填料吸收塔设计(附图)范例2

1、实用文案填料吸收塔课程设计说明书专班姓业级名班 级 序 号指 导 老 师日期标准文档目录前 言.2水吸收丙酮填料塔设计.2一 任务及操作条件.2二 吸收工艺流程的确定.2三 物料计算3四 热量衡算.41五 气液平衡曲线.5六 吸收剂(水)的用量Ls.5七 塔底吸收液浓度X .61八 操作线.6九 塔径计算6十 填料层高度计算.9十一 填科层压降计算.13十二 填料吸收塔的附属设备.13十三 课程设计总结.15十四 主要符号说明.16十五 参考文献.17十六 附图182前 言接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面

2、广等。塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。一 任务及操作条件混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量： 1249。3/m h进塔混合气含丙酮 2.34(体积

3、分数)；相对湿度:70；温度:35；进塔吸收剂(清水)的温度 25；丙酮回收率：90；3操作压力为常压。二 吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程流程如下。三 物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为2731混合气量 1249（） 49.42kmolh2733522.4混合气中丙酮量49.420.0213 1.16 kmolh 1.1649.4267.28kgh查附录，35饱和水蒸气压强为70的混合5623.40.7气中含水蒸气量=0.0404 101.310 0.75623.4349.420.0404混合气中水蒸气含量16-23）P18910.040441.921834

4、.56kgh混合气中空气量49.421.16-1.9246.34kmolh46.34291344kgh(2)混合气进出塔的（物质的量）成y 0.0234,则11.16y =0.00242 46.341.921.16若将空气与水蒸气视为惰气，则惰气量46.34十1.9248.26kmolh134434.561378.56kghY =0.024kmol(丙酮)/kmol(惰气)1Y =0.0024kmol(丙酮)/kmol(惰气)248.26出塔混合气量=48.26+1.160.1=48.376kmol/h=1378.56+67.280.1=1385.3kg/h四 热量衡算的热量全被水吸收，且忽略

5、气相温度变化及塔的散热损失(塔的保温良好)。查化工工艺算图第一册，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=40697.5kJkmolHd均吸收液(依水计)平均比热容C 75.366 kJkmol，通过下式计算L5Ht t （x ）d均nn1CnL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：40697.675.366t 25LX依上式，可在 之间，设系列x 值，求出相应x 浓度下吸收液的温度t ，计算结果列于表1 第 l 列中。由表中数据可见，浓相浓度x 变化 0.001 时，温L度升高 0.

6、54，依此求取平衡线。表 1 各液相浓度下的吸收液温度及相平衡数据Y*1030211.5217.6223.9230.1236.9243.7250.6257.7264.962.0882.1482.2102.2722.3382.4062.4742.5442.6160.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0082.1484.4206.8169.35212.02514.84417.80820.92828.2428.7829.3260.00929.86Y 相平衡的液相浓度X272.27 2.9090.0049，故取24.192X 0.009；11n（2）平衡关系符合亨利

7、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，X0；（4）近似计算中也可视为等温吸收。五 气液平衡曲线当x0.01，t1545时，丙酮溶于水其亨利常数E可用下式计算：1gE9.1712040(t十273)E由前设 X 值求出液温t ，依上式计算相应E值，且m ，分别将相应 E 值及PL相平衡常数m值列于表1中第列。由y mX求取对应m及X时的气相平衡浓*度y ，结果列于表1第5列。*根据Xy 数据，绘制XY平衡曲线OE如附图所示。*六 吸收剂(水)的用量 Ls由图1查出，当Y 0.024时,X =0.0089,计算最小吸收剂用量*L11S,minY Y0.024-0.0

8、0240.0089=48.26117.1 LSV12X *XB12备P204 16-43a）取安全系数为1.8，则Ls1.8117.1210.8kmolh210.8183794kg/h七 塔底吸收液浓度 X1依物料衡算式：7V (Y Y L （X X ）B12S120.024-0.0024210.8=0.0049X =48.261八 操作线依操作线方程式LLX+0.0024Y X Y X =SSV2V2BBY=4.368X+0.0024由上式求得操作线绘于附图中。九 塔径计算 27.16计8图 2 通用压降关联图算。VD u =（0.60.8）u SFu4P206 16-45）（1）.采用 E

9、ckert 通用关联图法(图 2)计算泛点气速u有关数据计算F塔底混合气流量 V 134467.2834.561446kghS9吸收液流量L37941.160.9583855kgh29273进塔混合气密度气的密度)3m G 27335吸收液密度 996.7kg/m3L吸收液黏度 L经比较，选DG50mm塑料鲍尔环(米字筋)。查化工原理教材附录可得，其填料因子 =120 ，比表面积A106.4/m1m2m3关联图的横坐标值L3855 ( ) =() =0.0901/2G 1/2V1446 L由图2查得纵坐标值为0.13221.15FF即0.2= =0.01370.2 u（ （G=0.132Lg

10、L9.81 996.7F故液泛气速u =3.08m/sF(2)操作气速u0.7u 0.73.08 2.16 m/sF(3).塔径V=0.453 m=453mmD =S2.16u4取塔径为0.5m(500mm)(4)核算操作气速1249U=1.768m/suF36000.785210(5)核算径比D/d500/5010，满足鲍尔环的径比要求。(6)喷淋密度校核依Morris约环形及其它填料的最小润湿速率(MWR)为0.08m3最小喷淋密度（MWR）A0.08106.48.512 m3/(m2h)L喷minL因19.7m /(mh)3喷2996.70.5故满足最小喷淋密度要求。十 填料层高度计算计

11、算填料层高度，即VZ YH NB1K Y Y* Y2(1)传质单元高度H 计算OGV，其中H =OGK =K P|BK YaGa111 P209 16-7）Kk本设计采用（恩田式）计算填料润湿面积 a 作为传质面积 a，依改进的恩田式分w别计算k 及k ，再合并为k 和k 。LGLaGa列出备关联式中的物性数据气体性质(以塔底35，101.325kPa空气计)： 1.15 kg/m3 (前已算出)；GG0.01885 s (查附录)；D 109 m /s（依翻Gilliland式估算)；352G液体性质(以塔底2716水为准)：3 996.7 kg/ ； 0.8543m3LL117.4*10

12、（m） T120.5 10-89)，D =1.344 m /s Ds92VLL0.6LA式中V 为溶质在常压沸点下的摩尔体积，m 为溶剂的分子量， 为溶剂的缔合因子。AsL716103Nm(查化工原理附录)。气体与液体的质量流速：3855L =5.5kg/（m .s）2G36000.78520.52V =2.0kg/（m .s）2GDg50 塑 料 鲍 尔 环 ( 乱 堆 ) 特 性 ： d 50mm 0.05m;A p106.4N/m;查化学工程手册，第12m /m ; =40dy/cm=4010-323C 有关形状系数 ， =1.45（鲍尔环为开孔环）依式 2L GawatcLL a0.2

13、1exp 1.45( )0.75G2G0.10.05tg2a Lt2g LL5.5 106.42401035.50.854310=1-1.45（） （） （）-0.050.750.1996.7 9.81321035.52（） 0.2996.771.610 106.43=1=1（-0.695）=0.501a故a = .A=0.501106.4=53.3mw/mw23A依式12L gK =0.0051() (2/3) (1/3) (ad )1/3 0.4GLLLt paDtLLLL0.85431039.810.854335.553.30.8543103=0.0051() (2/3) (1/3) (

14、5.32)1/3 0.4996.71.3349=0.005124.40.03960.020331.95=1.9510 m/s-4依式V aDk 5.23() (0.7) (13)(ad )GGGtG=t paDRTtGGG1.88510552.0=5.23() (0.7) (1/3)(5.32)106.451.151.09105=5.23(125.6)(1.146)(4.52910 )(5.32)-7=1.81410 kmol/(m SkPa)-32故53.3=1.0410 (m/s)-2k a k a =1.61104LLwk a k a =1.81410-353.3=9.6710-2kmo

15、l/(m kPa)2GGw(2)计算K aY111L P189K aK aPKkYGSt L两个液相区间，分别计算K aK a(II)GG区间I X000490.002(为K a(I)G区间II X0.0020 (为K a(II)G由表1知13996.7LE M=0.238=0.254E 233102kPa ,HH=kmol m kPa/( ).3II2.3310 182IS996.7E =2.18102 kPa,kmol m kPa/( ).3LE MIIII 2S111=414.34K a20.2381.042G (I)1=2.4110-3kmol/(m3K =SkPa)414.34Ga(

16、I)K =K .P=2.4110-3101.3=0.244kmol/(m3S)Ya(I)Ga(I)111=389K aG20.2549.032(II)KK=2.5710-3kmol/(m SkPa)3Ga(II)Ya(II) K.P=0.00257101.3=0.26kmol/(m S)3Ga(II)(3)计算HOGV48.26/=0.269m=0.263mH=BK aY IOG(I)0.52V48.26/=H=BK a OG(II)0.260.52Y II(4)传质单元数N 计算OG在上述两个区间内，可将平衡线视为直线，操作线系直线，故采用对数平均推动力法计算N 。两个区间内对应的X、Y、Y

17、*浓度关系如下：OGX0.00490.0020.0020140.01110.00240.004420*0.011760.00442Y Y1 N = P209 16-54a）2OGYmY Y Y Y Y m112 2 P212 16-26）Y Y 11Y Y 2 2）=0.00916Y m()(0.024(0.01110.00442)(0.024=1.41mN (I)OG9.16103）=0.00419Y m()(0.01110.00442)(0.00240)(0.01110.0024)=2.07mN (II)OG4.191033填料层高度z计算ZZ 十Z OG（I）OG（I）+HOG（II）O

18、G（II）120.2691.41十0.262.070.93m取 25富余量，则完成本设计任务需Dg50mm 塑料鲍尔环的填料层高度z1250.93=1.2m。十一 填料层压降计算取图2(通用压降关联图)横坐标值0.105(前已算出)；将操作气速u代替纵坐标中的u 查表，DG50mm 塑料鲍尔环(米字筋)的压降填料因子 125 代替F纵坐标中的则纵标值为：15 2)(0.8543) =0.0310.2查图 2(内插)得P=249.81=235.4Pa/m 填料全塔填料层压降 P =1.2235.4=282.5Pa至此，吸收塔的物科衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。关于吸收塔的物料计算总

19、表和塔设备计算总表此处从略。十二 填料吸收塔的附属设备1、填料支承板柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。2、填料压板和床层限制板在填料顶部设置压板和床层限制板。有栅条式和丝网式。3、气体进出口装置和排液装置 500mm 直 45 度向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对 1.5m 以下直径的塔，管的末端可制 成下弯的锥形扩大器。气体 或填料式、丝网式除雾器。液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。16体再分布器。出口装置计算与选择此处从略。17十三 课程设计总结1、通过本次课程设计，使我对从填料塔设计方案到填料塔设计的基本过程的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。它相当于实际填料塔设计工作的模拟。在课程设计过程中，基本能按照规定的程序进行，先针对填料塔的特点和收集、调查有关资料，然后进入草案阶段，其间与指导教师进行几次方案的讨论、修改，再讨论、逐步了解设计填料塔的基本顺序，最后定案。设计方案确定后，又在老师指导下进行扩初详细设计，并计算物料守衡，传质系数，填料层高度，塔高等；最后进行塔附件设计。2、此次课程设计基本能按照设计任务书、指导书、技术条件的要求进行。同学之间相互联系，讨论，整体设计基本满足使用要求，但是在设计指导过程中也发现一些问题。理论的数据计算不难，困难就在于实际选材，附件选择