两种局部或整体方案）, 进行适当比较分析, 确定优选方案, 以便建立经济、节能、环保等设计意识。

主要内容见下页（六）。

（五）操作条件（1）塔顶压力4kPa（表压）（2）进料热状况自选（3）回流比R=1.6Rmin（4）塔底加热蒸汽压强 0.5MPa（表压）（5）单板压降≤0.7kPa（六）塔板类型塔设备型式为板式塔（错流筛板塔）（七）设备工作日（八）每年300天, 每天24小时连续运行（九）厂址选在天津地区（十）设计内容1 设计方案简介2 精馏塔的物料衡算3 精馏塔塔板数确定4 精馏塔工艺条件及有关物性数据计算5 精馏塔主要工艺尺寸（塔高、塔径及塔板结构尺寸）计算6 精馏塔的流体力学验算7 精馏塔塔板的负荷性能图8 精馏塔辅助设备选型与计算9 设计结果一览表10 带控制点的生产工艺流程及精馏塔的主体设备条件图11设计总结和评述一、 设计方案简介本次设计的内容是分离苯-氯苯的板式精馏塔, 基本流程是原料由管道运送到原料罐之后, 由泵打入精馏塔, 其间要经过一个原料预热器, 从塔顶出来的组分由管道通过冷凝器之后, 一部分作为产品输送到产品罐, 一部分回流作为塔内的下降液体；塔底的部分液体在经过再沸器气化之后成为塔内上升蒸汽, 部分液体存在塔底, 一部分液体由管道流出作为氯苯的产品, 并由泵输送至氯苯储罐。

其中冷凝器的冷却水可以采用自来水, 原料可以使用塔底液体进行预热, 再沸器的加热蒸汽来自锅炉房。

目录第1章设计方案的确定 (2)1.1 ................................................................. 精馏操作2 1.2工艺流程的确定.. (2)1.3 操作条件的确定 (3)1.3.1操作压力的确定 (3)1.3.2进料的热状况 (4)1.3.3 精馏塔加热与冷却介质的确定 (4)1.3.4热能的利用情况 (4)第2章浮阀精馏塔的工艺设计 (5)2.1物料衡算 (5)2.2实际塔板数的计算 (6)2.2.1回流比的选择 (6)2.2.2理论塔板数和实际塔板数的确定 (8)2.2.3工艺条件物性数据 (9)2.3 浮阀塔主要尺寸的设计计算 (11)2.3.1塔的有效高度和板间距的初选 (11)2.3.2塔径 (11)2.4 塔板结构及计算 (11)2.4.1塔板参数 (11)2.4.2浮阀数目与排列 (12)2.4.3塔板流体力学验算 (13)2.4.3塔板流体力学验算 (14)2.4.4塔板负荷性能图 (16)第3章精馏装置的附属设备设计 (19)3.1原料预热器 (19)设计结果评价及自我总结 (26)附录A符号说明 (27)附录B带控制点的工艺流程图 (29)第1章设计方案的确定1.1精馏操作本次设计的物系是苯和氯苯，由于两物系的沸点不同，加热后会造成气液两相，利用两组分的相对挥发度的不同可将两组分分离。

因此本次设计采用板式精馏塔操作完成分离任务。

精馏是分离液体混合物（含可液化的气体混合物）最常用的一种单元操作，在化工，炼油，石油化工等工业中得到广泛应用。

精馏过程在能量剂驱动下（有时加质量剂），使气液两相多次直接接触和分离，利用液相混合物中各组分的挥发度的不同，使易挥发组分由液相向气相转移，难挥发组分由气相向液相转移，实现原料混合液中各组分的分离。

典型的精馏设备是连续精馏装置，包括精馏塔、塔底再沸器、塔顶全凝器/冷凝器。

化工原理课程设计任务书目录一前言 (3)二设计任务 (4)三设计条件 (4)四设计方案 (5)1．吸收剂的选择 (5)2．流程图及流程说明 (5)3．塔填料的选择 (7)五工艺计算 (11)1．物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (11)2．塔径的计算 (12)3. 填料层高度计算 (14)4. 填料层压降计算 (16)5. 液体分布装置 (17)6. 液体再分布装置 (19)7. 填料支撑装置 (20)8. 流体进出口装置 (21)9. 水泵及风机的选型 (22)六设计一览表 (23)七对本设计的评述 (23)八参考文献 (24)九主要符号说明 (24)十致谢 (25)一前言在石油化工、食品医药及环境保护等领域,塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备;塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中;所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题;在化学工业中,经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离,其主要目的是回收气体混合物中的有用物质,以制取产品,或除去工艺气体中的有害成分,使气体净化,以便进一步加工处理,或除去工业放空尾气中的有害成分,以免污染空气;吸收操作是气体混合物分离方法之一,它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的;塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔;以前在工业生产中,当处理量大时多用板式塔,处理量小时采用填料塔;近年来由于填料塔结构的改进,新型的、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点;因此,填料塔已经被推广到大型气、液操作中,在某些场合还代替了传统的板式塔;如今,直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见;随着对填料塔的研究和开发,性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中;氨是化工生产中极为重要的生产原料,但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染, 氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用,可以吸收皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化,破坏细胞膜结构;氨的溶解度极高,所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用,常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上,从而产生刺激和炎症;可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织,使病原微生物易于侵入,减弱人体对疾病的抵抗力;氨通常以气体形式吸入人体,氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能;进入肺泡内的氨,少部分为二氧化碳所中和,余下被吸收至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外; 短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等;若吸入的氨气过多,导致血液中氨浓度过高,就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止,危及生命;因此,吸收空气中的氨,防止氨超标具有重要意义;本次课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的空气;设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况,从而使吸收过程易于进行,而且,填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力;二 设计任务完成填料塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图,编写设计说明书;三 设计条件查表知,25C 下水的饱和蒸气压为,干空气的密度为m 3,20C 下氨气的密度为m 3; 水蒸气的饱和分压为：KPa P P S V 2183.27.0169.3=⨯=⨯=ϕ 湿空气的湿度：绝干气水汽kg /01393.02183.23.1012183.2622.0622.0kg P P P H VV =-⨯=-= 湿空气的比体积：绝干气湿空气kg m t H v H /8621.012732984.221801393.02913.1013.1012732734.22182913=⨯⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+=⨯+⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 标准状态下,湿空气干空气339359.02982730216.11m m =⨯=氨气的体积分数=%68.19%1009359.07601.014.0=⨯⨯ 回收率=%64.99%1001968.00007.01968.0=⨯- 综上所述,本课程设计中填料塔的主要设计参数如下：1、气体混合物成分：空气和氨气；2、氨的含量： ％体积；3、混合气体流量： 5000m 3/h ；4、操作温度：303K ；5、混合气体压力：；6、回收率： ％;四 设计方案吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的,因此,吸收剂性能的优劣,是决定吸收操作效果的关键之一,选择吸收剂时应着重考虑以下几方面;1溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大,以提高吸收速率并减少吸收剂的用量; 2选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力,而对混合气体中其他组分不吸收或吸收甚微,否则不能直接实现有效分离;3挥发度要低操作温度下吸收剂的蒸气压要低,以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失;4黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低,其在塔内的流动性越好,有助于传质速率和传热速率的提高;5其他所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性,不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求;吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力,而对混合气体中的其他组分不吸收,且挥发度要低;所以本课程设计选择用清水作吸收剂,氨气为吸收质;水廉价易得,物理化学性能稳定,选择性好,符合吸收过程对吸收剂的基本要求;且氨气不作为产品,故采用纯溶剂;流程选择及流程说明吸收装置的流程主要有以下几种：1逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,此即逆流操作;逆流操作的特点是传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高;工业生产中多用逆流操作;2并流操作气、液两相均从塔顶流向,此即并流操作;并流操作的特点是,系统不受液流限制,可提高操作气速,以提高生产能力;并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时,流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全；吸收剂用量特别大,逆流操作易引起液泛;3吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中,用泵将吸收塔排除液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内,即为部分再循环操作;通常用于以下操作：当吸收剂用量较小,为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程,为控制塔内的温升,需取出一部分热量;该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况,通过吸收液的部分再循环,提高吸收剂的使用效率;应当指出,吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低,且需设置循环泵,操作费用增加;4多塔串联操作若设计的填料层高度过大,或由于所处理物料等原因需经常清理填料,为便于维修,可把填料层分装在几个串联的塔内,每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等,即为多塔串联操作;此种操作因塔内需留较大空间,输液、喷淋、支撑板等辅助装置增加,使设备投资加大;5串联-并联混合操作若吸收过程处理的液量很大,如果用通常的流程,则液体在塔内的喷淋密度过大,操作气速势必很小否则易引起塔的液泛,塔的生产能力很低;实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程；若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时,可采用液相作串联、气相作并联的混合流程;列出几种常见的吸收过程如图1;（a）并流 b逆流图1 吸收流程属高溶解度的吸收过程,为提高传质效率和分离效率,所以本设计选用用水吸收NH3逆流吸收流程;该填料塔中,氨气和空气混合气体,经由填料塔的下侧进入填料塔中,与从填料塔顶流下的水逆流接触,在填料的作用下进行吸收;经吸收后的混合气体由塔顶排除,吸收了氨气的水由填料塔的下端流出;塔填料选择塔填料简称为填料是填料塔的核心构件,它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面,其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素;填料的比表面积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起决定了填料塔的性质;因此,填料的选择是填料塔设计的重要环节;塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料;填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑,填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d;填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,通常考虑一下几个方面：1传质效率传质效率即分离效率,它有两种表的方法：一是以理论级进行计算的表示方法,以每个理论级当量的填料层高度表示,即HETP值；另一方面是以传质速率进行计算的表示方法,以每个传质单元相当高度表示,即HTU值;在满足工艺要求的前提下,应选用传质效率高,即HEYP或HTU值低的填料;对于常用的工业填料,其HEYP或HTU值可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;2通量在相同的液体负荷下,填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大,则通量愈大,塔的处理能力亦越大;因此在选择填料种类时,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料;对于大多数常用填料其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到,也可以通过一些经验公式来估算;3填料层的压降填料层的压降是填料的主要应用性能,填料层的压降越低,动力消耗越低,操作费用越小;选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要;比较填料的压降有两种方法,一是比较填料层单位高度的压降△P/Z；另一是比较填料层单位传质效率的比压降△P/NT;填料层的压降可用经验公式计算,亦可从有关图表中查出;4填料的操作性能填料的操作性能主要指操作弹性、抗污堵性及抗热敏性等;所选填料应具有较大的操作弹性,以保证塔内气、液负荷发生波动时维持操作稳定;同时,还应具有一定的抗污堵、抗热敏能力,以适应物料的变化及塔内温度变化;此外,所选的填料要便于安装、拆卸和检修;填料种类很多,根据填料方式不同,可分为散装填料和规整填料两大类;1、散装填料散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料;散装填料根据结构特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等;现介绍几种典型的散装填料;1拉西环填料其结构为外径与高度相等的圆环,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;拉西环填料的气液分布较差,传质速率低,阻力大,通量小,目前工业上已很少用了;2鲍尔环填料鲍尔环是在拉西环的基础上改进而得;其结构为在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气体阻力小,液体分布均匀;与拉西环相比,其通量可增加50%左右;鲍尔环是目前应用较广的填料之一;3阶梯环填料阶梯环是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边;由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力;锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的间隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高;阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前使用的环形填料中最为优良的一种;4弧鞍填料弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成;弧鞍填料的特点是表面全部敞开,不分内外,液体在表面来那个侧均匀的流动,表面利用率高,流道呈弧形,流动阻力小;其缺点是易发生套叠,致使一部分填料表面被重合,使传质效率降低;弧鞍填料强度较差,容易破碎,工业生产应用不多;5矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改成矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料;矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀;矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环;目前国内绝大多数应用瓷拉西环的场合,均已被矩鞍填料所取代;6环矩鞍填料环矩鞍填料是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料,该填料一般以金属材质制成,故又称为金属环矩鞍填料;环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体,其综合性能优于鲍尔环和阶梯环,是工业应用最为普遍的一种金属散装填料;下图为几种实体填料：拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍形填料矩鞍形填料图2 几种实体填料2、规整填料规整填料是按一定的几何图形排列,整齐堆砌的填料;规整填料种类很多,根据几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等;工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料;波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料两大类,可用陶瓷、塑料、金属等材质制造;金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式,是由金属丝网制成的;其特点是压降低、分离效率高,特别适用于精密精馏及真空精馏装置,为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段;尽管其造价高,但因性能优良仍得到广泛使用;金属板波纹填料是板波纹填料的主要形式;该填料的波纹板片上冲压有许多φ的小孔,可起到粗分配板片上的液体,加强横向混和作用;波纹板片上轧成4φmm6~mm细小沟纹,可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用;金属孔板波纹填料强度高,耐腐蚀性强,特别适用于大气直径塔及气、液负荷较大的场合;波纹填料的优点是结构紧凑,阻力小,传质效率高,处理能力大,比表面积大;其缺点是不适用于处理黏度大、易聚合或有悬浮物的材料,且装卸、清理困难,造价高;综上所述,经分析各填料特点、性能,本课程设计选择散装阶梯环填料;工业上,填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类;1陶瓷填料陶瓷填料具有良好的耐腐蚀性及耐热性,一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸、有机酸的腐蚀,对强碱介质,可以选用耐碱配方制造的耐碱陶瓷填料;陶瓷填料因其质脆、易碎,不易在高冲击强度下使用;陶瓷填料价格便宜,具有很好的表面润湿性,工业上,主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程;2金属填料金属填料可用多种材质制成,金属材料的选择主要根据物系的腐蚀性和金属材质的耐腐蚀性来综合考虑;碳钢填料造价低,且具有良好的表面湿润性能,对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强,一般能耐cl 以外常见物系的腐蚀,但其造价较高；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价级高,一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用;,与同种类型、同种规格的陶瓷、塑料填料相比,它的通量金属填料可制成薄壁结构~大、气体阻力小,且具有很高的抗冲击性能,能在高温、高压、高冲击强度下使用,工业应用主要以金属填料为主;3塑料填料塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等,国内一般多采用聚丙烯材质;塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀;其耐温性良好,可长期在100℃以下使用;聚丙烯填料在低温低于0℃时具有冷脆性,在低于0℃的条件下使用要谨慎,可选用耐低温性能好的聚氯乙烯填料;塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破碎等优点,多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中;塑料填料的缺点是表面润湿性能较差,在某些特殊应用场合,需要对其表面进行处理,以提高表面润湿性能;所以本次课程设计选用聚丙烯填料;通常,散装填料与规整填料的规格标示方法不同,选择地方法亦不尽相同;①散装填料规格的选择散装填料的规格通常是指填料的公称直径;工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格;同类填料,尺寸越小,分离效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也增加很多;而大尺寸的填料应用于小塔径中,又会产生液体分布不良及严重的壁流,使塔的分离效率降低;本课程设计处理量不大,所用的塔直径不会太大,故选用38mm;②规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多,国内习惯用比表面积表示,主要有125、150、250、350、500、700等几种规格;同种类型的规整填料,其比表面积越大,传质效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也明显增加;选用时应从分类要求、通量要求、场地要求、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑,使所选填料既能满足工艺要求,又具有经济合理性;应当指出,一座填料塔可以选用同种类型、同一规格的填料,也可以使用同种类型、不同规格的填料；可以选用同种类型的填料,也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料,而有的塔段可选用散装填料;综上所述选用38mm 聚丙烯阶梯环塔填料,其主要性能参数查表1得：比表面积a ：32/m m空隙率ε：干填料因子Φ：16.175-m表1 国内阶梯环特性数据五 工艺计算查表知,30C 下空气和水的物理性质常数如下：空气：)/(067.01086.1/165.153h m kg s Pa m kg ⋅=⋅⨯==-μρ粘度：密度：水：253kg/h 940896dyn/cm 72.61007.80/7.995==⋅⨯==-L L L sPa m kg σμρ表面张力：粘度：密度：物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知,30C 下氨在水中的溶解度系数)/(4146.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数SLHM E ρ=相平衡常数3156.13.10102.184146.07.995=⨯⨯===P HM PE m S Lρ;进塔气相摩尔比为：2450.01968.011968.01=-=Y出塔气相摩尔比为：0008821.01968.01)9964.01(1968.02=--⨯=Y对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为：02=X 清水 混合气体的平均摩尔质量为：混合气体的密度为：333/037.1313314.81064.26103.101m kg RT M P v =⨯⨯⨯⨯==-ρ 混合气体流量：)/(688.1944.2213132735000h kmol =⨯⨯惰性气体流量：)/(373.156)1968.01(688.194h kmol V =-⨯=最小液气比：3109.103156.12450.00008821.02450.0)(21212121min =--=--=--=*X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的倍,则可得吸收剂用量为：液气比 069.1037.1500002.18484.307=⨯⨯=V L ωω经计算该吸收过程为低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据;混合气体的黏度可近似取为空气的黏度;塔径计算采用贝恩Bain-霍根Hougen 泛点关联式计算泛点速度： 气体质量流量：液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即： 填料总比表面积：32/5.132m m a t = 水的黏度：s mPa L ⋅=8007.0μA 、K 取值可由表2查得;取泛点率为,即s m u u F /781.2973.37.07.0=⨯== 则 m uV D S7976.0781.214.33600/500044=⨯⨯==π圆整后取 D=常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200 泛点率校核：s m u /765.28.0785.03600/50002=⨯=6959.0973.3/765.2/==F u u 对于散装填料,其泛点率的经验值为85.0~5.0/=F u u填料规格校核：805.2138800>==d D 液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅= 所以 )/(6.105.13208.0)(23min min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅=经以上校核可知,填料塔直径选用m D 8.0=合理;填料层高度计算查表知, 0C , kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o由23))((oo o T TP P D D G =,则303k ,kpa 下,3NH 在空气中的扩散系数为： 液相扩散系数s m D L /10105.229-⨯=液体质量通量为)/(785.110288.0785.002.18484.30722h m kg U L ⋅=⨯⨯= 气体质量通量为)/(462.103208.0785.0037.1500022h m kg U V ⋅=⨯⨯= 脱吸因数为6691.05.13109.13156.1=⨯==L mV S气相总传质单元数为：气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 不同材质的бc 值见表3;表3 不同材质的бc 值查表知,2/427680/33h kg cm dyn c ==σ所以,3560.0})5.1329408967.995785.11028()1027.17.9955.132785.11028()883.25.132785.11028()940896427680(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算：)/(1206.0)303314.81036001988.05.132()3600101988.0037.1067.0()067.05.132462.10320(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算：6524.0)7.9951027.1883.2()360010105.27.995883.2()883.25.1323560.0785.11028(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L gD a U ρμρμμκ表4 各类填料的形状系数查表4得：45.1=ψ 则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 170.3545.15.1323560.06524.0)/(561.845.15.1323560.01206.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ由a u ua a u ua L FLG FGκκκκ⋅-⋅+='⋅-⋅+='])5.0(6.21[])5.0(5.91[2.24.1 得,则)/(173.826.384146.0186.16111113kpa h m kmol a H a a L GG ⋅⋅=⨯+='⋅+'=κκκ由m P a V a K V H G Y OG 3759.08.0785.03.101173.8373.1562=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由 m N H Z OG OG 142.568.133759.0=⨯=⋅= 设计取填料层高度为：m Z 7= 对于阶梯环填料,m h Dh615~8max ≤=， 将填料层分为2段设置,每段,两段间设置一个液体再分布器; 取12=Dh,则填料塔总高度为：m D h 6.98.01212=⨯== 填料层压降计算采用Eckert 通用关联图计算填料层压降： 横坐标为：03449.0)7.995037.1(037.1500002.18484.307)(5.05.0=⨯⨯⨯=L V V L ρρωω 查表知：1116-=Φm P纵坐标为：09006.08007.07.995037.181.91116765.22.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ查图3得,m pa ZP/8.735=∆ 填料层压降为：kpa pa P 151.578.735=⨯=∆图3 通用压降关联图液体分布装置液体分布器的作用：液体分布装置设于填料层顶部,用于将塔顶液体均匀分布在填料表面上,液体的分布装置性能对填料塔效率影响很大,特别是大直径、低填料层的填料塔,尤其需要性能良好的液体分布装置;由于液体在填料塔内分布均匀,可以增大填料的润湿表面积,以提高分离效果;因此,液体在塔顶的初始均匀喷淋,是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件;从喷淋密度考虑,应保证每602m 的塔截面上约有一个喷淋点,这样,可以防止塔内壁流和沟流现象; 常用的液体分布装置有莲蓬式、盘式、齿槽式及多孔管式分布器等;莲蓬式喷淋器：液体经半球形喷头的小孔喷出;小孔直径为3~10m,做同心圆排列,喷洒角不超过︒80;这种喷淋器结构简单,但只适用于直径小于600mm 的塔中,且小孔易堵塞;盘式分布器：盘低开有筛孔的称为塞孔式,盘底装有垂直短管的称为溢流管式;液体加至分布盘上,经筛孔或溢流短管流下;筛孔式的液体分布效果好,而溢流管式自由截面积较大,且不易堵塞;盘式分布器常用于直径较大的塔中,基本可保证液体分布均匀,但其制造较麻烦;齿槽式分布器：液体先经过主干齿槽向其下个条形做第一级分布,然后再向填料层上面分布;这种分布自由截面积大,不易堵塞,多用于直径较大的填料塔;多孔环管式分布器：由多孔圆形盘管、联接管及中央进料管组成;这种分布器气体阻力小,特别使用于液量小而气量大的填料吸收塔;液体分布装置的安装位置,须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间,让上升气流不受约束地穿过分布器;根据氨气易溶解的性质,可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器;多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道自由截面一般在70%以上,也便于制成分段可拆结构;液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入,通过支管上的小孔向填料层喷淋;排管式喷淋器采用塑料制造; 分布点密度计算：为了使液体初始分布均匀,原则上应增加单位面积上的喷淋点数;但是,由于结构的限制,不可能将喷淋点设计得很多;根据Eckert 建议,当mm D 750≈时,每260cm 塔截面设一个喷淋点;则总布液孔数为： 布液计算： 由 H g n d L o S ∆Φ=242π取60.0=Φ,mm H 160=∆则 mmm Hg n L d So 70.4004696.016.081.926.08414.3001546.0424==⨯⨯⨯⨯⨯⨯=∆⋅Φ=π液体再分布装置实践表明,当喷淋液体沿填料层向下流动时,不能保持喷淋装置所提供的原始均匀分。

第一章绪论本次化工原理课程设计我们的任务是设计筛板塔分离苯和甲苯的混合物。

分离苯和甲苯对现实有着很重要的意义。

苯是染料、塑料、合成橡胶、合成树脂、合成纤维、合成药物和农药等的重要原料，也是涂料、橡胶、胶水等的溶剂，也可以作为燃料。

苯的沸点为80.1℃，熔点为5.5℃，在常温下是一种无色、味甜、有芳香气味的透明液体，易挥发。

苯比水密度低，密度为0.88g/ml，但其分子质量比水重。

苯难溶于水，1升水中最多溶解1.7g苯；但苯是一种良好的有机溶剂，溶解有机分子和一些非极性的无机分子的能力很强。

甲苯大量用作溶剂和高辛烷值汽油添加剂，也是有机化工的重要原料，但与同时从煤和石油得到的苯和二甲苯相比，目前的产量相对过剩，因此相当数量的甲苯用于脱烷基制苯或岐化制二甲苯。

甲苯衍生的一系列中间体，广泛用于染料、医药、农药、火炸药、助剂、香料等精细化学品的生产，也用于合成材料工业。

甲苯进行侧链氯化得到的一氯苄、二氯苄和三氯苄，包括它们的衍生物苯甲醇、苯甲醛和苯甲酰氯（一般也从苯甲酸光气化得到），在医药、农药、染料，特别是香料合成中应用广泛。

甲苯的环氯化产物是农药、医药、染料的中间体。

甲苯氧化得到苯甲酸，是重要的食品防腐剂（主要使用其钠盐），也用作有机合成的中间体。

甲苯及苯衍生物经磺化制得的中间体，包括对甲苯磺酸及其钠盐、CLT酸、甲苯-2,4-二磺酸、苯甲醛-2,4-二磺酸、甲苯磺酰氯等，用于洗涤剂添加剂，化肥防结块添加剂、有机颜料、医药、染料的生产。

甲苯硝化制得大量的中间体。

可衍生得到很多最终产品，其中在聚氨酯制品、染料和有机颜料、橡胶助剂、医药、炸药等方面最为重要。

甲苯是最简单，最重要的芳烃化合物之一。

在空气中，甲苯只能不完全燃烧，火焰呈黄色。

甲苯的熔点为-95 ℃，沸点为111 ℃。

甲苯带有一种特殊的芳香味（与苯的气味类似），在常温常压下是一种无色透明，清澈如水的液体，密度为0．866克／厘米3，对光有很强的折射作用（折射率：1,4961）。

化工原理设计概述化工原理设计概述化工原理设计是一种基于科学理论和实践经验，结合工程经济学和现代化工技术，对化工工艺生产流程的整体设计和优化的过程。

化工原理设计是化工工业中最为重要的环节之一，体现了化工工程师对化工原理的深入理解和对原始材料转化为化学产品的功率的掌握。

化工原理设计的目标是确定化工生产的最佳工艺流程和参数，以保证产品的高质量和较低的生产成本。

在化工原理设计过程中，需要对原料特性进行评估，考虑到工艺流程和操作条件对产品质量和工艺经济性的影响，规划出可行的高效的工艺方案。

化工原理设计的步骤主要包括以下几个方面：1、原料与工艺参数的评估在化工原理设计的初步阶段，需要对原料的性质和特征进行全面评估。

这包括原料的可利用性，成分和化学特性等方面的评估，了解原料的生产和供应情况，同时对原材料进行分析以确定适合制定工艺方案的物理化学参数。

在评估的同时，还需要考虑到工艺参数对原料的影响，以确定最佳生产条件。

这包括温度、压力、反应速率和催化剂的选择等一系列的关键参数，这些参数的选取必须在关注产品质量的同时，也要考虑工艺经济性。

2、工艺选型与设计在确定了生产原理与参数的基础上，需要进一步进行工艺选型和设计。

这需要了解不同工艺方案的优缺点，从大局和局部的角度来考虑设计合理的工艺流程和设备选型。

在工艺流程的设计中，工艺师需要考虑到生产流程中的各个环节，例如原材料的输入、反应过程、分离提纯、处理废料等方面，确保各环节能够和谐协调，达到最佳的生产效率和产品质量。

同时，需要进行综合考虑，以找到最佳的设备选型和系统配置，以确保高效的生产操作，低成本并最终达到实际发展的目标。

3、实验测试与质量控制在向工业试生产阶段和批量生产阶段转变之前，必须对工艺流程进行实验室测试和实际生产的反复验证。

这将确保产品的质量、稳定性以及工艺的经济效益。

优秀的工程师需要了解各种实验检测工具和技术，并监控现场的生产过程，以确保产品符合生产要求和消费者期望。