1、0 化工原理课程设计说明书化工原理课程设计说明书 题目：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水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔 专业：专业： 过过 程程 装装 备备 与与 控控 制制 工工 程程 年级：年级： 2 0 1 1 2 0 1 1 级级 学生姓名学生姓名 学号：学号： 指导老师指导老师: : 设计时间设计时间: : 1 目录目录 第一章第一章 设计任务设计任务 . 3 第二章第二章 设计流程的选择设计流程的选择 . 4 第三章第三章 吸收塔的设计计算吸收塔的设计计算 . 5 3.1 气液平衡关系 . 6 3.2 确定吸收剂的用量 . 6 3.3
2、计算热效应 . 7 3.4 塔径的计算 . 8 3.4.1 混合气体的密度 8 3.4.2 填料的选择 8 3.4.2 计算塔径 . 11 3.5 喷淋密度的校核 12 3.6 总传质系数 X Ka计算 . 13 3.7 填料层高度的计算 . 14 3.8 填料层阻力计算 . 16 第四章第四章 附属设备的选型和计算附属设备的选型和计算 16 4.1 液体喷淋装置 16 4.2 液体再分布器 18 4.3 塔附属高度 . 19 4.4 填料支撑板 19 4.5 填料限定装置 20 4.6 气体入口装置 20 4.7 除沫装置 20 4.8 封头 21 4.9 泵的选择 21 第五章第五章 设计
3、结果概览设计结果概览 . 23 2 第六章第六章 设计评价设计评价 25 主要符号说明. 27 参考文献. 28 3 第一章第一章 设计任务设计任务 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 目的和意义： 在合成氨工艺中，由任何含碳原料制得的原料气（半水煤气）都含有相当量 的二氧化碳，这些二氧化碳在进入合成工序以前必须清除干净，因为在合成过程 中为高温高压，在高压下，二氧化碳很容易化成干冰，会堵塞设备和管道，给操 作带来很大的危害；另外，二氧化碳的存在还会使氨合成的催化剂中毒，而且还 给清除少量一氧化碳过程带来困难，同时二
4、氧化碳又是制造尿素、碳酸氢铵、纯 碱和干冰的重要原料。因此，合成氨生产中，二氧化碳的脱除极其回收利用往往 是脱碳过程的双重目的。 已知数据 （一）气体混合物： 1.组成（V%） ：CO2 10.2% ，H2 65%，N2 21%， CH4 0.5% ,CO 3.2% , O2 0.1% 2.气体量：4200 3 /N mh 3.温度：30 C 4.压力：1700 3 /K Nm （二）气体出口要求（V%） ： 2 C O 0.65% （三）吸收剂：水 4 第二章第二章 设计流程的选择设计流程的选择 吸收装置的流程主要有一下几种： （1）逆流吸收：气体自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排
5、出，此 即逆流操作。 （2）并流操作：气液两相均从他塔顶流向塔底，此即并流操作。 （3）吸收剂部分再循环操作：在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出的液体部 分冷却后与新鲜吸收剂一同送回塔内。 （4）多塔串联操作：若设计的填料层高度过大，或者由于所处理的物料等原因 需经常清理填料，为了便于维修，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。 各种操作的优缺点比较如下表 1 所示： 逆流 并流 部分回流 多塔串联操作 优点 传 质 推 动 力 比 较 大，传质速率快， 分离效率高。吸收 剂利用率高，可降 低吸收塔所需的传 质面积。 当平衡曲线较平坦， 流向对推动力影响不 大
6、；被处理气体不需 要吸收很完全；吸收 剂 用 量特 别大 时 使 用。 提高他的液体喷淋密 度， 控制塔内的温升， 提 高 吸收 剂的 使 用 率，特别适用于相平 衡 常 数很 小的 情 况 下。 降低单个塔的 填料层高度， 便 于维修 缺点 液体的下流受到上 升气体的作用力， 因此限制了吸收塔 所允许的液体流速 和气体流速。 相同分离程度下，平 均推动力下，所需要 的传质面积大 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。 操作因塔内需 要留较大空间， 输液，喷淋，支 撑板等辅助装 置增加， 使设备 投资加大。 综合上面的分析，因二氧化碳属难溶气体，进出塔的吸收率较高，即要求处 理吸收的较为完全，为了减少设备的投资，所以从工艺技术和经济两方面综合考 虑，初步采用单塔逆流操作吸收流程。当然工业生产中一般工艺流程都涉及吸收 和解吸联合流程，虽然本设计中吸收剂为水，价值不高，极易得到，所吸收的溶 质为
