目录
第一章 概述 ........................................................... 1 第二章 设计方案的确定 .................................................. 2
2.1 流程方案 ........................................................ 2 2.2设备方案 ........................................................ 2 2.3流程布置设计 .................................................... 2 2.4吸收剂的选择 .................................................... 2 2.5填料的选择 ...................................................... 2 第三章 工艺计算 ........................................................ 4
3.1 气液平衡关系 .................................................... 4
3.2.2 吸收剂用量 ................................................ 5 3.2.3 操作线的确定 .............................................. 6 3.3 塔径的计算 ...................................................... 6
3.3.1泛点气速的计算及流速的确定 ................................. 6 3.3.2 塔径的计算 ................................................ 9 3.4 核算塔径比 ...................................................... 9 3.5核算流速 ........................................................ 9 3.6 核算喷淋密度 .................................................... 9
??p?3.7 核算单位高度填料层压降?? .................................... 10
?Z?3.8 填料层高度得计算 ............................................... 11
3.8.1．传质单元高度HOG计算 .................................... 11 3.8.2 总传质单元数的计算NOG ................................... 16
3.8.3 填料层高度的计算 ......................................... 16 第四章 液体吸收塔附属装置的选型 ....................................... 18
4.1 液体分布器 ..................................................... 18 4.2 液体再分布器 ................................................... 18 4.3 填料支承板 .................................................... 18 4.4 辅助设备的选型 ................................................. 18
4.4.1 管径的计算 ............................................... 18 4.4.2 泵的选型 ................................................. 20 4.4.3 风机的选型 ............................................... 22
第五章 计算结果汇总 ................................................... 24 第六章 总结 ........................................................... 26 参考文献 .............................................................. 27
第一章 概述
吸收是利用气体在液体中的溶解度差异来分离气态均相混合物的一种单元操作， 用于吸收的设备类型很多，如填料塔、板式塔、鼓泡塔河喷淋塔等。但工业吸收操作更多使用的是填料塔。特别是近几年，由于不断开发的性能优良的填料，改善了填料层内企业两相的分布与接触方式，使填料塔的性能日趋优越，应用日趋广泛。
碳酸丙烯酯脱碳属物理吸附法。与需加热再生的化学吸附法相比，能耗低得多，溶剂本身还具有许多优异性能，如化学稳定性好、对碳钢基本无腐蚀等。由于该法流程简单，运行成本较低，节能效果明显，因此，很快在国内多家合成氨厂、联碱厂推广应用，尤其是近十多年来，在小碳铵改产尿素工程中得到广泛应用。
填料塔的类型很多。其设计的原则大体相同，一般来说，填料塔的设计步骤如下： (1) 根据设计任务和工艺要求，确定设计方案； (2) 根据设计任务和工艺要求，合理的选择填料； (3) 确定塔径、填料层高度等工艺尺寸； (4) 计算填料层的压降；
(5) 进行填料塔塔内件的设计与选型。
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第二章 设计方案的确定
2.1 流程方案
流程方案是指完成设计任务书所下达的任务时应采用怎样的工艺路线，包括所需
要的设备、物料的走向、仪表的安装位置和调节装置。 本次碳酸丙稀酯吸收CO2的工艺流程图如附表1所示。
2.2设备方案
根据设计要求，设备选用填料塔，因其具有效率高、压降低、结构简单、便于采
用防腐蚀材料、制造方便等显著优点。特别是在压降有一定限制或有腐蚀情况时具有很强的适用性。故选用填料塔。
2.3流程布置设计
本次碳酸丙烯酯吸收CO2采用逆流流程。因为逆流流程操作平均推动力大，吸收剂利用率高，完成一定分离任务所需的传质面积小。
2.4吸收剂的选择
碳酸丙烯酯做吸收剂吸收CO2的溶解度高，而对其他组分的溶解度低，具有较好
的选择性，碳酸丙烯酯的粘度低，不腐蚀设备，是理想的吸收剂。
2.5填料的选择
选择两种填料分别进行计算，从中选出较优者。
填料的选择是填料塔设计中最重要的一环，填料塔对填料的要求具体表现在：比表面积要大、空隙率要大、液体分布性能要好、要有足够的机械强度、价格低廉。比较上述特性，鲍尔环和阶梯环各种性能较优。而且其阻力小。故选择鲍尔环与阶梯环。
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常用的填料材质书金属、陶瓷、和塑料等。本次设计中材料无腐蚀性，考虑到其机械强度，选用金属材质填料。
填料的尺寸大小直接影响到塔底操作和设备的投资。生产实践证明，塔径（D）与填料外径（d）之比值有一个下限值，若径比低于下限值时，气流易足短路及液体壁流等现象剧增。
各种填料径比（D/d）下限为：
拉西环 20~30 （最低不低于8~10） 鲍尔环 10~15 （最低不低于8） 鞍形填料 15 （最低不低于8） 现将两种填料性能汇总如下表：
表 2-1 填料性能比较
填料名外径 高?厚 表面积 材质 个数n 称 d H?δ a 鲍尔环 阶梯环 金属 金属 38 38 3.8?0.8 19?0.8 129 140 13000 28900 堆积密度 填料因子 空隙率 ρ φ ε 365 159 140 161 0.945 0.958
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第三章 工艺计算
3.1 气液平衡关系
当气体可看作是理想气体或吸收为低浓度吸收时，过程可看做符合亨利定律。CO2在PC中的溶解度关系可按下列方法导出。
表3-1 CO2在PC中亨利系数数据
温度t，（℃） 亨利系数E×101.3kPa
-125 81.13 26.7 81.7 37.8 101.7 40 103.5 50 120.8 120110E = (1.6204t + 39.594)101.3kPa1009080253035404550
图3-1 CO2在PC中的溶解度关系
t?39.594??101.3kPa 作图得：亨利系数与温度近似成直线，且E??1.620420℃条件下的亨利系数E=7293.8026 kPa 即平衡关系为：y=7293.8026x
3.2 吸收剂用量及操作线的确定
3.2.1 最小吸收剂用量的确定
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