化工原理课程设计 - 图文

新乡学院 《课程设计》说明书

专业名称 年 级 班 级 学生姓名 学 号 组 人 学 号指导教师姓名

化学工程与工艺

同

一、课程设计目的

化工原理课程设计是同学们根据学习的化工原理的相关知识并结合老师在课堂上所教授的内容进行进一步的学习和实践。培养自己工程设计能力和自主学习的能力。通过化工原理课程设计的实践，可以逐渐培养学生的编程能力，计算机制图的能力以及加深学生对这门课程的理解与认识。化工原理课程设计是以实际训练为主的课程，学生应在过程中收集设计数据，在教师指导下完成一定的设备设计任务，以达到培养设计能力的目的。从这个意义上来说，掌握化工单元操作设计的基本程序和方法，培养工程设计能力十分重要。进行课程设计实践也是大学必不可少的环节。

二、课程设计题目描述和要求

2.1 设计题目描述

(1) 设计题目

二氧化硫填料吸收塔及周边动力设备与管线设计

设计一座填料吸收塔，用于脱除废气中的SO2，废气的处理量为1000m3/h，其中进口含SO2为9%（摩尔分率），采用清水进行逆流吸收。要求塔吸收效率达94.9%。吸收塔操作条件：常压 101.3Kpa；恒温，气体与吸收剂温度：303K 清水取自1800米外的湖水。

⒈设计满足吸收要求的填料塔及附属设备；

⒉选择合适的流体输送管路与动力设备（求出扬程、选定型号等），并核算离心泵安装高度。 （2） 设计要求

设计时间为两周。设计成果要求如下： 1. 完成设计所需数据的收集与整理 2. 完成填料塔的各种计算

3. 完成动力设备及管线的设计计算 4. 完成填料塔的设备组装图

5. 完成设计说明书或计算书

目录、设计题目任务、气液平衡数据、qn,l/qn,v、液泛速度、塔径、KYa或KXa的算、HOL、NOL的计算、动力设备计算过程（包括管径确定）等 （3） 设计内容

（1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算；

（3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图 （10）绘制吸收塔设计条件图 （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论

三、课程设计方案

3.1吸收剂的选择

本题吸收剂要求用清水

3.2吸收装置的流程

本题要求逆流操作

3.3吸收塔设备及填料的选择

3.3.1吸收塔设备 本题要求是填料塔 3.3.2填料的选择

塔填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。 在选择塔填料时应考虑如下几个问题：

（1）比表面积要大 比表面积a是指单位体积的填料层所具有的表面积，大的比表面积和良好的润湿性能有利于传质速率的提高。

（2）空隙率大 空隙率ε是指单位体积的填料所具有的空隙体积，填料的空隙率大，气液通过的能力大，气体流动的阻力小，填料的空隙率一般在0.45-0.95

范围。

（3）堆积密度小 堆积密度ρ是指单位体积填料的质量，在机械强度允许的条件下，填料壁要尽量减薄，以减小填料的堆积密度，从而既可降低成本又可增加空隙率。

（4）填料的几何形状 填料的几何形状对填料的流体力学和传质性能有着重要的影响。

（5）填料的材质 工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类，不同的材质适应于不同的操作条件[9]。

对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较低，二氧化硫具有一定的腐

蚀性，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。

四、课程设计报告内容 4.1 基础物性数据 4.1.1 操作条件

（1）操作压力 101.3Kpa （2）操作温度 30℃

（3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定

4.1.2 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，30℃时水的有关物性数据如下：

3??995.7Kg/m水密度 ?6??801.5?10Pa?s 黏度水表面张力为?L?0.07122N/m

SO2在水中的扩散系数为DL?2.2?10?9m2/s 4.1.3 气相物性数据

混合气体的平均摩尔质量为

M二氧化硫?64空气?29kg/kmol 由Mkg/kmol __M?M空气?（1?y1）?M二氧化硫?y1?29?0.91?64?0.09?32.15得kg/kmol

混合气体的密度为

?V?M?P?1.293Kg/m3RT

__混合气体的黏度可近似取为空气的黏度，查资料得30℃空气的黏度为

?G=0.0000186pa?s

查手册得SO2在空气中的扩散系数为DG?1.469?10?5m2/s

4.1.4 气液相平衡数据

查表得常压下30℃SO2在水中的亨利系数为

E?4.85?103KPa

相平衡常数为

E4.85?103m?p?101.3?47.878

溶解度系数为

H??水EM?995.7水4.85?103?18.02?0.0114kmol/?kpa?m3?

4.2物料衡算

全塔物料衡算右图所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔，图中各符号的意义如下：

q—惰性气体的流量，

kmoln,Vh； qkmoln,L—纯吸收剂的流量，

h； Y1，Y2—进出吸收塔气体的摩尔比； X1，X2—出塔及进塔液体中溶质摩尔比。

注意：本课程设计中塔底截面一律以下标“l”表示，塔顶截面一律以下标“2”表示。 进口尾气气相的体积流量：

qV,V?1000m3/h

V, Y2 L, X2 V, Y1 L, X1 2-12 物料衡算示意图图

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wkgf.html