化工原理课程设计报告书.doc

### 化工原理课程设计报告书知识点解析 #### 一、精馏塔主体设计方案的确定 ##### 1.1 装置流程的确定 - **逆流操作**：本设计采用逆流操作的方式，即气相从塔底进入并通过塔顶排出，液相则相反。这种操作方式的特点是： - 传质平均推动力较大，能够加速传质过程。 - 分离效率较高，可以提高吸收剂的利用率。 - 在工业生产中广泛采用逆流操作。 ##### 1.2 吸收剂的选择 - **纯溶剂**：由于本设计采用水作为吸收剂，因此选择了纯溶剂。 - **常见吸收剂列表**： - 氨气被水吸收。 - 氯化氢被水吸收。 - 二氧化碳被水或碱液吸收。 - 二氧化硫被水吸收。 - 硫化氢被碱液或有机溶剂吸收。 - 苯蒸汽被煤油或洗油吸收。 - 一氧化碳被铜氨液吸收。 ##### 1.3 填料的类型与选择 - **填料种类**：填料主要分为散装填料和规整填料两大类。 - **散装填料**：进一步分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料与球形填料等。 - **选择鲍尔环**：鲍尔环因其高效的应用而被广泛使用，本设计选用鲍尔环。 - **填料规格的选择**：工业塔常用的散装填料有多种尺寸，包括Dn16、Dn25、Dn38、Dn76等。 - **塔径与填料尺寸的比值**：对于不同类型的填料，其推荐的塔径与填料直径的比值(D/d)有所不同。 - **塑料鲍尔环散装填料Dn50**：综合考虑后选择了此规格的填料。 - **填料材质的选择**： - **材质分类**：瓷、金属和塑料三大类。 - **低温条件下的选择**：考虑到塑料填料在低温下的冷脆性问题，可以选择耐低温性能更好的聚氯乙烯填料。 - **最终选择**：塑料鲍尔环散装填料Dn50。 #### 二、基础物性数据 ##### 1.4.1 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数据。 - **20℃时水的物性参数**： - 表面张力：未给出具体数值。 - 密度、黏度等相关参数未给出具体数值。 ##### 1.4.2 气相物性数据 - **混合气体的平均摩尔质量和密度**： - 平均摩尔质量可通过公式(2-1)计算得出。 - 平均密度通过公式(2-2)计算得出，其中R为理想气体常数(8.314 J/(mol·K))。 - 黏度近似取为空气黏度，20℃时的空气黏度为未给出的具体数值。 - **气液相平衡数据**： - 在常压下，20℃时NH₃在水中的亨利系数E为76.3 kPa。 - 相平衡常数、溶解度系数等通过公式(2-3)和(2-4)计算得出。 #### 三、物料衡算 - **进塔气相摩尔比**通过公式(2-5)计算得出。 - **出塔气相摩尔比**通过公式(2-6)计算得出。 - **进塔惰性气体流量**通过公式(2-7)计算得出。 - **最小液气比**的计算通过公式(2-8)，并给出了具体数值。 - **操作液气比**的选择通过公式(2-9)，并给出了具体数值。 #### 四、填料塔工艺尺寸的计算 ##### 2.1 塔径的计算 - **空塔气速的确定**： - 泛点气速通过公式(3-1)计算得出，给出了具体的计算步骤和数值。 - 计算了泛点气速uF的具体数值。 - **泛点率的经验值**：u/uF的范围为0.5~0.85。 - **相关参数**：A、K的数值未给出，但给出了具体的计算过程。 通过上述分析可以看出，该课程设计报告书中涉及了化工原理中关于精馏塔设计的关键知识点，包括装置流程的设计、吸收剂的选择、填料的类型及规格选择、物性数据的计算以及物料衡算等方面的内容。这些知识点对于理解化工原理及实际应用有着重要的意义。