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1、个人资料整理仅限学习使用 1、设 计 说 明 书 有 些 工程 没 完 成 如 第 九 点 2、说 明 书 里 的 参 考 文 献 格 式 要 处 理 一下 。 3、图 的 边 框 要 画 出 来。 4、塔 的 尺 寸 标 注 有 问题 要 改 一 下 。 武夷学院 课程设计说明书 课程名称：化工原理课程设计 题目：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计 学生姓名： 缪思思 学号： 20092061047 系 别：环境与建筑工程系 专业班级： 2009 级应用化工技术 指导老师：刘俊劭 个人资料整理仅限学习使用 2018 年 11 月 30000 标准 Nm3/合成氨碳酸丙烯酯/(y3-y2=30000 (
2、0.28 0.005/(0.94140.005=8810.34 Nm 3/h V2= V1- V3=21189.66Nm 3/h . 计算 PC循环量 因每 1 m3PC 带出 CO2为 8.258 Nm3，故有： L=V 3y3/8.258=8810.340.9414/8.258=1004.37 m3/h=1004.371184=1189169.29kg/h 个人资料整理仅限学习使用 操作的气液比为V1/L=30000/1004.37=29.87Nm 3/m3 . 带出气体的质量流量 夹带气量： 1004.37 0.2=200.87Nm3/h 夹带气的平均分子量： 夹带气的质量流量： 200
3、.87 22.420.208=181.22kg/h 溶解气量： 8810.34200.87=8609.47 Nm3/h 溶解气的平均分子量 溶解气的质量流量： 8609.4722.442.76=16434.86kg/h 带出气体的总质量流量： 181.2216434.86=16616.08kg/h . 验算吸收液中 CO2的残量为 0.15 Nm 3/m3PC PC时净化量中的含量 取脱碳塔阻力降为0.3kgf/cm 2，则塔顶压强为 16.315-0.3=16.015kgf/cm 2，此时 CO 2的分压为 kgf/cm 2，与此分压呈平衡的 CO2液相浓度为： 式中： 1192 为吸收液在
4、塔顶30时的密度，近似取纯PC 液体的密度值。计算结果表明，当出塔净 化气中 CO2的浓度不超过0.5%，那入塔吸收液中CO2的极限浓度不可超过0.216Nm 3/m3PC，本设计取值 正好在其所要求的范围之内，故选取值满足要求。 入塔循环液相 CO2：1004.370.15 . 出塔气体的组成 出塔气体的体积流量应为入塔气体的体积流量与PC带走气体的体积流量之差。 CO2：300000.288.2581004.37=105.91Nm 3/h 0.50% CO： 300000.0250.01781004.37=732.12Nm 3/h 3.46% H2：300000.4720.27281004
5、.37=13886Nm 3/h 65.53% N2：300000.2230.2231004.37=6466.03Nm 3/h 30.51% 21190.06Nm 3/h 100% 出 塔 气 的 平 均 分 子 量 ： 28 0.0346 2 0.6553 28 个人资料整理仅限学习使用 0.3051=11.0422kg/mol 出塔气的质量流量： 三、热量衡算 在物料衡算中曾假设出塔溶液的温度为40，出塔气相的温度为30，现通过热量衡算对 出塔溶液的温度进行校核，看其是否在40之内。否则，应调整出塔液相得温度、溶剂吸 收饱和度和溶解循环量，以使热量横算得到的结果与物料横算所作的假设大致相等或
6、完全一 致。具体步骤如下： . 混合气体的定压比热容 因未查到真实气体的定压比热容，故借助理想气体的定压比热容公式近似计算。理想气 体的定压比热容：，其温度系数如下表： 系 数 a b c d Cpi=3000031.3530/22.4=1259598 kJ/h QL2=L2CpL2(TL2T0=1189169.291.42630=50872662 kJ/h Qs=6859655.2kJ/h Qv2=V2Cpv2(Tv2T0=21190.0629.0430/22.4=824142 kJ/h QL1=L 1CpL1(TL1T0=(16434.86+1189169.29 1.444 TL1=174
7、0892.4TL1kJ/h 200.87/22.429.04TL1=260.41TL1 式中 1259598+50872662+6859655=824142+ 1740892.4260.41TL1 TL1=33.4 现均按文献值作热量衡算，即取CpL1=0.3894 kJ/kg； CpL2=0.3795kJ/kg Qv1=V1Cpv1(Tv1T0=3000031.3530/22.4=1259598 kJ/h QL2=L2CpL2(TL2T0=1189169.290.379530=13538692.4kJ/h Qs=6859655.2kJ/h Qv2=V2Cpv2(Tv2T0=21190.062
8、9.0430/22.4=824142 kJ/h QL1=L1CpL1(TL1T0=(16434.86+1189169.29 0.3894TL1=469462.2TL1kJ/h 个人资料整理仅限学习使用 1259598+13538692.4+6859655=824142+469462.3T L1 TL1=44.3 Qv 夹=11536kJ/hQL1 =1259598+13538692.4+6859655 824142 . 最终的衡算结果汇总 个人资料整理仅限学习使用 出塔气相及其组成 (303.15/273.15=2107.98m 3/h=0.5856m3/s 个人资料整理仅限学习使用 D =(
9、40.5856/3.14 0.10 0.5 =2.73m 本次设计取D =2800mm 此时塔的截面积=0.785=5.851 核算操作气速 =Vs/=0.5856/5.851=0.10m/s 则操作气体速度取u =0.10m/s 合适 核算径比 D /d=2800/50=561015 U1=(303.15/273.15=1536.97m 3/h=0.4269m3/s D =(40.4269/3.14 0.10 0.5 =2.33m 取 D =2400m此时塔的截面积=0.785=4.2617 核算操作气速 =Vs/ =0.4269/4.2617=0.10m/s 则操作气体速度取u2=0.10
10、m/s 合适 核算径比 D/d=2400/50=481015 U2=0.9804cm 2/s=3.530 m 2/h 2.173mPas和 2.596mPa s分别为 PC为 40和 30时的黏度。 2.气液两相黏度 （1）气象黏度 个人资料整理仅限学习使用 =1.4928Pas=0.05374 kg/(m .h 亦可利用对比态原理根据对比压力、对比温度和对比黏度的关系从图中查处各组分的黏 度值，其值与利用公式所得到的结果基本相同。 （2）液相黏度根据 mPas得 =7.8230kg/ （3）气液两相的密度 进出塔气体的平均摩尔质量：， 气相密度：,同样可算出 液相密度：, （4）气液两相的数
11、 （5）吸收液与填料的表面张力 吸收液： （6）惰性气体的对数平均分压 塔底压力 塔顶压力：取塔内压降为0.5 。 （12）液相传质系数 个人资料整理仅限学习使用 =0.015 =0.015 （13）总传质系数 溶解度系数 H,吸收后的溶液为稀溶液 , 且近似满足亨利定理 ( 见船只单元数计算 . , 从计算结果得出 ,PC吸收的过程为液膜控制 , 并且气膜阻力不可忽略 ( 约占总阻力 的 20%,液膜阻力与气膜阻力之比约为4:1 。 因吸收后的溶液仍为稀溶液，固, 有： , （14）有效传质比表面积 个人资料整理仅限学习使用 = = （15）计算塔顶、塔底二截面处的 塔顶、塔底液相的平衡组成
12、与实际组成 x 塔底： 因吸收饱和度为 80% ；故 塔顶：塔顶压力为1.55MPa ，合 15.8056，于是出塔净化气中CO2的 分压为 个人资料整理仅限学习使用 （16）有效体积但愿传质系数 ， （17）液相总传质单元高度 根据： 塔底： 塔顶： 全塔： 实际上可将全塔按气相浓度分为两段 惰气的摩尔流率G 0.04578kmol/(m 2 s 个人资料整理仅限学习使用 CO2在 PC中扩散系数 1.1710-5 2 /s 气液两相的粘度0.015mPas 吸收液与填料的表面张力39.1 mPas 聚乙烯塑料的表面张力33.0 mPas 气相总传质单元数NOG11.243 气相总传质单元高
13、度HOG1.952m 设计高度H25m 填料层的压降 下段压降 20mmH2O/m塔上段压降 75mmH2O/m 塔体壁厚25mm 除沫器气速1.02m/s 除沫器直径0.58m 填料支撑板700mm 顶部空间高度1.2m 九 对本设计评价 本人通过对这次的课程设计学到了很多，使我重新复习了一下以前学过的知识，温故而知新，重新 了解了有关塔设备的计算，CAD 的画法，塔的选择，塔径的计算，壁厚的计算等内容，真的让我受 益非浅啊。很感谢这次借着毕业课程的设计重新了解化工设备及相关化学累内容的重要性。 参考文献 1.化工原理课程设计 天大教材） 2.化学工程手册 第三版，上） 3.现代填料塔技术指南 4.小氮肥工艺设计手册理化数据 5.合成氨 6.小型合成氨厂生产工艺与操作 7化工设备机械基础 第二版）华东理工出版社塔设备的机械设计 8化工原理课程设计 第二版）大连理工大学出版社塔设备的设计 9化工过程及设备设计华南理工大学 化学工业出版社填料吸收塔装置的设计 10化工原理 下册） 夏清 陈常贵 主编天津大学出版社