化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書指導(dǎo)老師：張先龍老師設(shè)計(jì)時(shí)間：2011.12.26-2012.1.06一、設(shè)計(jì)題目：清水吸收變換氣的填料塔裝置設(shè)計(jì)二、設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件：1.變換氣量1220標(biāo)準(zhǔn)m3/h。變換氣組成(體積)為：組分CO2COH2N2進(jìn)塔氣體%27.72.547.522.33.吸收劑采用清水。4.要求出塔凈化氣中CO21%。5.吸收溫度：30，連續(xù)操作。6.操作壓力：2.0MPa。三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1)流程的確定與論證；2)吸收塔技術(shù)指標(biāo)與操作指標(biāo)確定，包括：塔徑、填料層的高度、填料層的壓力降等；3)工藝計(jì)算、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；4)輔助設(shè)備選型。四、設(shè)計(jì)成果1.設(shè)計(jì)說明書一份2.工藝流程圖（3#圖紙）1張3.填料吸收塔的裝配圖（1#圖紙）1張合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說明書3目錄中文摘要4英文摘要51引言62工藝流程73物料衡算134氣液平衡曲線及操作線145最小液氣比及吸收劑（水）的用量計(jì)算156塔徑計(jì)算167填料層高度計(jì)算198填料層壓降計(jì)算239輔助設(shè)備選型2510設(shè)計(jì)匯總30結(jié)論31謝辭31參考文獻(xiàn)32附錄33附錄1主要符號注釋說明33附錄2常用數(shù)據(jù)35心得體會(huì)36合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說明書4清水吸收變換氣的填料塔裝置設(shè)計(jì)摘要:本次課程設(shè)計(jì)我們的任務(wù)是設(shè)計(jì)一個(gè)處理變換氣量為1220L/h的填料吸收塔，選用的材料是塑料階梯環(huán)。用水吸收CO2屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。且CO2不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇┧鳛槲談?繼而用空氣進(jìn)行解吸使部分水得以循環(huán)利用。水吸收二氧化碳為氣體單純?nèi)芙庥谝合嗟奈锢砦者^程，因此選擇較低的操作溫度和較高的操作壓力有利于吸收進(jìn)行。填料塔的經(jīng)濟(jì)優(yōu)化和設(shè)備設(shè)計(jì)是關(guān)鍵部分，通過優(yōu)化得到的最小液氣比為70.128，從而得到塔徑、填料層高度及填料層壓降.通過對噴淋密度及塔徑比的校核,最終確定整塔高為15.625m，填料層高度為12.5m，塔徑為0.8m，則完成了主體設(shè)備的計(jì)算。輔助設(shè)備也是填料吸收塔的重要組成組分，綜合考慮各個(gè)參數(shù)，我們選擇的液體分布器、液體再分布器、除沫器、裙座及填料支撐裝置分別為溢流型盤式分布器，分配錐再分布器，絲網(wǎng)除沫器、圓筒形裙座和柵板支撐結(jié)構(gòu)。關(guān)鍵詞：變換氣，清水，填料塔，校核合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說明書5DesignofthepackedtowerincludingconverterofpurewaterabsorptionAbstract:Ourtaskofthiscourseistodesignapackedcolumnwhichcanhandlethereforminggasof1220L/h,andthepackingwechooseisplasticladderringpacking.ItisamoderatelysolubleabsorptionprocesstousepurewatertoabsorbCO2,sowechooseoppositeflowtoimprovethetransferefficiency.AsCO2isnotthedesiredproduct,purewaterisusedasabsorbent,thenthehotairisusedasthedesorptiontoletpartofthewatercycle.PurewateraborbingCO2isaphysicalprocessofgassimpledissolvingfluidphase,soitisadvantageousintheabsorptiontochoosealoweroperatingtemperatureandhigheroperatingpressure.Theeconomicoptimizationandequipmentdesignofthepackedcolumnarethekeyparts,andthesmallestliquid-gasratiois70.128,thenwefigureoutthetowerdiameter,theheightofpackedlayerandthepressurereductionofpackedlayer.Bycheckinginthesprinklingdensityandtheratiooftowerdiameter,theultimateheightofthewholetoweris15.625m,withthepackedlayer12.5m,thetowerdiameter0.8m,sowecompletedthecalculationofthemainequipment.Auxiliaryequipmentisalsoimportantcomponent.Consideringalltheparameters,theliquiddistributor,liquidre-distributor,skirt,anddemisterwechooseareoverflowdiskdistributor,conesidewiperre-distributor,Mo-screen,cylindricalskirtsupportandgridtray.Keywords:reforminggas,purewater,packedcolumn,check合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說明書61引言化工廠變換氣是將煤或天然氣或石腦油可重油焦油等其它原料經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)化成合成氣后，進(jìn)入變換系統(tǒng)，進(jìn)一步將合成氣的中的CO（一氧化碳）經(jīng)蒸汽轉(zhuǎn)換成CO2（二氧化碳）與H2，轉(zhuǎn)換后氣體稱為“變換氣”，變換氣組成，一般天然氣為原料為H2：54.5%、CH4：1.91%、CO：2.87%、CO2：12.38%、H2O：28.24%、N2：0.09%，還有其它如未反應(yīng)完全的C2H6、C3H8、O2等等。變換氣進(jìn)一步將水冷卻并排掉，再進(jìn)一步分離可以得到純的H2,CO,CO2，下一步的關(guān)聯(lián)產(chǎn)品主要有合成氨，甲醇，氨加工產(chǎn)品有尿素、各種銨鹽(如氮肥和復(fù)合肥料)、硝酸、烏洛托品、三聚氰胺等。它們都是重要的化工原料。甲醇繼續(xù)經(jīng)氧化脫氫加工可得到甲醛，甲醇羰基化制得醋酸，由醋酸甲酯羰基化生產(chǎn)醋酐，還可由甲醇生產(chǎn)低碳烯烴，由甲醇同系化生產(chǎn)乙醇。還可以只提取H2做產(chǎn)品。交換氣中的CO2的吸收方法主要分為三類：化學(xué)吸收法，物理吸收法和物理化學(xué)吸收法。用清水作為吸收劑吸收交換氣中的CO2屬于單純的氣體溶解于液相的物理吸收法，并且在吸收過程中，近似二氧化碳在交換氣中的溫度升高并不顯著，熱效應(yīng)很小，近似認(rèn)為是單組分等溫吸收過程。填料塔是一種連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備，結(jié)構(gòu)簡單，壓降低，易用耐腐蝕材料制造，近年來，國內(nèi)外對填料的研究及開發(fā)進(jìn)展迅速，性能優(yōu)良的新型填料不斷涌現(xiàn)，使填料塔的應(yīng)用更加廣泛，本課程設(shè)計(jì)中根據(jù)煙道氣流量及一系列參數(shù)設(shè)計(jì)的填料塔，吸收劑利用率高，對二氧化硫吸收徹底，且處理費(fèi)用低，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益得到進(jìn)一步提高。合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說明書72工藝流程2.1吸收工藝流程的確定工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同的角度進(jìn)行分類，從所用的吸收劑的種類看，有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩部吸收流程，從所用的塔設(shè)備數(shù)量看，可分為單塔吸收流程很多塔吸收流程，從塔內(nèi)氣液兩相得流向可分為逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，還有用于特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。（一）一步吸收流程和兩部吸收流程一步流程一般用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時(shí)過程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務(wù)的情況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達(dá)到規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費(fèi)用較高，從經(jīng)濟(jì)性的角度分析不夠適宜時(shí)，可以考慮采用兩步吸收流程。（二）單塔吸收流程和多塔吸收流程單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若過程的分離要求較高，使用單塔操作時(shí)，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時(shí)，則需要采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程）（三）逆流吸收與并流吸收吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)推動(dòng)力大，分離效率高（具有多個(gè)理論級的分離能力）的顯著優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用。工程上，如無特別需要，一般均采用逆流吸收流程。（四）部分溶劑循環(huán)吸收流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當(dāng)液相噴淋量過小時(shí)，將降低填料塔的分離效率，因此當(dāng)塔的液相負(fù)荷過小而難以充分潤濕填料表面時(shí)，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善塔的操作條件。本設(shè)計(jì)采用單塔逆流操作。合肥工業(yè)大學(xué)化工原理課程設(shè)計(jì)說明書82.2吸收工藝流程圖及工藝過程說明尾氣溫度計(jì)溫度計(jì)離心泵清水解吸后部分循環(huán)塔底取樣變換氣吸收CO2的流程包括吸收和解吸兩大部分?；旌蠚怏w冷卻至20下進(jìn)入吸收塔底部，水從塔頂淋下，塔內(nèi)裝有填料以擴(kuò)大氣液接觸面積。在氣體與液體接觸的過程中，氣體中的C