1、徐州工程學(xué)院化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)設(shè)計(jì)題目 水吸收氨過(guò)程填料吸收塔設(shè)計(jì) 學(xué)生姓名 指導(dǎo)老師 學(xué) 院 專(zhuān)業(yè)班級(jí) 學(xué) 號(hào) 完成時(shí)間 目 錄第一節(jié) 前言31.1填料塔的設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟31.2填料塔設(shè)計(jì)條件及操作條件3第二節(jié) 精餾塔主體設(shè)計(jì)方案的確定32.1裝置流程的確定32.2 吸收劑的選擇32.3填料的類(lèi)型與選擇32.3.1 填料種類(lèi)的選擇42.3.2 填料規(guī)格的選擇42.3.3 填料材質(zhì)的選擇42.4 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)42.4.1 液相物性數(shù)據(jù)42.4.2 氣相物性數(shù)據(jù)52.4.3 物料橫算5第三節(jié) 填料塔工藝尺寸的計(jì)算63.1 塔徑的計(jì)算63.2 填料層高度的計(jì)算及分段73.2.1 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)

2、算73. 填料層的分段93.3 填料層壓降的計(jì)算9第四節(jié)填料塔內(nèi)件的類(lèi)型及設(shè)計(jì)104.1 塔內(nèi)件類(lèi)型104.2 塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)10附件一：塔設(shè)備流程圖1214第一節(jié) 前言1.1 填料塔的設(shè)計(jì)任務(wù)及步驟設(shè)計(jì)任務(wù)：用水吸收空氣中混有的氨氣。 設(shè)計(jì)步驟：（1）根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)和工藝要求，確定設(shè)計(jì)方案;（2）針對(duì)物系及分離要求，選擇適宜填料；（3）確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸（考慮噴淋密度）；（4）計(jì)算塔高、及填料層的壓降；（5）塔內(nèi)件設(shè)計(jì)。1.2 填料塔設(shè)計(jì)條件及操作條件1. 氣體混合物成分：空氣和氨2. 空氣中氨的含量: 5.0%（體積分?jǐn)?shù))，要求塔頂排放氣體中含氨低于0.02%;）3. 混合氣體流量

3、6000m3/h4. 操作溫度293K5. 混合氣體壓力101.3KPa6. 采用清水為吸收劑，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。7. 填料類(lèi)型：采用聚丙烯鮑爾環(huán)填料第二節(jié) 精餾塔主體設(shè)計(jì)方案的確定2.1 裝置流程的確定本次設(shè)計(jì)采用逆流操作：氣相自塔低進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特點(diǎn)是：傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。2.2 吸收劑的選擇因?yàn)橛盟鑫談?，故采用純?nèi)軇?.3填料的類(lèi)型與選擇填料的種類(lèi)很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類(lèi)。2.3.1 填料種類(lèi)的選擇本次采用散裝填料。散裝填

4、料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。鮑爾環(huán)是目前應(yīng)用較廣的填料之一，本次選用鮑爾環(huán)。2.3.2 填料規(guī)格的選擇工業(yè)塔常用的散裝填料主要有Dn16Dn25Dn38 Dn76等幾種規(guī)格。同類(lèi)填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。常用填料的塔徑與填料公稱(chēng)直徑比值D/d的推薦值列于。表3-1填料種類(lèi)D/d的推薦值拉西環(huán)D/d2030鞍環(huán)D/d15鮑爾環(huán)D/d1015階梯環(huán)D/d>8環(huán)矩鞍D/d>8

5、2.3.3 填料材質(zhì)的選擇工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類(lèi)聚丙烯填料在低溫（低于0度）時(shí)具有冷脆性，在低于0度的條件下使用要慎重，可選耐低溫性能良好的聚氯乙烯填料。綜合以上：選擇塑料鮑爾環(huán)散裝填料 Dn502.4 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.4.1 液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得 20 水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：1. 2. 3. 表面張力為:4. 5. 6. 2.4.2 氣相物性數(shù)據(jù)1. 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 (2-1)2. 混合氣體的平均密度由 (2-2)R=8.314 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊(cè)得20時(shí)，空氣的黏度注： 1

6、1Pa.s=1kg/m.s2.4.3 物料橫算1. 進(jìn)塔氣相摩爾比為 (2-5) 2. 出他氣相摩爾比為 (2-6) 3. 進(jìn)塔惰性氣體流量: (2-7) 因?yàn)樵撐者^(guò)程為低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線(xiàn)，最小液氣比按下式計(jì)算。即： (2-8)因?yàn)槭羌內(nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成所以 選擇操作液氣比為 （2-9）L=1.2676356×234.599=297.3860441kmol/h因?yàn)閂(Y1-Y2)=L(X1-X2) X1第三節(jié) 填料塔工藝尺寸的計(jì)算填料塔工藝尺寸的計(jì)算包括塔徑的計(jì)算、填料能高度的計(jì)算及分段3.1 塔徑的計(jì)算1. 空塔氣速的確定泛點(diǎn)氣速法對(duì)于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值u

7、/u=0.50.85貝恩（Bain）霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式 ，即：=A-K （3-1）即： 所以：/9.81（100/0.917）（1.1836/998.2）=0.246053756 UF=3.974574742m/s其中：泛點(diǎn)氣速，m/s;g 重力加速度，9.81m/s，WL=5358.89572/h WV=7056.6kg/hA=0.0942； K=1.75；取u=0.7 =2.78220m/s （3-2） 圓整塔徑后 D=0.8m1. 泛點(diǎn)速率校核： m/s 則在允許范圍內(nèi)2. 根據(jù)填料規(guī)格校核：D/d=800/50=16根據(jù)表3-1符合3. 液體噴淋密度的校核：(1) 填料塔的液體

8、噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量。(2) 最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率。 （3-3） （3-4）經(jīng)過(guò)以上校驗(yàn)，填料塔直徑設(shè)計(jì)為D=800mm 合理。3.2 填料層高度的計(jì)算及分段 （3-5） （3-6） 3.2.1 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法求傳質(zhì)單元數(shù) （3-7） （3-8） = =0.0068953.2.2 質(zhì)單元高度的計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算： （3-9）即：w/t =0.37404748液體質(zhì)量通量為： =WL/0.785×0.8×0

9、.8=10666.5918kg/(h)氣體質(zhì)量通量為： =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(h)氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算： （3-10） =0.152159029kmol/(h kpa)液膜吸收數(shù)據(jù)由下式計(jì)算： (3-11）=0.566130072m/h因?yàn)?.15215×0.3740×1.451.1×100 =8.565021kmol/(m3 h kpa) （3-12） =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13） =24.56912/h因?yàn)椋?=0.8346所以需要

10、用以下式進(jìn)行校正： （3-14） =19.5(0.699990.5)1.4 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa) （3-15） =1 2.6 (0.69990.5)2.2 24.569123=26.42106/h （3-16） =1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210) =9.038478 kmol/(m3 h kpa) （3-17） =234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64=0.491182 m （3-18）=0.491182×9

11、.160434=4.501360m,得 =1.4×4.501=6.30m3. 填料層的分段對(duì)于鮑爾環(huán)散裝填料的分段高度推薦值為h/D=510。h=5×80010×800=48 m計(jì)算得填料層高度為7000mm，故不需分段3.3 填料層壓降的計(jì)算取 Eckert (通用壓降關(guān)聯(lián)圖)；將操作氣速(2.8886m/s) 代替縱坐標(biāo)中的查表，DG50mm塑料鮑爾環(huán)的壓降填料因子125代替縱坐標(biāo)中的則縱標(biāo)值為：=0.1652 (3-19) 橫坐標(biāo)為： =0.02606 (3-20)查圖得 981Pa/m (3-21)全塔填料層壓降 =981×7=6867 Pa至此

12、，吸收塔的物科衡算、塔徑、填料層高度及填料層壓降均已算出。第四節(jié) 填料塔內(nèi)件的類(lèi)型及設(shè)計(jì)4.1 塔內(nèi)件類(lèi)型填料塔的內(nèi)件主要有填料支撐裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等。合理的選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)件，對(duì)保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。4.2 塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)液體分布器設(shè)計(jì)的基本要求：（1）液體分布均勻（2）操作彈性大（3）自由截面積大（4）其他液體分布器布液能力的計(jì)算 （1）重力型液體分布器布液能力計(jì)算 （2）壓力型液體分布器布液能力計(jì)算1填料塔設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表塔徑0.8m填料層高度7m 填料規(guī)格50mm鮑爾環(huán)操作液氣比1.2676356 1.7倍最小液氣比校正液體流速2.

13、78220/s壓降6867 Pa惰性氣體流量234.599kmol/h2 填料塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)一覽E亨利系數(shù)， 氣體的粘度，1.73=6228 平衡常數(shù) 0.7532 水的密度和液體的密度之比 1 重力加速度， 9.81 =1.27 分別為氣體和液體的密度，1.1836；998.2； =5358.89572/h =7056.6kg/h分別為氣體和液體的質(zhì)量流量氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)， 填料層高度， 塔截面積，氣相總傳質(zhì)單元高度， 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)以分壓差表示推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，單位體積填料的潤(rùn)濕面積 100 91.7%以分壓差表示推動(dòng)力的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，溶解度系數(shù)，0.725以摩爾濃度差表示推動(dòng)力的液摩爾

14、傳質(zhì)系數(shù)，氣體常數(shù)，氨氣在空氣中中的擴(kuò)散系數(shù)及氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù); 液體質(zhì)量通量為： =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(h)氣體質(zhì)量通量為： =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(h)3 參考文獻(xiàn)1 夏清.化工原理（下）M. 天津:天津大學(xué)出版社, 2021 .2 賈紹義,柴誠(chéng)敬. 化工原理課程設(shè)計(jì)M. 天津:天津大學(xué)出版社, 2021 .3 華南理工大學(xué)化工原理教研室著化工過(guò)程及設(shè)備設(shè)計(jì)M廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 4 周軍.張秋利 化工AutoCAD制圖應(yīng)用基礎(chǔ) 。北京. 化學(xué)工業(yè)出版社。附件一：

15、塔設(shè)備流程圖附件二：塔設(shè)備設(shè)計(jì)圖水吸收氨填料吸收塔工藝設(shè)計(jì)圖09.6.509.6.5 教師見(jiàn)習(xí)報(bào)告總結(jié)期待已久的見(jiàn)習(xí)已經(jīng)結(jié)束了，在龍巖三中高中部見(jiàn)習(xí)聽(tīng)課，雖然只是短短的兩個(gè)星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學(xué)生坐在課室聽(tīng)課，和現(xiàn)在作為一名準(zhǔn)教師坐在課室聽(tīng)課是完全不同的感受，感覺(jué)自己學(xué)到了一些在平時(shí)課堂上學(xué)不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經(jīng)驗(yàn)上的收獲，更多是教學(xué)管理，課堂教學(xué)等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見(jiàn)習(xí)實(shí)踐過(guò)程：聽(tīng)課。教育見(jiàn)習(xí)的主要目的是讓學(xué)生在指導(dǎo)教師的引導(dǎo)下，觀(guān)摩教師上課方法、技巧等。聽(tīng)課是教育見(jiàn)習(xí)的主要內(nèi)容。我院規(guī)定在一周的見(jiàn)習(xí)中需完成至少6課的見(jiàn)習(xí)任務(wù)。我在教師的安排

16、指導(dǎo)下，分別對(duì)高一、高二物理專(zhuān)業(yè)課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動(dòng)的完成了聽(tīng)課任務(wù)，收到良好的效果。我聽(tīng)的第一節(jié)課是高二（8）班，這是一個(gè)平衡班，水平不如實(shí)驗(yàn)班高。在上課前?？迫卫蠋熞呀?jīng)跟我說(shuō)了這個(gè)班的紀(jì)律是比較差的，而且成績(jī)也不是很好。在我聽(tīng)課期間，確實(shí)有幾個(gè)學(xué)生在課堂上說(shuō)話(huà)，但是我發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象，這個(gè)現(xiàn)象我在往后的幾個(gè)班都發(fā)現(xiàn)了，就是絕大部分的學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情都好高漲，積極舉手發(fā)言，積極參與課堂活動(dòng)。我跟老師們提起這個(gè)現(xiàn)象的時(shí)候，科任老師就跟我說(shuō)，一個(gè)班里不可能所有的學(xué)生都能全神貫注地聽(tīng)完一節(jié)課，所以作為一名教師，應(yīng)該想辦法吸引學(xué)生的注意力，調(diào)動(dòng)的積極性，比如可以以小組為單位，以搶

17、答計(jì)分的形式調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性，這樣課堂氣氛就會(huì)活躍起來(lái)了。在為期兩周的見(jiàn)習(xí)工作中，我真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經(jīng)從一名學(xué)生向一名教師靠近，走在校園里，每當(dāng)有學(xué)生叫我一聲老師，我在感到無(wú)比自豪的同時(shí)，還感受到了自己的責(zé)任。見(jiàn)習(xí)工作結(jié)束了，我要回到學(xué)校繼續(xù)我的學(xué)習(xí)了，但是我會(huì)好好記住我從*中學(xué)學(xué)到的一切，并應(yīng)用于我的專(zhuān)業(yè)學(xué)習(xí)中去。一、教學(xué)管理理念 在龍巖三中，從領(lǐng)導(dǎo)階層到一位普通的科任老師，都秉承以學(xué)生為主體的宗旨進(jìn)行學(xué)校的管理，進(jìn)行教學(xué)工作的開(kāi)展。作為一個(gè)課程改革的示范學(xué)校，一個(gè)教育實(shí)驗(yàn)基地。這所學(xué)校鼓勵(lì)著老師做各種研究，各種改革。每個(gè)班主任都有著自己的管理經(jīng)驗(yàn)與管理宗旨。

18、有了這種思想的自由，自然這里也就充滿(mǎn)著探索與嘗試，從而有所創(chuàng)造與進(jìn)步。在我見(jiàn)習(xí)的班集體中，班主任對(duì)他的學(xué)生說(shuō)：“我要讓你們成為學(xué)習(xí)型的管理者，也是管理型的學(xué)習(xí)者?！边@樣一句簡(jiǎn)單的話(huà)，讓我感到這里老師進(jìn)行班級(jí)管理的良苦用心。他們關(guān)心的不只是學(xué)生的學(xué)習(xí)，更多的是從一個(gè)完整的人的概念出發(fā)，去培養(yǎng)學(xué)生多方面的素質(zhì)。二、教學(xué)理念 在見(jiàn)習(xí)期間，借著錄課的機(jī)會(huì)，我聽(tīng)了很多的市級(jí)，校級(jí)的公開(kāi)棵，還有理科實(shí)驗(yàn)班的課。在這些課堂上，讓我看到教學(xué)改革正在悄然進(jìn)行，有意識(shí)的老師正在努力體會(huì)“以學(xué)生為主體”的課堂模式。學(xué)生的創(chuàng)造也逐步成為教師追求的教學(xué)效果。其次，這里的老師也都在適應(yīng)著多媒體教學(xué)，信息化教學(xué)，

19、使得課堂更加生動(dòng)，資源更加豐富，學(xué)生獲取學(xué)習(xí)資源的渠道也就更多。盡管，這種教學(xué)理念、教學(xué)模式的推廣仍然有很長(zhǎng)的路，但似乎也并不遙遠(yuǎn)，相信，這股改革的浪潮會(huì)給教育領(lǐng)域帶來(lái)很大的沖擊。 三、實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn) 在上面，是我在這所學(xué)校感受最深刻，也是認(rèn)為最有意義的收獲。實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)上，由于在指導(dǎo)老師的指導(dǎo)下，也獲取了許多。 在班主任工作上，我認(rèn)識(shí)到了一個(gè)老師的表率作用是很大的，學(xué)生時(shí)刻看老師，作為一個(gè)老師，應(yīng)該從自己嚴(yán)格要求，并影響感染學(xué)生。這就要求師生之間的相互交流必須是貼心的，也是帶有希望的。見(jiàn)習(xí)期間，班主任老師教給了我許多的班級(jí)管理經(jīng)驗(yàn)。我想這些經(jīng)驗(yàn)是寶貴的，更為寶貴的是老師的主動(dòng)精神。在他的言談中，看出一個(gè)老師對(duì)于班級(jí)管理的深度認(rèn)識(shí)。所以我想：一個(gè)好的班主任不應(yīng)只是從學(xué)習(xí)上給學(xué)生幫助，而是從一種“管理”的角度上去讓班級(jí)受益，讓班級(jí)體的每個(gè)成員成長(zhǎng)。 教學(xué)工作上，由于指導(dǎo)老師的認(rèn)真指導(dǎo)，我較好地完成了教學(xué)任務(wù)。同時(shí)，與合作伙伴一同對(duì)各種教學(xué)模式進(jìn)行了探討，嘗試。盡管，有的時(shí)候沒(méi)