化工原理碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计.doc

广西科技大学 化工原理课程设计说明书 课题名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计 指导教师： 班 级： 姓 名： 学 号：201200601041 成绩评定： 指导教师： （签字） 2015年01月09日 化工原理课程设计任务书 (填料吸收装置设计) 设计名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计 设计条件 合成氨原料气量（30000+200X）m3/h〖注：X代表学号最后两位数〗。 原料气组成 进塔气体组分 CO2 CO H2 N2 体积分数/% 28.0 2.5 47.2 22.3 要求出塔净化气含CO2 0.5%（Vol%） 4. 吸收剂采用碳酸丙烯酯(PC)，可根据解吸操作情况决定其CO2含量或视为不含CO2 5. 气体进塔温度30℃，碳酸丙烯酯进塔温度30℃ 6. 操作压强1.6Mpa 。 三、设计任务 1. 总体论证：确定设计方案与流程，工艺流程简图并说明。 2. 填料吸收塔的塔径、填料层高度或塔高及填料层压降计算。 3. 填料塔附属结构的选型与设计 4. 带控制点的吸收塔工艺流程图（3＃图纸） 5. 填料吸收塔与流体分布器工艺条件图（3＃图纸）。 四、设计基础数据 1. 碳酸丙烯酯 （1）分子式 CH3CHOCO2CH2 （2）结构 （3）物理性质 常压沸点/℃ 蒸气压×133.32-1Pa 黏度/mPa·s 分子量 30℃ 38℃ 20℃ 50℃ 242 0.1 0.24 2.76 1.62 102.09 密度与温度关系 温度t/℃ 0 15 25 40 55 密度/kg/m3 1224 1207 1198 1184 1169 比热计算式 CP ＝1.39+0.00181（t-10）KJ/Kg·℃ 式中：t—液相温度，℃ CO2在碳酸丙烯酯中的溶解度 温度t/℃ 25 26.7 37.8 40 50 亨利系数E×101.3-1kPa 81.13 81.7 101.7 103.5 120.8 CO2在碳酸丙烯酯中的溶解热 可近似按下式计算（以△HCO2表示）： △HCO2＝（4.59Bi×4.187kJ/kmol） Bi=676 目录 1.设计方案简介 1 1.1 填料塔吸收方案设计的确定 1 1.1.1 装置流程的确定 1 1.1.2 操作温度和压力的确定 1 1.1.3 吸收剂的选择 1 1.2 填料的类型与选择 2 1.2.1 填料的类型 2 1.2.1?.1 散装填料 2 1.2.1?.2 规整填料 3 1.2.2 填料的选择 3 1.2.2.1 填料种类的选择 3 1.2.2.2 填料规格的选择 3 1.2.2.3 填料材质的选择 4 2.工艺流程草图及说明 4 3.工艺设计计算及主要设计设备 5 3.1 计算前的准备 5 3.1.1 CO2在PC中的溶解度关系 5 3.1.2 PC密度与温度的关系 6 3.1.3 PC蒸汽压的影响 7 3.1.4 PC的粘度 7 3.1.4 工艺流程的确定 7 3.2 物料衡算 7 3.2.1 各组分在PC中的溶解量 7 3.2.2 溶剂夹带量Nm3/m3PC 8 3.2.3 溶液带出的气量Nm3/m3PC 8 3.2.4 出脱碳塔净化气量 9 3.2.5 计算PC循环量 9 3.2.6 验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 9 3.2.7 出塔气体的组成 10 3.3 热量衡算 11 3.3.1 气体的定压比热容 11 3.3.2 液体的比热容 11 3.3.3 CO2的溶解热 12 3.3.4 出塔溶液的温度 12 3.3.5 最终的衡算结果汇总 13 3.4设备的工艺与结构尺寸的设计计算 14 3.4.1确定塔径及相关参数 14 3.4.2求取塔径 15 3.4.3核算操作气速 15 3.4.4校核喷洗密度 15 3.5填料层高度的计算 15 3.5.1等分间距，计算对应相浓度y值得x值 16 3.5.2计算各分点截面处的气液相流率 16 3.5.3计算各分点截面处的传质系数 16 3.5.4作CO2在PC中的相平衡曲线 20 3.5.5气相总传质单元数 21 3.5.6气相总传质单元高度 22 3.6 填料层的压降 23 4.辅助设备的计算和选型 23 4.1塔壁厚 23 4.2液体分布器 23 4.3除沫器 23 4.4液体再分布器 24 4.5填料支撑板 24