《气体处理量为九百的丙酮-水的填料塔设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《气体处理量为九百的丙酮-水的填料塔设计（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、.合 肥 学 院Hefei University化工原理课程设计题 目： 丙酮填料塔的设计系 别： 生物与环境工程系专 业： 生物工程学 号：姓 名： 导 师： 二 0一二年五月.丙酮填料塔设计任务书一、设计名称丙酮填料塔的设计二、设计条件入塔气体中空气含丙酮为干空气（标态） ，干空气温度为 25，压力为 101.3 kPa，相对湿度为 70%，处理气体量 900m3/h.吸收剂为清水，温度为 25 体中丙酮气流量为入塔丙酮流量 1/100三、设计任务 1. 流程的选择：本流程选择逆流操作2. 丙酮浓度计算3. 丙酮出塔浓度计算4. 液体出塔温度变化式中：q1 为丙酮的浓解热，kJ/kmol，
2、q2 为丙酮的冷凝热（25） ，kJ/kmol 。5. 平衡线的获取对丙酮水体系当X0.01时， X为1545，可用下式求解 204lg9.173Et式中：E 为亨利系数，kPa；p 为总压，kPa；T 为温度，K。6. 吸收剂量求取(1) 最小吸收剂用量(2) 吸收剂用量7. 操作线方程式8. 填料塔径求取(1) 选择填料(2) 液泛速度(3) 空塔速度(4) 塔径及圆整(5) 最小润湿速度求取及润湿速度的选取(6) 塔径的校正 9. 单位填料层压降的求取 10. 传质单元高度的求取11. 传质单元数求取12. 填料层高度13. 吸收塔高度计算14. 液体分布，再分布器及分布器的选型15.
3、风机选取16. 画填料塔的工艺设备图17. 编写设计说明书四、设计说明书内容.1. 课题名称，目录及页码2. 前言3. 吸收系统流程和方案的 说明和论证4. 本设计结果概要5. 设计计算及说明6. 设计有关问题的分析讨论7. 参考文献目录五、设计进度下面以总设计时间 3 周为准：1设计动员，下达设计任务书 0.5 天2搜集资料，阅读教材，拟订设计进度 1.5 天3设计计算（包括电算，编写说明书草稿） 5 至 6 天4绘图 3 至 4 天5整理，抄写说明书 2 天6设计小结及答辩 2 天六设计成绩评定体系总成绩分为：及格，不及格，中等，良好，优良评定方法：说明书 45% 图面质量 25%答辩 2
4、0% 平时表现 10%.目录第一章 概述.51.1 填料塔的概述.51.2 填料塔的原理.51.3 填料塔的性能.5第二章 设计方案简介.62.1 装置流程的确定.62.2 吸收剂的选择.62.3 设计参数要求.62.4 操作压力与温度的确定.62.5 填料的选择.6第三章 吸收系统流程草图及说明.7第四章 换热器结构设计.84.1 基础物性数据84.2 物料衡算.94.3 气液平衡曲线.104.4 吸收剂(水)的用量Ls.114.5 塔底吸收液浓度 X1.114.6 操作线.114.7 塔径计算.124.8 填料层高度计算.15第五章 结构与辅助设备.20第六章 总结。心得21附录.221
5、主要符号说明.222 参考文献22.第一章 概述1.1 填料塔概述在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。塔设备有板式塔和填料塔两种形式，下面我们就填料塔展开叙述。1.2 填料塔的原理填 料 塔 是 以 塔 内 的 填 料 作 为 气 液 两 相 间 接 触 构 件 的 传 质 设 备 。 填 料 塔 的 塔 身 是 一直 立 式 圆 筒 ， 底 部 装 有 填 料 支 承
6、 板 ， 填 料 以 乱 堆 或 整 砌 的 方 式 放 置 在 支 承 板 上 。 填 料 的上 方 安 装 填 料 压 板 ， 以 防 被 上 升 气 流 吹 动 。 液 体 从 塔 顶 经 液 体 分 布 器 喷 淋 到 填 料 上 ， 并沿 填 料 表 面 流 下 。 气 体 从 塔 底 送 入 ， 经 气 体 分 布 装 置 （ 小 直 径 塔 一 般 不 设 气 体 分 布 装 置 ）分 布 后 ， 与 液 体 呈 逆 流 连 续 通 过 填 料 层 的 空 隙 ， 在 填 料 表 面 上 ， 气 液 两 相 密 切 接 触 进 行传 质 。 填 料 塔 属 于 连 续 接 触 式
7、 气 液 传 质 设 备 ， 两 相 组 成 沿 塔 高 连 续 变 化 ， 在 正 常 操 作 状态 下 ， 气 相 为 连 续 相 ， 液 相 为 分 散 相 。1.3 填 料 塔 的 性 能填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于 0.60.7m 以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组分在特定的液体吸
8、收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。板式塔和填料塔都可用于吸收过程，此次设计用填料塔作为吸收的主设备。.第二章 设计方案2.1 装置流程的确定根据设计任务书的要求，本设计的流程选择逆流操作。逆流操作的传质平均推动力较大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。2.2 吸收剂的选择用清水作为吸收剂，因为丙酮不做产品，所以采用纯溶剂。2.3 设计参数要求相对湿度为 70%，处理气体量 800m3/h.吸收剂为清水，温度为 25 体中丙酮气流量为入塔丙酮流量 1/100，丙酮回收率 99% 空气中丙酮含量为 9.246%2.4 操作压力与温度的确定干空气温度为 25，压力为 101.3 k
9、Pa2.5 填料的选择塔的填料是填料塔气液接触的基本结构，它的优劣决定填料塔操作性能的重要参数。塑料材料的耐腐蚀性较好，可耐一般的无机酸、碱、有机溶剂等的腐蚀，其耐温性良好，可长期在 100下使用。本设计方案选用的是聚氯乙烯填料。第三章 吸收系统流程草图及说明.草图如下流程说明:混合气体进入吸收塔，与水逆流接触后，得到净化气排放；吸收丙酮后的水，经取样计算其组分的量，若其值符合国家废水排放标准，则直接排入地沟，若不符合，待处理之后再排入地沟。第四章 换热器结构设计.第五章4.1 基础物性数据4.11 气相混合物物性数据(1) 混合气体混合气体的平均摩尔量为M =0,09246*58+0.907
10、54*29=31.68kg/kmol混合气体的平均密度为= =3.4620.1.8+9(.)301.3*68.295/4kgm4.1.2 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可以近似取水的物性数据。由化学手册查的，25时水的有关物性如下密度 396/Lkgm粘度 0.85*Pas表面张力 =71.97Mn/m=932731kg/h L2丙酮在水中的扩散系数 =1.277*10 /s=4.592*10 /hLD9m624.1.3 热量衡算热量衡算为计算液相温度的变化以判明是否为等温吸收过程。假设丙酮溶于水放出的热量全被水吸收，且忽略气相温度变化及塔的散热损失(塔的保温良好) 。查化工工艺
11、算图第一册，常用物料物性数据，得丙酮的微分溶解热(丙酮蒸气冷凝热及对水的溶解热之和)：=3023010467.5=40697.5 kJkmoldH均吸收液(依水计)平均比热容 75.366 kJkmo l，通过下式计算LC1dnLHt均 n-1（ x）对低组分气体吸收，吸收液浓度很低时，依惰性组分及比摩尔浓度计算较方便，故上式可写为：.40697.253LtX依上式，可在 x00000.009 之间，设系列 x 值，求出相应 x 浓度下吸收液的温度 ，Lt计算结果列于表 1 第 l，2 列中。由表中数据可见，浓相浓度 x 变化 0.001 时，温度升高0.54，依此求取平衡线。表 1 各液相浓
12、度下的吸收液温度及相平衡数据X t E m Y*1030 25 211.5 2.088 00.001 25.54 217.6 2.148 2.1480.002 26.08 223.9 2.210 4.4200.003 26.62 230.1 2.272 6.8160.004 27.16 236.9 2.338 9.3520.005 27.7 243.7 2.406 12.0250.006 28.24 250.6 2.474 14.8440.007 28.78 257.7 2.544 17.8080.008 29.32 264.96 2.616 20.9280.009 29.86 272.27
13、2.909 24.192注：（1）气相浓度 相平衡的液相浓度 X10.0049，故取 0.009；1YnX（2）平衡关系符合亨利定律，与液相平衡的气相浓度可用 y*mX 表示；（3）吸收剂为清水，x0，X 0；（4）近似计算中也可视为等温吸收。4.2 物料衡算4.2.1 进塔混合气中各组分的量混合气量 mG90273*.4/.45kmolh混合气体中丙酮含量=37.44*0.09246=3.462kmol/h=3.462*58=200.8kg/h查附录，25饱和水蒸气压强为 3168.4Pa，则相对湿度为 70的混合.气中含水蒸气量 =0.0224 kmol（水气）/ kmol （空气十丙酮）4.31687.0.13混合气中水蒸气含量 0.892kmolh（ 化工单元操作及设备.4210P189 16-23）0.8921816.06kgh混合气中空气量=37.44-3.462-0.892=33.086kmolh=33.086*29=595.5 kgh4.2.2 混合气进出塔的（物质的量）成分0.09246,则1y= =0.001022y3.4620.1.8+9(.)4.2.3
