水吸收丙酮-空气常压填料-吸收塔的设计

题目：水吸收丙酮常压填料吸收塔系别：化学与材料工程学院专业：高分子材料与工程概述及设计方案简介 2一、设计任务书及操作条件 7二、设计条件及主要物性参数 8三、设计方案的确定 9四、物料计算 10五、热量衡算 12六、气液平衡曲线 14七、吸收剂(水)的用量Ls 15八、塔底吸收液浓度X 161九、操作线方程 17十、塔径计算 18十一、填料层高度计算 21十二、填科层压降计算 26十三、液体分布器简要设计 27十四、填料吸收塔的辅助设备及选型 27十五、填料塔的设计结果概要 29十六、课程设计总结 30十七、设计一览表十八、主要符号说明 31十九、参考文献 32二十、附图（工艺流程图、主体设备设计条件图）…331概述及设计方案简介在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一接触，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。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。在塔内充以诸如瓷环之类的填料，液体自塔顶均匀淋下并沿瓷环表面下流，气体通过填料间的空隙上升与液体做连续的逆流接触。在这种设备中，气体中的可溶组分不断地被吸收，其浓度自下而上连续地降低；液体则相反，其中可溶组分的浓度则由上而下连续地增高。二、填料塔的结构及填料特性1．填料塔的结构塔体为一圆筒，筒内堆放一定高度的填料。操作时，液体自塔上部进入，通过液体分布器均匀喷洒于塔截面上，在填料表面呈膜状流下。填充高度较高的填料塔可将填料分层，各层填料之间设置液体再分布器，收集上层流下的液体，并将液体重新均布于塔截面。气体自塔下部进入，通过填料层中的空隙由塔顶排出。离开填料层的气体可能夹带少量液沫，必要时可在塔顶安装除沫器。22．填料特性的评价气液两相在填料表面进行逆流接触，填料不仅提供了气液两相接触的传质表面，而且促使气液两相分散，并使液膜不断更新。填料性能可由下列三方面予以评价：填料应具有尽可能多的表面积以提供液体铺展，形成较多的气液但造价高而且气体流动的阻力大。在填料塔内气体是在填料间的空隙内通过的.。流体通过颗粒层的阻力与空隙率密切相关。为减少气体的流动阻力，提高填料塔的允的填料层，空隙率等于填料塔的自由截面百分率。（3）填料的几何形状近而形状不同的两种填料在流体力学与传质性能上可有显著区别。形状理想的填料为气液两相提供了合适的通道，气体流动的压降低，通量大，且液流易于铺展成液膜，液膜的表面更新迅速。因此，新型填料的开发主要是改进填料的形状。耐热、耐腐蚀性能，表面材质与液体的润湿性好等要求。3．几种常用填料（1）拉西环高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用。（2）鲍尔环鲍尔环填料是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均（3）矩鞍填料3等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较均匀。大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。（4）阶梯环了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率中最为优良的一种。（5）金属环矩鞍填料金属环矩鞍填料环矩鞍填料（国外称为Intalox）是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶梯环。（6）格栅填料格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为木格栅填料。目前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等，其中以格里奇格栅填料最具代表性。等场合。在散装填料中应用较多。三、设计方案简介1.确定设计方案的原则：满足工艺和操作的要求满足经济上的要求保证安全生产三项原则在生产中都是同样重要的。但在化工原理课程设计中，对第一个原则应作较多的考虑，而对第三个原则只要求作一般的考虑。2.本设计按以下几个阶段进行：4（1）设计方案的确定和说明。根据给定任务，对吸收装置的流程、操作条件、主要设备型式及其材质的选取等进行论述。（2）塔的工艺计算，确定塔高和塔径。（3）计算各主要工艺尺寸，进行流体力学校核计算。接管尺寸、泵等。（4）管路及附属设备的计算与选型，如冷凝器、加热器等。（6）绘制吸收装置工艺流程图和吸收塔的设备图。5一、设计任务书及操作条件一、设计题目二、设计条件三、设计说明书的内容）；2.丙酮浓度计算；最小润湿速度求取及润湿速度的选取，塔径的校正；12.填料层高度；6四、设计图要求内容：流量及分析点等）的管道流程线，注写管道代号；（3）对阀门等管件和仪表控制点的图例符号说明；（4）标题栏。2.主体设备装配图内容：结构形状；（2）必要尺寸：注明设备、零部件的定型和定位尺寸；（3）技术特性表：列出设备操作压力、温度、物料名称、设备特性等；（4）管口表（5）明细栏（6）标题栏：说明设备名称、图号、比例、设计单位、设计人、审校人等。二、设计条件及主要物性参数一、设计条件：1.生产能力7二、物性参数），三、设计方案的确定排放；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8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。混合气量=1200*273/330*1/22.4=48.27kmol/h2．混合气进出塔的（物质的量的比）组成3.混合气进出塔（物质的量比）组成将惰气量=42.029+1.414=43.443Kmol/h9五、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查《化工工艺算图》第一册，常用物料物性数据，得丙酮的微分),通过LnH-x）L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：L衡线。Y*×1030LX0mX表示；（3）吸收剂为清水：X2＝0；六、气液平衡曲线七、吸收剂（水）的用量LLYXLL八、塔底吸收液浓度X1依物料衡算式：G(Y-Y)＝L（X-X）A1常=EA1A九、操作线方程依操作线方程式：作十、塔径计算图2通用压降关联图F进塔混合气平均摩尔质量LL--)LL（2）操作气速F44（6）喷密度校核淋满足最小喷淋密度要求。故十一、填料层高度计算计算填料层高度，即：GH==+KkHk（《化工单元操作及设备》）ww3G3LL-3-9m2/sL-12LμV0.6ALAsL气体与液体的质量流速：pC8}3wk1L2/32/3-6-0.5k10.4LLw2.2k1a=7.19Kmol/(m3hKPa)f-1GfG=++即用吸收因数法计算2)十二、填料层压降计算F 0.2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表和塔设备计算总表此处从略。十三、填料吸收塔的附属设备1、填料支承板气体喷射型，分为圆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填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分板或填料式、丝网式除雾器。液体出口装置既要使塔底液体顺利