吸收塔的工艺计算教程文件
吸收塔的工艺计算
第3章 吸收塔的工艺计算
3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据
对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：
密度为
3
998.2/L km m ρ=
粘度为 001.0=L μs Pa ?=3.6 kg/(m ·h)
表面张力为 2
72.6/940896/L dyn cm kg h ==σ
查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=? 3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为
0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=?+?=
混合气体的平均密度为
3Vm PM 101.32528.4
= 1.161 kg/m 8.314298
Vm RT ρ?=
=? 25C 时混合气体流量：
)/(2.229215
.27315
.29821003h m =?
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为:
5
18.110
0.065/()v pa s kg m h -=??=?μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为:
220.236/0.08496/v D cm s m h ==
3.1.3气相平衡数据
有手册查得氨气的溶解度系数为
30.725/()H kmol kPa m =?
计算得亨利系数
998.2
76.410.72518.02
L
S
E kPa HM ρ=
=
=?
相平衡常数为
76.410.7543101.3
E m P =
== 3.2物料衡算
进塔气相摩尔比为：05263.005
.0105
.01=-=
Y
出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-?=-=A Y Y ? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4
.222100
h kmol V =-?= 最小液气比：
7090.007543.0/05263.0003158
.005263.0/)(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2倍，则可得吸收剂用量为：
)
/(287.12606.894180.14180
.17090.02)(2min h kmol L V
L
V L =?==?== 03876.06584
.113)
003158.005263.0(06.89)(211=-?=-=
L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;
Y 1、Y 2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol; X 1、X 2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;
3.3填料塔的工艺尺寸的计算 3.3.1塔径的计算
填料塔直径的计算采用式子D =
计算塔径关键是确定空塔气速 ,采用泛点气速法确定空塔气速. 泛点气速是填料塔操作气速的上限,填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速(/)f u m s 的计算可以采用EcKert 通用关联图查图计算,但结果不准确,且不能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算:
气体质量流量：
h /kg 2.2661161.12.2292=?=V W
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：
h kg W L /69.227502.18287.126=?=
1
2
0.20.2583lg[()()]()()t v v F L L L v L
u W A K g W αρρμερρ=- 式中 29.81/g m s = 23114.2/t m m α=
3
0.9271.161/v kg m
ερ==
3998.2/L kg m ρ=
0.2041.75
1.0042275.69/2661.2/L L v A K mpa s W kg h W kg h
μ===?==
代入以上数据解得泛点气速 4.219/F u m s = 取 0.8 3.352/F u u m s == 则塔径
0.492D m =
=
圆整后取 0.5500D m mm == 3.3.2泛点率校核
2
2292.2/3600
3.244/0.7850.5
u m s ==? 3.244100%76.89%4.219
F u f u =
=?= f 在50%-85%之间,所以符合要求.
3.3.3填料规格校核 有
50010850
D d ==> 即符合要求. 3.3.4液体喷淋密度校核
对于直径不超过75mm 的散装填料塔,取最小润湿速率为：
()(
)h m m L w ?=/08.03min
本设计中填料塔的喷淋密度为:
3222
2275.69
11.62/()0.785998.20.7850.5
h L U m m h D =
==??? 最小喷淋密度: 32min min ()0.08114.29.136/()w t U L m m h α=?=?=?
min U U >
说明填料能获得良好的润湿效果.
经以上校核可知，填料塔直径选用D=500mm 能较好地满足设计要求。 3.4填料塔填料高度计算 3.4.1传质单元高度计算
传质过程的影响因素十分复杂,对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状况与操作条件, 传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式.目前,在进行设计时多选用一些准数关联式或经验公式进行计算,其中应用较普遍的是修正的恩田(Onde )公式:
??
?????
?
?????
?
?????
?
?????
? ?????
?
??--=-2
.0205
.0221
.075
.045.1exp 1t L L L L t L L t L L C t w U g U U ασρραμασσαα 查]
1[
13-5 得
233/427680/C dyn cm kg h σ== 液体质量通量为
()2
2
2275.6911585.8726/0.7850.5
L U kg m h =
=?? 0.050.750.12280.2242768011595.872611595.8726114.2
1.45940896114.2 3.6998.2 1.27101exp 0.348211595.8726
998.2940896114.2w t
αα-?????????-?? ? ? ??????????
??=-=?????? ?????????
230.348239.76/w t m m αα== 气膜吸收系数有下式计算： 气体质量通量为：
2
2
2292.2 1.16113560.48/()0.7850.5
V
kg m h U
?=
=??
()
10.7
3
1
0.7
3
21113560.480.065114.20.084960.237114.20.065 1.1610.084968.3142930.1577V V t V G t V V V U D k c D RT kmol m h KPa μααμρ---??????= ? ? ?
??
???????????
=??? ? ? ??????????=???
液膜吸收系数由下式计算：
()
210.5
3
3
1
20.5
8
3
3
9
0.009511595.8726 3.6 3.6 1.27100.009539.76 3.6998.2 1.761103600998.20.5614/L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---????
??= ? ?
???
??
??????????
=??? ? ? ???????????
=
由1.1ψ=w G G k k αα ，查[1] 14-5 得
45.1=ψ
则 1.1 1.130.157739.76 1.459.4359/()G G w k k kmol m h kPa αα=ψ=??=??
0.40.40.561439.76 1.4525.8980/L L w k k h αα=ψ=??=
因为
76.89%50%F
u
u =>,所以必须对G k α和L k α进行校正,校正计算如下: 由 1.419.5(0.5)G G F u k k u αα??'=+-????, 2.21 2.6(0.5)L L F u
k k u αα??'=+-????
得
1.43
19.5(0.76890.5)9.435923.6898/()G k kmol m h kPa α'??=+-?=???? 2.21 2.6(0.76890.5)25.898029.6420/L k h α'??=+-?=??
则气相总传质系数为:
311
11.2683/()11
11
23.68980.72529.6420
G G L k kmol m h kpa k Hk ααα
=
=
=??+
+
''?
由2
89.06
0.397611.2683101.30.7850.5OG G V H m K α=
=
=PΩ
???
3.4.2传质单元数的计算
*110.75430.038760.02924Y mX ==?= *220Y mX ==
解吸因数为
0.754389.06
0.5319126.287
mV S L ?=
== 气相总传质单元数为：
*12*22110.052630ln (1)ln (10.5319)0.5319 4.3143110.53190.0035180OG
Y Y N S S S Y Y ??--??=-+=-+=????----?
??? 3.4.3填料层高度的计算
由0.3976 4.3143 1.7154OG OG Z H N m =?=?=得
1.4 1.7154
2.4016Z m '=?= 设计取填料层高度为3Z m '=
查 16-5[1] 对于阶梯环填料， h/D=8～15, m h 6max ≤ 取
8h
D
=,则 85004000h mm mm =?= 计算得填料塔高度为3000mm ，故不需分段。 3.5填料塔附属高度计算
塔上部空间高度可取1.5m, 塔底液相停留时间按5min 考虑, 则塔釜所占空间高度为
()125602275.69
0.96810.50.7853600998.2
h m ??=
=???
考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取1.5m,所以塔的附属高度可以取3m. 所以塔高为 336A H m =+=
3.6液体分布器计算和再分布器的选择和计算
3.6.1液体分布器
液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式、及槽盘式等。工业应用以管式、槽式、及槽盘式为主。
性能优良的液体分布器设计时必须满足以下几点：
⑴液体分布均匀评价液体分布均匀的标准是：足够的分布点密度；分布点的几何均匀性；降液点间流量的均匀性。
①分布点密度。液体分布器分布点密度的选取与填料类型及规格、塔径大小、操作条件等密切相关，各种文献推荐的值也相差较大。
大致规律是：塔径越大，分布点密度越小；液体喷淋密度越小，分布点密度越大。对于散装填料，填料尺寸越大，分布点密度越小。表3-1列出了散装填料塔的分布点密度推荐值
②分布点的几何均匀性。分布点在塔截面上的几何均匀分布是较之分布点密度更为重要的问题。设计中，一般需通过反复计算和绘图排列，进行比较，选择较佳方案。分布点的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。
③降夜点间流量的均匀性。为保证各分布点的流量均匀，需要分布器总体的合理设计、精细的制作和正确的安装。高性能的液体分布器，要求个分布点与平均流量的偏差小于6%。
⑵操作弹性大液体分布器的操作弹性是指液体的最大负荷与最小负荷之比。设计中，一般要求液体分布器的操作弹性为2～4，对于液体负荷变化很大的工艺过程，有时要求操作弹性达到10以上，此时，分布器必须特殊设计。
⑶自由截面积大液体分布器的自由截面积是指气体通道占塔截面积最小应在35%以上。
⑷其他液体分布器应结构紧凑、占用空间小、制造容易、调整和维修方便。
按Eckert建议值，D≥1200mm时，喷淋点密度为42点／m2，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋点密度为100点／m2。
3.6.2布液孔数
（1）液体分布器选型
本设计中塔径较小，故此选用管式液体分布器。
（2）分布点密度计算
该塔的塔径较小，且填料的比表面积较大，故应选较大的分布点密度。设计中取分布点密度为200点/m 2。
布液点数为 20.7850.620056.5257n =??==点
按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为：主管直径38 3.5φ?，支管直径183φ?.采用7根支管，支管中心距为65mm ，采用正方形排列，实际布点数为59n =点。布液点示意图如下：
图2 管式液体分布器布液点示意图
（3）布液计算 由 204
L d n π
=
取0.60φ=，160H mm
?=
则 00.0053d =
==m
设计取 0 5.3d mm =
3.6.3 液体保持管高度
取布液孔直径为5.3mm ，则液位保持管中的液位高度为：
2
2
2
244917.7196/3600997.08(
)4 3.14590.00530.62(
)20.14729.81
L h g m d nk
π?????==
=?
设计取液位高度 ' 1.150.169169h h m mm ===
3.7其他附属塔内件的选择
本装置的直径较小可采用简单的进气分布装置,同时排放的净化气体中的液相夹带要求严
格,应设除液沫装置,为防止填料由于气流过大而是翻,应在填料上放置一个筛网装置,防止填料上浮.
3.7.1液体分布器
液体在填料塔顶喷淋的均匀状况是提供塔内气液均匀分布的先决条件，也是使填料达到预期分离效果的保证。为此，分布器设计中应注意以下几点：
（1）、为保证液体在塔截面上均布，颗粒型（散装）填料的喷淋点数为40——80个/m 2
（环形填料自分布性能差应取高值），此外，为减少壁流效应，喷淋孔的分布应使近塔壁5——20﹪区域内的液体流量不超过总液量的10﹪。规整填料一般为100——200个/㎡喷淋点。 （2）、喷淋孔径不宜小于2㎜，以免引起堵塞，孔径也不宜过大，否则液位高度难维持稳定。
液体分布器有以下几种形式: 1. 多孔型液体分布器
多孔型液体分布器系借助孔口以上的液层静压或泵送压力使液体通过小孔注入塔内。 2.直管式多孔分布器
根据直管液量的大小，在直管下方开2～4排对称小孔，孔径与孔数依液体的流量范围确定，通常取孔径2～6㎜，孔的总面积与及进液管截面积大致相等，喷雾角根据塔径采用30°或45°，直管安装在填料层顶部以上约300㎜。
此形分布器用于塔径600～800㎜，对液体的均布要求不高的场合。根据要求，也可以采用环形管式多孔分布器。 3. 排管式多孔分布器
支管上孔径一般为3～5㎜，孔数依喷淋点要求决定。支管排数、管心距及孔心距依塔径和液体负荷调整。一般每根支管上可开1～3排小孔，孔中心线与垂直线的夹角可取15°、22.5°、30°或45°等，取决于液流达到填料表面时的均布状况。主管与支管直径由送液推动力
决定，如用液柱静压送液，中间垂直管和水平主管内的流速为0.2～0.3m/s，支管流速取为0.15～0.2m/s；采用泵送液则流速可提高。
3.7.2液体再分布器
液体再分布器的作用是将流到塔壁近旁的液体重新汇集并引向中央区域。填料层较高时，应分段安装，段与段间设液体分布器。比较完善的装置可以做成像上述升气管筛板型液体分布器的样子，只是要在各升气管口之上加笠形罩，以防止从上段填料层底部落下的液体进入升气管。平盘底部各处的液层高度大体相同，于是各处筛孔所流下的液体速度大致相同。
本设计中塔高为6米,不需要分段,故不需要安装液体再分布器
3.7.3填料支承板
填料支撑板既要具备一定的机械强度以承受填料层及其所持液体的重量，又要留出足够的空隙面积空气、液流量，气体通过支承板空隙的线速不能不等于通过填料层空隙的线速度，否则便会在填料层内尚未发生液泛之前，已在支撑板处发生液泛。一般要求支承板的自由截面积之比大于填料层的空隙率。
最简单的支承装置是用扁钢条制作的格栅或开孔的金属板。格栅的间隙或孔板的孔径如果过大，容易使填料落下，此时可于支承装置上先铺一层尺寸较大的同类填料。
气体喷射支承板，适于在大直径塔中使用，从塔底上升的气体通过水平部分的孔流下。通气孔的总截面积可以做到大于塔的截面积，这种设计使得气流阻力小而通过能力大，并排除了在支承板上发生液泛的危险。
3.7.4填料压板与床层限制板
填料压板系藉自身质量压住填料但不致压坏填料；限制板的质量轻，需固定于塔壁上。一般要求压板或限制板自由截面分率大于70％。
3.7.5气体进出口装置与排液装置
（1）气体进出口装置
填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mm直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成45°向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对1.5m以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形扩大器，或采用其它均布气流的装置。
气体出口装置既要保证气流畅通，又要尽量除去被夹带的液沫。最简单的装置是在气体出口处装一除沫挡板，或填料式、丝网式除雾器，对除沫要求高时可采用旋流板除雾器。
本设计中选用折板除雾器。折板除雾器的结构简单有效，除雾板由50503mm mm mm ??的
角钢组成，板间横向距离为25mm ，垂直流过的气速可按下式计算：u =式中 u ——气速，m /s ； L ρ v ρ——液相及气相密度，3/kg m ； k ——系数，0.085-0.10；
本设计中取 0.09k =，则流过的气速 2.557/u m s ==
所需除雾板组的横断面为 215500.1683600 2.557
v q S m u =
==? 由上式确定的气速范围，除雾板的阻力为49-98pa ，此时能除去的最小雾滴直径约为0.05mm ，即50m μ. （2）排液装置
液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。
常压塔气体进出口管气速可取10～20m/s （高压塔气速低于此值）；液体进出口气速可取0.8～1.5m/s （必要时可加大些）管径依气速决定后，应按标准管规定进行圆整. 3.8吸收塔的流体力学参数的计算 3.8.1吸收塔的压力降
填料塔的的压力降为：p p p p p ∑?+?+?+?=?321
(1)气体进出口压降:取气体进出口接管的内径为200mm,则气体的进出口流速为
()2
41550
13.712/3600 3.140.2
u m s ?=
=?? 则进口压强为 （突然扩大 ζ=1）
()22111
1.233313.712115.9422
p u Pa ρ?=
=??= 出口压强为 （突然缩小 ζ=0.5）
()22211
0.50.5 1.233313.71257.9722p u Pa ρ?=?=???=
(2)填料层压降:气体通过填料层的压降采用Eckert 关联图计算, 其中横坐标为
0.5
0.09048V L
V
L W W ρρ??= ???
查 18-5[1]
得
1116P m -Φ=
纵坐标为
220.20.21.5241161 1.23330.89370.033229.81997.08
V P L L u g ρμρΦψ???=??= 查 21-5图[1]
得
249.81235.44/P
Pa m z
?=?= 填料层压力降235.4461412.64()P Pa ?=?=
(3)其他塔内件的压降:其他塔内件的压降p ∑?较小,在此处可以忽略.
所以吸收塔的总压降为
()123115.9457.971412.641586.55p p p p p Pa ?=?+?+?+∑?=++= （4）持液量计算
持液量计算方法较多，但大部分都是对拉西环填料的测试数据进行关联的公式。本设计采用Leva 及大竹、冈田的关联式：
Leva 关联式： 0.60.143()t e
L H d =
式中 t H ——总持液量，3m 液体3/m 填料； L ——液相流率，32/()m m h ?； e d ——填料当量直径，m ；
大竹、冈田发表的持液量关联式： 32
0.676
0.440 1.295(
)
(
)L L
L
L
L
du d g H ρρμμ-=
式中 0H ——动持液量， 3m 液体3/m 填料； d ——填料的公称直径，m ； L ρ——液相密度，3/kg m ； L u ——液相空塔线速度， m/s ； L μ——液相粘度， /()kg m s ? g ——重力加速度，9.81 2/m s ；
上述两式的计算误差为20% ，本设计中填料的持液量为：
320.6760.44020.038 1.524997.080.0389.81997.081.295()()3.21732 3.21732()
36003600
H -????=? 33
0.3029(/)m m = 3.8.2吸收塔的泛点率
吸收塔操作气速为1.524m/s ，泛点气速为2.8448m/s 所以泛点率为
1.524
100%53.57%2.8448
f =
?= 对于散装填料，其泛点率的经验值为：85.0~5.0=F u u 所以符合。
3.8.3气体动能因子
气体动能因子简称F 因子,
其定义为F =其中u 为空塔气速.
本设计中气体动能因子为 1.692F ==()0.5
3//m s kg m ??????
气能因子在常用的范
围内
3.9附属设备的计算与选择 3.9.1离心泵的选择与计算 计算过程如下
所选管为42.006mm mm Φ?热轧无缝钢管
校核管内流速'
3
22
44 1.3710 1.939/3.140.03
s l u m s d π-???===?? 则雷诺数 43
0.02 1.939997.08
9.735100.893710
e L
du R ρ
μ-??=
=
=?? 0.250.31640.01791e R λ-==
局部阻力损失：三个标准截止阀全开13 6.419.2ξ=?= ;
三个标准90°弯头 230.75 2.25ξ=?=；
管路总压头损失
2
2
()220 1.939
(0.0179121.45) 6.390.0329.81
f l u H d
g m λε=?+=?
+?=?∑∑
扬程1586.55
6 6.3912.55997.089.81e f P H z H m g ρ=+
+=++=? 流量23987.375
3.999/997.08
L
L
W Q m h ρ=
=
=
经查陈敏恒 丛德滋 方图南 齐鸣斋编《化工原理》P293附表八泵与风机，P296型号IS50-32-200泵合适。
3.9.2进出管工艺尺寸的计算举例
本设计中填料塔有多处接管，在此分别以液体进料管和气体进料管的管径计算为例进行说明。相关数据查参考书
1、液体进料管
进料管的结构类型很多，有直管进料管、弯管进料管、T型进料管。本设计采用直管进料管，管径计算如下：
1
1
2/
0.02954
u m s
D m
=
===
取
设计取进料管管径
所以查参考书[1]取管径为426
φ?
流速校正:
3
22
44 1.3710
1.939/
3.140.03
L
u m s
D
π
-
??
===
?
在正常范围内.
2、气体进料管
采用直管进料。取气速
2
20/
u m s
=
设计取进料管管径
2
0.1656/
D m s
===所以查参考书[1]取管径为21927
φ?
正戊烷精馏塔工艺计算
正戊烷精馏塔工艺计算 1全塔物料平衡计算 1.1 原始数据获取： 表3-1 原料各组分数据汇总 .1.2物料衡算 物料的年处理量= 77100001000/8000 1299/580.3720.35860.251000.1 kmol h ??=?+?+?+? 根据设计要求选择05n C -为轻关键组分，06n C -正己烷为重关键组分，0 4n C -为轻组分，07n C -为重组分，轻组分和清关键组分从塔顶流出，重组分和重关键组 分从塔釜流出。假定为清晰分割， 4,w x ≈0，7,D x ≈0,则根据物料衡算关系列出下表：
表3-2 各组分物料衡算关系 联立物料衡算式方程： 1383D W += 389.7454.650.050.05W D D +-+= 0.05324.750.05129.9W D W +-+= 表3-3 清晰分割物料衡算计算结果汇总 1.3用泡点方程计算塔底温度： 对于压力低于200kpa 和分子结构相似的组分所构成的系统可按理想物系处理，汽液平衡常数仅与系统的温度和压力有关，与溶液的组成无关。当已知压力和温度时，由P-T-K 图可以直接查得平衡常数。 初设w t =70℃，由K-P-T 图按P=101.3kpa 查得各组分的i k 值， 求得各组分相平衡常数值，计算结果如下表3-3：
表3-4 泡点方程计算塔底温度结果 在所设的72℃条件下，1 |1|0.0030.01c i iW i k X =-=<∑，符合要求。 1.4露点方程计算塔顶温度 ∴塔底温度为72℃。 因为本塔采用全凝气，所以塔顶温度就是塔顶产品的露点温度。 初设d t =30℃,由K-P-T 图按P=101.3kpa,查得t=30℃时各组分相平衡常数值，计算结果如下表3-4： 表3-5 露点方程计算塔顶温度结果 i 1 |(/)1|0.0050.01c D i i X k =-=<∑，符合要求。 ∴塔顶温度为28℃。
精馏塔的工艺标准计算
2 精馏塔的工艺计算 2.1精馏塔的物料衡算 2.1.1基础数据 （一）生产能力： 10万吨/年，工作日330天，每天按24小时计时。 （二）进料组成： 乙苯212.6868Kmol/h ；苯3.5448 Kmol/h ；甲苯10.6343Kmol/h 。 （三）分离要求： 馏出液中乙苯量不大于0.01，釜液中甲苯量不大于0.005。 2.1.2物料衡算（清晰分割） 以甲苯为轻关键组分，乙苯为重关键组分，苯为非轻关键组分。 01.0=D HK x ，005.0=W LK x ， 表2.1 进料和各组分条件 由《分离工程》P65式3-23得： ,1 ,,1LK i LK W i HK D LK W z x D F x x =-=--∑ （式2. 1） 2434.13005 .001.01005 .0046875.0015625.08659.226=---+? =D Kmol/h W=F-D=226.8659-13.2434=213.6225Kmol/h 0681.1005.06225.21322=?==W X W ，ωKmol/h 编号 组分 i f /kmol/h i f /% 1 苯 3.5448 1.5625 2 甲苯 10.6343 4.6875 3 乙苯 212.6868 93.7500 总计 226.8659 100
5662.90681.16343.10222=-=-=ωf d Kmol/h 132434.001.02434.1333=?==D X D d ，Kmol/h 5544.212132434.06868.212333=-=-=d f ωKmol/h 表2-2 物料衡算表 2.2精馏塔工艺计算 2.2.1操作条件的确定 一、塔顶温度 纯物质饱和蒸气压关联式（化工热力学 P199）： C C S T T x Dx Cx Bx Ax x P P /1)()1()/ln(635.11-=+++-=- 表2-3 物性参数 注：压力单位0.1Mpa ，温度单位K 编号 组分 i f /kmol/h 馏出液i d 釜液i ω 1 苯 3.5448 3.5448 0 2 甲苯 10.6343 9.5662 1.0681 3 乙苯 212.6868 0.1324 212.5544 总计 226.8659 13.2434 213.6225 组份 相对分子质量 临界温度C T 临界压力C P 苯 78 562.2 48.9 甲苯 92 591.8 41.0 乙苯 106 617.2 36.0 名称 A B C D
填料塔计算部分
填料吸收塔设计任务书 一、设计题目 填料吸收塔设计 二、设计任务及操作条件 １、原料气处理量：5000m3/h。 ２、原料气组成：98％空气＋％的氨气。 ３、操作温度：20℃。 ４、氢氟酸回收率：98％。 ５、操作压强：常压。 ６、吸收剂：清水。 ７、填料选择：拉西环。 三、设计内容 1.设计方案的确定及流程说明。 2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。 3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。 4.吸收塔的工艺流程图。 5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录 第一章设计方案的简介 (4) 第一节塔设备的选型 (4) 第二节填料吸收塔方案的确定 (6) 第三节吸收剂的选择 (6) 第四节操作温度与压力的确定 (7) 第二章填料的类型与选择 (7) 第一节填料的类型 (7) 第二节填料的选择 (9) 第三章填料塔工艺尺寸 (10) 第一节基础物性数据 (10) 第二节物料衡算 (11) 第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 第四节填料层压降的计算 (16) 第四章辅助设备的设计与计算 (16) 第一节液体分布器的简要设计 (16) 第二节支承板的选用 (17) 第三节管子、泵及风机的选用 (18) 第五章塔体附件设计 (20) 第一节塔的支座 (20) 第二节其他附件 (20)
第一章设计方案的简介 第一节塔设备的选型 塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 1、板式塔 板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。 一般而论，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，故工业上应用较为广泛。 ２、填料塔 填料塔是最常用的气液传质设备之一，它广泛应用于蒸馏、吸收、解吸、汽提、萃取、化学交换、洗涤和热交换等过程。几年来，由于填料塔研究工作已日益深入，填料结构的形式不断更新，填料性能也得到了迅速的提高。金属鞍环，改型鲍尔环及波纹填料等大通量、低压力降、高效率填料的开发，使大型填料塔不断地出现，并已推广到大型汽—液系统操作中，尤其是孔板波纹填料，由于具有较好的综合性能，使其不仅在大规模生产中被采用，且由于其在许多方面优于各种塔盘而越来越得到人们的重视，在某些领域中，有取代板式塔的趋势。近年来，在蒸馏和吸收领域中，最突出的变化是新型填料，特别是规整填料在大直径
精馏塔工艺工艺设计方案计算
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据[6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 3 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222sin 1802π （3-11）
填料塔工艺尺寸的计算
第三节 填料塔工艺尺寸的计算 填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段 3.1 塔径的计算 1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =0.5~0.85 贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即： 2213lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ???????=A-K 141V L V L w w ρρ???? ? ??? ?? （3-1） 即：1 124 8 0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[ ()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F u ?????? =- ? ? ??????? 所以：2 F u /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）= UF=m/s 其中： f u ——泛点气速，m/s; g ——重力加速度，9.81m/s 2 W L =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75； 取u=0.7 F u =2.78220m/s
0.7631D = = = （3-2） 圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：2 6000 3.31740.7850.83600 u = =?? m/s 则 F u u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核： (1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ?为。 ()32min min 0.081008/w t U L m m h α==?=? （3-3） 22 5358.8957 10.6858min 0.75998.20.7850.8 L L w U D ρ= ==>=???? （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。 3.2 填料层高度的计算及分段 *110.049850.75320.03755Y mX ==?= （3-5） *220Y mX == （3-6） 3.2.1 传质单元数的计算
化工原理课程设计正戊烷和正己烷
课程设计说明书题目: 分离正戊烷-正己烷用筛板精馏塔设计
安徽理工大学课程设计（论文）任务书 机械工程学院过控教研室
目录 前言 (5) 1.概论 1.1 设计目的 (5) 1.2 塔设备简介 (6) 2.流程简介................... 错误!未定义书签。 3.工艺计算 (7) 3.1物料衡算 (8) 3.2理论塔板数的计算 (9) 3.2.1由正戊烷-正己烷的汽液平衡数据绘出x-y图， (9) 3.2.2 q线方程 (9) 3.2.3平衡线 (10) 3.2.4求最小回流比及操作回流比 (11) 3.2.5求精馏塔的气、液相负荷 (11) 3.2.6操作线方程 (12) 3.2.7逐板法求理论板 (11) 3.2.8实际板层数的求取 (13) 4.塔的结构计算 (13) 4.1混合组分的平均物性参数的计算 (13) 4.1.1平均温度t (13) m 4.1.2平均摩尔质量 (14) (15) 4.1.3平均压强p m 4.1.4平均密度 (15) 4.1.5液体的平均粘度 (17) 4.1.6液相平均表面张力 (18) 4.2塔高的计算 (18) 4.2.1最大空塔气速和空塔气速 (18) 4.2.2塔径 (19) 4.2.3 塔径的圆整 (21) (21) 4.2.4塔截面积A T 4.2.5实际空塔气速u (21) 4.3精馏塔有效高度的计算 (22)
5.塔板主要工艺尺寸的计算 (22) 5.1溢流装置计算 (22) 5.1.1堰长l w (22) 5.1.2溢流堰高度h w 溢流堰高度计算公式 (22) 5.1.3弓形降液管宽度W d 及截面积A f (23) 5.1.4降液管底隙高度h (24) 5.2塔板布置筛板数目与排列 (24) 5.2.1塔板的分块 (24) 5.2.2边缘区宽度确定 (25) 5.2.3开孔面积的计算 (25) 5.2.筛孔计算及其排列............................. 错误!未定义书签。 6.筛板的流体力学验算 (24) 6.1气相通过筛板塔板的压降...................... 错误!未定义书签。4 6.1.1干板电阻 hc .. (26) 6.1.2板上充气液层阻力h 1 (26) 6.2、液泛验算 (26) 6.2.1与气体通过塔板的压降相当的液柱高度h p (27) 6.2.2液体通过降液管的压头损失h D ， (27) 6.2.3板上液层高度，取h L =0.05m ................... 错误!未定义书签。 6.3液沫夹带 (27) 6.4漏液的验算 (27) 7.塔板负荷性能图 (27) 7.1漏液线 (27) 7.2液沫夹带线 (28) 7.3液相负荷下限线 (28) 7.4液相负荷上限 (28) 7.5液泛线 (29) 8.精馏塔的工艺设计结果总表 (32) 9.塔附件设计 (33) 9.1 接管—进料管 (331) 9.2 法兰 (34) 9.3筒体与封头 (34)
精馏塔工艺设计
一、苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计任务书 （一）设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为98.5%的苯36432吨，塔底馏出液中含苯1%，原料液中含苯为61%（以上均为质量百分数）。 （二）操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压） 2.进料热状况：饱和蒸汽进料 3.回流比：R=2R 4.单板压降不大于0.7kPa min （三）设计内容 设备形式：筛板塔 设计工作日：每年330天，每天24小时连续运行 厂址：青藏高原大气压约为77.31kpa的远离城市的郊区 设计要求 1.设计方案的确定及流程说明 2.塔的工艺计算 3.塔和塔板主要工艺尺寸的确定 （1）塔高、塔径及塔板结构尺寸的确定 （2）塔板的流体力学验算 （3）塔板的负荷性能图绘制 （4）生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制 4、塔的工艺计算结果汇总一览表 5、对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论 （四）基础数据
1.组分的饱和蒸汽压 i p （mmHg ） 2.组分的液相密度ρ（kg/m 3 ） 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 4.液体粘度μ（mPa ?s ）
5.Antoine常数 二、苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分） （一）设计方案的确定及工艺流程的说明 原料液经卧式列管式预热器预热至泡点后送入连续板式精馏塔（筛板塔），塔顶上升蒸汽流采用强制循环式列管全凝器冷凝后一部分作为回流液，其余作为产品经冷却后送至苯液贮罐；塔釜采用热虹吸立式再沸器提供汽相流，塔釜产品经卧式列管式冷却器冷却后送入氯苯贮罐。 典型的连续精馏流程为原料液经预热器加热后到指定的温度后，送入精馏塔的进料板，在进料上与自塔上部下降的回流液体汇合后，逐板溢流，最后流入塔底再沸器中。在每层板上，回流液体与上升蒸气互相接触，进行热和质的传递过程。操作时，连续地从再沸器取出部分液体作为塔底产品（釜残液），部分液体汽化，产生上升蒸气，依次通过各层塔板。塔顶蒸气进入冷凝器中被全部冷凝，并将部分冷凝液用泵送回塔顶作为回流液体，其余部分经冷却器后被送出作为塔顶产品（馏出液）。 （二）全塔的物料衡算 1.料液及塔顶底产品含苯的摩尔分率 苯和氯苯的相对摩尔质量分别为78.11 kg/kmol和112.6kg/kmol
填料塔的计算.doc
一、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 1．2装置流程的确定 1．3填料的类型与选择 1．4操作温度与压力的确定 45℃常压 （二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2．1基础物性数据 ①液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据
7.熔 根据上式计算如下： 混合密度是：1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数 表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3 ②气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 M vm = y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347 混合气体的平均密度ρvm = =??=301 314.805 .333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m 3 混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为
μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m ?h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数： 在水中亨利系数E=2.6?105kPa 相平衡常数为m=1.25596 .101106.25 =?= P E 溶解度系数为H=)/(1013.218 106.22.9973 45 kPa m kmol E M s ??=??= -ρ 2.2物料衡算 进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式 计算，即 2 121min /X m Y Y Y ）V L （ --= 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 2 121min /X m Y Y Y ）V L （ --==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581
工艺专业塔器水力学计算设计导则
1 塔器设计概述 1.1 石油化工装置中塔器占有很大的比重。几乎每种工艺流程都存在蒸馏或吸收等分离单元过程，因此塔器设计至关重要。往往塔器设计的优劣，决定着装置的先进性和经济性，必须给予重视。 1.2 塔器设计与工艺流程设计有着非常密切的关系，亦即塔器的选型和水力学计算与工艺流程的设计计算是结合在一起的。有时塔器设计影响着分离流程和操作条件的选择。例如减小蒸馏塔的回流比，能降低能耗，但塔板数增加，对塔器讲就是减小塔径和增加塔高，其中必有一个最经济条件的选择。又如真空塔或对釜温有要求的蒸馏塔均对压降要求较严，需要选择压降低的板式塔或填料塔，在塔器水力学计算后，压降数据要返回工艺作釜温核算。 1.3 一般工艺流程基本确定后，进行塔器的选型、设计等工作。塔器设计涉及到工艺、化学工程、设备、仪表、配管等专业。化学工程专业的任务及与各专业间关系另有说明。见化学工程专业工作手册H-P0101-96、H-P0301-96。 1.4 随着石油化工和科技的迅猛发展，蒸馏塔从一般的一股进料、二股产品的常规塔发展为多股进料、多侧线，有中间换热的复杂塔。要求塔的生产能力大、效率高、塔板数多，即大塔径、多程数、高效、低压降等，对塔器设计提出了更高的要求，并推动了塔器设计工作的发展。 1.5 近年来电子计算机的普及和发展，为工艺与塔器设计提供了有力的工具。我们可应用PROCESS或PRO/Ⅱ等工艺流程模拟软件进行计算，得到塔的最大和最小汽液负荷、密度等数据，以便进行分段的塔的水力学计算，使工艺和塔的水力学计算能同步进行，并作多方案比较，求得最佳设计。 1.6 设计中主要考虑的问题 1.6.1 确定工艺流程（尤其是分离流程） 通过工艺流程模拟电算，选定最佳切割方案，其中包括多股进料、侧线采出、进料状态和位置等方面的选择。 1.6.2 塔压的设定
精馏塔再沸器工艺计算
目录 目录 (1) 精馏塔再沸器工艺课程设计 (2) 1.设计任务及设计条件 (2) 2.方案论证 (2) 3.估算设备尺寸 (3) 4.传热系数校核 (3) 5.循环流量校核 (7) 6.设计结果汇总 (12) 7.工艺流程图 (13) 8.带控制点的工艺流程图 (13)
精馏塔再沸器工艺设计 1.设计任务及设计条件 (1) 设计任务：精馏塔塔釜，设计一台再沸器 (2) 再沸器壳层和管层的设计条件： 潜热γ 0=812.24kJ/kg 热导率λ =0.023W/(m?K) 粘度=0.361mPa?s 密度ρ0=717.4kg/m3 管层流体83℃下的物性数据： 潜热γi=31227.56kJ/kg 液相热导率λi=0.112 W/(m?K) 液相粘度=0.41 mPa?s 液相密度=721 kg/m3 液相定压比热容=2.094kJ/(kg?K) 表面张力=1.841×10-2N/m 汽相粘度=0.0067 mPa?s 汽相密度=0.032 kg/m3 蒸汽压曲线斜率(Δt/Δp)s=2.35×10-3m2?K/kg 2.方案论证 立式热虹吸再沸器是利用塔底釜液与换热器传热管内汽液混合物的密度差形成循环推动力，使得釜液在精馏塔底与再沸器间流动循环。 立式热虹吸再沸器具有传热系数高，结构紧凑，安装方便，釜液在加热段的停留时间短，不易结垢，调节方便，占地面积小，设备及运行费用低等显著优点。由于结垢原因，壳层不能采用机械方法清洗，因此壳层不适宜用高黏度或较脏的加热介质，本设计中壳层介质为乙醇蒸汽，较易清洗。
3.估算设备尺寸 计算热流量Φ为 )(1038.33600/100024.81215005W q b m b ?=??==Φγ 计算传热温差m t ?为 (11583)(8583) 10.82()(11583)(8583) m t K Ln ---?= =-- 假设传热系数K=XX ，估算传热面积A p 为 拟用传热管规格230?φ，管长L=3000m ，计算总传热管数N T N T = 10063 03.014.334 .2840=??= L d A p π 若将传热管按正三角形排列，则可用N T =3a(a+1)+1，b=2a+1，D=t(b-1)+（2~3）d 0计算壳径D 为 D=32×(37-1)+3×30≈1400mm 取管程进口管径Di=250mm ，出口管直径D 0=600mm 。 4.传热系数校核 （1）显热段传热系数K CL 设传热管出口处汽化率xe ＝0.048，则可计算循环流量q mt ： )/(72.34048 .06000 s kg x q q e mb mt === ① 显热段管内表面传热系数 则计算传热管内质量流速G 为 )(534.01006026.04 14 .34 )]/([03.65534 .072.342222m N di Si s m kg S q G T i mt =??= = ?===π 雷诺数Re 为
精馏塔工艺工艺设计计算
精馏塔工艺工艺设计计算
第三章 精馏塔工艺设计计算 塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形势穿过板上的液层，进行传质与传热，在正常操作下，气象为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。 本次设计的萃取剂回收塔为精馏塔，综合考虑生产能力、分离效率、塔压降、操作弹性、结构造价等因素将该精馏塔设计为筛板塔。 3.1 设计依据 [6] 3.1.1 板式塔的塔体工艺尺寸计算公式 （1） 塔的有效高度 T T T H E N Z )1( -= （3-1） 式中 Z –––––板式塔的有效高度，m ； N T –––––塔内所需要的理论板层数； E T –––––总板效率； H T –––––塔板间距，m 。 （2） 塔径的计算 u V D S π4= （3-2） 式中 D –––––塔径，m ； V S –––––气体体积流量，m 3/s u –––––空塔气速，m/s u =（0.6~0.8）u max （3-3） V V L C u ρρρ-=max （3-4） 式中 L ρ–––––液相密度，kg/m 3
V ρ–––––气相密度，kg/m 3 C –––––负荷因子，m/s 2 .02020?? ? ??=L C C σ （3-5） 式中 C –––––操作物系的负荷因子，m/s L σ–––––操作物系的液体表面张力，mN/m 3.1.2 板式塔的塔板工艺尺寸计算公式 (1) 溢流装置设计 W OW L h h h += (3-6) 式中 L h –––––板上清液层高度，m ； OW h –––––堰上液层高度，m 。 2100084.2??? ? ??=W h OW l L E h （3-7） 式中 h L –––––塔内液体流量，m ； E –––––液流收缩系数，取E=1。 h T f L H A 3600= θ≥3~5 (3-8) 006.00-=W h h (3-9) ' 360000u l L h W h = (3-10) 式中 u 0ˊ–––––液体通过底隙时的流速，m/s 。 (2) 踏板设计 开孔区面积a A ： ??? ? ??+-=-r x r x r x A a 1222s i n 1802π （3-11）
填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
第三节 填料塔工艺尺寸的计算 填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段 塔径的计算 1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =~ 贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即： 2213lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ???????=A-K 14 18 V L V L w w ρρ???? ? ??? ?? （3-1） 即：1124 8 0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[ ()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F u ?????? =- ? ? ??????? 所以：2 F u /（100/3）（）= UF=3.974574742m/s 其中： f u ——泛点气速，m/s; g ——重力加速度，9.81m/s 2 W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=； K=； 取u= F u =2.78220m/s 0.7631D = = = （3-2） 圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：2 6000 3.31740.7850.83600 u = =?? m/s 则 F u u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核： (1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ?为。 ()32min min 0.081008/w t U L m m h α==?=? （3-3） 22 5358.8957 10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ= ==>=???? （3-4） 经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。 填料层高度的计算及分段 *110.049850.75320.03755Y mX ==?= （3-5） *220Y mX == （3-6） 3.2.1 传质单元数的计算 用对数平均推动力法求传质单元数 12 OG M Y Y N Y -= ? （3-7） ()* *1 1 22*11*22 () ln M Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---?= -- （3-8） = 0.063830.00063830.03755 0.02627ln 0.0006383 -- = 3.2.2 质单元高度的计算 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： () 0.75 0.10.05 2 0.2 2 21exp 1.45/t c l L t L L V t w l t l L U U U g ασαρσαασαμρ-????????? ? =--?? ? ? ??? ????? ?? ? （3-9） 即：αw/αt =0. 液体质量通量为：L u =WL/××=10666.5918kg/(㎡?h ) 气体质量通量为： V u =60000×=14045.78025kg/(㎡?h)
化工原理课程设计利用浮阀塔分离正戊烷与正己烷的工艺的设计副本
理工大学 课程设计说明书 设计题目：化工原理课程设计 学院、系：机械工程学院 专业班级：过程装配与控制工程 学生：王旦 指导教师：雪斌 成绩： 2013年12月27日 设计任务书
（一）设计题目: 利用浮阀塔分离正戊烷与正己烷的工艺设计分离要求：试设计一座正戊烷—正己烷连续精馏浮阀塔，要求年产纯度99%的正己烷4.5万吨，塔顶馏出液中含正己烷不得高于1%，原料液中含正己烷55%（以上均为质量分数）。（二）操作条件：塔顶压力：4kPa（表压） 进料状态：泡点进料 回流比：1.4Rmin 塔釜加热蒸汽压力：0.5MPa（表压） 单板的压降： 0.7kPa 全塔效率：52% （3）塔板类型：浮阀塔板（F1型) （4）工作日： 330天/年（一年中有一个月检修） （5）厂址：地区 （六）设计容 ①精馏塔的物料衡算 ②塔板数的确定 ③精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 ④塔体工艺条件尺寸 ⑤塔板负荷性能图 目录
第1章序言 (3) 第2章精馏塔的物料衡算 (6) 2.1. 物料衡算 (6) 2.2. 常压下正戊烷—正己烷气、液平衡组成与温度的关系 (7) 第3章塔板数的确定 (8) N的确定 (8) 3.1. 理论板数 T 3.2. 实际板数的确定 (9) 第4章精馏塔的工艺条件及有关物性数据 (9) 4.1. 操作压力的计算 (9) 4.2. 密度的计算 (10) 4.3. 表面力的计算 (11) 4.4. 混合物的粘度 (12) 4.5. 相对挥发度 (12) 第5章塔体工艺条件尺寸 (13) 5.1. 气、液相体积流量计算 (13) 5.2. 塔径的初步设计 (14) 5.3. 溢流装置 (16) 5.4. 塔板布置及浮阀数目与排列 (17) 第6章塔板负荷性能图 (20) 6.1. 物沫夹带线 (20) 6.2. 液泛线 (21) 6.3. 液相负荷上限 (22) 6.4. 漏液线 (22) 6.5. 液相负荷下限 (23) 第7章结束语 (24)
塔体工艺尺寸计算
塔体工艺尺寸计算 1 精馏段塔径的计算 精馏段的气、液相体积流率计算为 3600Vm S Vm VM V ρ= ? （5.1） 3441.828.08 3.326/36003600 1.036 Vm S Vm VM V m s ρ?= ==?? 3600Lm Lm LM Ls ρ= （5.2） 3283.424.73 0.0019/36003600976.4 Lm Lm LM Ls m s ρ?= ==? 由： max μ= （5.3） 式中C 由上式计算，其中的20C 査取，图的横坐标为： 1/2 1/2 30.00193600976.40.018/3.3263600 1.036h L h V L m s V ρρ?????== ? ???? ?? 取板截距T H =450m m ，板上液层高度L h =80m m 则， 0.450.080.37T L H h m -=-= 由史密斯查图的， 20C =0.075 /m s max 2.585/m s μ=== 取安全系数为0.6，则空塔气速为 max 0.60.6 2.585 1.55μμ==?= D = （5.4）
1.653D m = == 按标准塔径圆整后为：D=1.8m 塔截面积为： 2 4 T A D π= （5.5） 2221.8 2.54344 T A D m ππ = =?= 实际空塔气速为： S T V A μ= （5.6） 3.326 1.3082.543 S T V A μ= ==/m s 5.1.2 精馏塔的有效高度 (1)T Z N H =- （5.8） (1)(81)0.45 3.15T Z N H m =-=-?=精精 第5.2节 提馏段的计算 5.2.1 提馏段塔径的计算 提馏段的气、液相得体积流率为 '' '3' 441.822.62 3.2.61/360036000.8513Vm S Vm V M V m s ρ?===?? '''3' 844.319.30.004688/36003600965.5Lm s LM LM L m s ρ?===?
苯氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书
苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计工艺计算书（精馏段部分） 化学与环境工程学院 化工与材料系 2004年5月27日
课程设计题目一——苯-氯苯板式精馏塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座苯-氯苯连续精馏塔，要求年产纯度为99.8%的氯苯50000t/a，塔顶馏出液中含氯苯不高于2%。原料液中含氯苯为35%（以上均为质量%）。 二、操作条件 1.塔顶压强4kPa（表压）； 2.进料热状况，自选； 3.回流比，自选； 4.塔釜加热蒸汽压力506kPa； 5.单板压降不大于0.7kPa； 6.年工作日330天，每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明； 2.塔的工艺计算； 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算； 4.塔内流体力学性能的设计计算； 5.塔板负荷性能图的绘制； 6.塔的工艺计算结果汇总一览表； 7.辅助设备的选型与计算； 8.生产工艺流程图及精馏塔工艺条件图的绘制； 9.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.组分的饱和蒸汽压οi p（mmHg）
2.组分的液相密度ρ（kg/m 3） 纯组分在任何温度下的密度可由下式计算 苯 t A 187.1912-=ρ 推荐：t A 1886.113.912-=ρ 氯苯 t B 111.11127-=ρ 推荐：t B 0657.14.1124-=ρ 式中的t 为温度，℃。 3.组分的表面张力σ（mN/m ） 双组分混合液体的表面张力m σ可按下式计算： A B B A B A m x x σσσσσ+= （B A x x 、为A 、B 组分的摩尔分率） 4.氯苯的汽化潜热 常压沸点下的汽化潜热为35.3×103kJ/kmol 。纯组分的汽化潜热与温度的关系可用下式表示： 38 .01238.012??? ? ??--=t t t t r r c c （氯苯的临界温度：C ?=2.359c t ） 5.其他物性数据可查化工原理附录。 附参考答案：苯-氯苯板式精馏塔的工艺计算书（精馏段部分）
正戊烷-正己烷混合液板式精馏塔设计
正戊烷－正己烷混合液板式精馏塔设计 08(2)班 08233214 缪建芸 [摘要]化工设计在化学工程项目建设的整个过程中，是一个极其重要的环节，是工程建设的灵魂。化工设计是一门综合性很强的专业知识，同时又是一项政策性很强的工作，需要设计工作者拥有坚实的化学知识及化工常识。本文设计了一个常压浮阀精馏塔，分离含正戊烷45％（以下皆为质量分数）的正戊烷—正己烷混合液，其中混合液进料量为12626kg/h，进料温度为35℃，要求获得99％的塔顶产品和小于2％的塔釜产品,再沸器用0.25Mpa(表压)的水蒸汽作为加热介质,塔顶全凝器采用20℃冷水为冷凝介质. 通过翻阅大量的资料进行物性数据处理、塔板计算、结构计算、流体力学计算、画负荷性能图以及计算接管壁厚对浮阀塔展开了全方面的设计。 [关键词]化工设计，常压浮阀塔，物性，塔板
目录 摘要 .................................................... 错误！未定义书签。第一章概论 .. (4) 1.1 塔设备在化工生产中的作用和地位: (4) 1.2 塔设备的分类及一般构造 (4) 1.3 对塔设备的要求 (5) 1.4 塔设备的发展及现状: (5) 1.5 塔设备的用材 (5) 1.6 板式塔的常用塔型及其选用 (5) 1.6.1 泡罩塔 (5) 1.6.2 筛板塔 (6) 1.6.3 浮阀塔 (6) 1.7 塔型选择一般原则 (7) 1.7.1 与物性有关的因素 (7) 1.7.2 与操作条件有关的因素 (8) 1.7.3 其他因素 (8) 1.8 板式塔的强化 (8) 第二章塔板计算 (9) 2.1 设计任务与条件 (9) 2.2 设计计算 (10) 2.2.1 设计方案的确定 (10) 2.2.2 精馏塔的物料衡算 (10) 2.2.3 塔板数的确定 (11) 第三章精馏塔的工艺条件及有关物性数据的计算 (14) 3.1 操作压力 (14) 3.2 操作温度 (14) 3.3 平均摩尔质量.................................... 错误！未定义书签。4 3.4 平均密度......................................... 错误！未定义书签。 3.5 液相平均表面张力................................. 错误！未定义书签。 3.6 液相平均黏度 (19) 3.7物性数据总汇 (21) 第四章精馏塔的塔体、塔板工艺尺寸计算 ................... 错误！未定义书签。 4.1 塔径的计算....................................... 错误！未定义书签。 4.2 精馏塔高度的计算................................. 错误！未定义书签。 4.3 溢流装置计算..................................... 错误！未定义书签。 4.4 塔板布置及浮阀数目与排列 (26) 第五章塔板流体力学验算 (28) 5.1气相通过浮阀塔板的压降 (28) 5.2 淹塔 (28) 5.3 雾沫夹带 (29) 第六章负荷性能图 ....................................... 错误！未定义书签。 6.1雾沫夹带线 ....................................... 错误！未定义书签。 6.2液泛线 ........................................... 错误！未定义书签。 6.3 液相负荷上限线................................... 错误！未定义书签。
填料塔计算部分
填料塔计算部分 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.
二 基础物性参数的确定 1 液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，2 气相物性参数 设计压力： ,温度：20C ? 氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=?=? 氨气在空气中的扩散系数： 查表得，氨气在0°C ，在空气中的扩散系数为 2/cm s ， 根据关系式换算出20C ?时的空气中的扩散系数： 3 32 2 00022293.150.171273.150.189/0.06804/V P T D D P T cm s m h ?????? ==?? ? ? ??????? == 混合气体的平均摩尔质量为 m i 0.05170.982929.27V i M y M ==?+?=∑ 混合气体的平均密度为 3m 101.329.27 1.2178.314293.15 V Vm PM kg m RT ρ?===? 混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ?空气粘度为 51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=??=? 3 气液相平衡数据
由手册查得，常压下20C ?时，氨气在水中的亨利系数 76.3a E kP = 相平衡常数 76.30.7532101.3 E m P === 溶解度系数 3s 998.2 0.726076.318.02 L H kmol kPa m EM ρ= = =?? 4 物料衡算 进塔气相摩尔比 1= 110.05 0.05263110.05 y Y y ==-- 出塔气相摩尔比 321(1)0.05263(10.98) 1.05310A Y Y ?-=-=-=? 混合气体流量 330.1013(273.1520) 16.10100.1013273.15 V N Q Q m h ? ?+==?? 惰性气体摩尔流量 273.15(10.05)636.1622.4273.1520 V Q V kmol h =?-=+ 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算： 1212 L Y Y V Y m X -??= ? -?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X = min 0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -??== ??? 取操作液气比为 min 1.4L L V V ?? = ??? 1.40.7381 1.0333L V =?= 1.0333636.16657.34L kmol h =?= 1212()636.16(0.052630.001053) 0.0499657.34 V Y Y X X L -?-=+==