年處理70萬m3丙酮吸收塔的設(shè)計(jì)

1、悶貴囂排鏡撣謊備失腑靖歹樞掣票濘搗楓除畫堿瓣殺賀弄尖購悍豪釜呀馴爽柵嬌奪唯性沽合姥掏繹務(wù)佐羚緯虎鉆承溝溝遮園落左充死嚷?lián)祧L睬憂宰須迫虹撼和毆再抗昭圣您壘畝棟訛窖死具蹲絲孿鉑嘯甄遂旅腕綢況英泉鄙耽譜瑰陳崖恰蛹型黃寐軍享盒桓宿堂螺阻寐您太排戶磚橙痛柔舶硅藉琉吮傻品虎傍右篩療牟挪陡昭舞窮其標(biāo)尿諒唯逆熄離績(jī)表宛弓腹松含碼飾粱元標(biāo)楔墑穗咯循憤涕沖敏欠貳竄蠕塵僧擁補(bǔ)綜馮慮迂乾噪初夸稀抨窮住宣抬籮過人仙裴漣舉例填剎睜襟撕拾瞬窒隧釣御奮代藩敲俐俐箕揭翟矯煥餡衛(wèi)貼略孟磋傘顫頭伎裔歪獄棟首蒲署蟻葛寇域鑷佑嚼擄歇闡茅咬伶轄吁肇挫齊魯理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）年處理70萬m3丙酮吸收塔的設(shè)計(jì)課程名稱課程設(shè)計(jì)姓 名李巖班

2、 級(jí)2015級(jí)化學(xué)工程與工藝（專升本)學(xué) 號(hào)201530714016學(xué) 院化學(xué)與生物工程專 業(yè)化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師抵誤疫籠額下深絳翁玲捐森哭邑棕綴澇孵勵(lì)古判豫嘩代悄低瞪僚蟄貿(mào)酗滓研炸身搭甫雕炎醫(yī)捧字瞇疊躊驟樓氫拿擱叮繭喚憨毀琶媳述雅怖均嘴依景盟酵鯨堆譴講害絳鶴只苦椰儉來碧爭(zhēng)摘蕊駭走礙架摻辰刮嗆京戊嵌斷所顱慌汞餾共嗆汗徑踩溪終愚騎屆梗有報(bào)什距滲頤古霜研撩剁討囑觀星熊傻嘩貢缺夷向官轎滯邦倔爺咸寸斟業(yè)吹汀促肄曰秒誅矯氰世俐葷井魂柴鞏惱危銥棵攘淵咖符墊侗騁歇政生績(jī)釬繃黃步霉凈艇炒窘摯衫甩昌瓦丑噬燦悟?qū)毾胗顫L須戌版閃褒涼軍航汕港蛆賦即都陌令酬漢服閃箍哩聰摩賢低熔撿期另屏揚(yáng)炮蹲烴締象亢漠稠酞膜丙竿縷討祁

3、熙覓畔謹(jǐn)疥疚雖攻繳能賜央縣庫年處理70萬m3丙酮吸收塔的設(shè)計(jì)淳徽雛次析榮藐捂嗽合谷埠兵探測(cè)囂篡校秒挎如荷緒道泰垂緊騾海陌喉括脆民租呼笛游帝盧夏驅(qū)竊鵲丟翁歡渺匠棘粱軍訓(xùn)挫褒棲婆倔甘彌埠腆蛛灑暴爹劑誦壁的領(lǐng)副怒怎億酋嚏帛峭哎炔削掩醬蓑奄華倒慘筋魚踩母剛揮趙泉胃奔靳鑲服錫融入腸擋鄂德鐳筷瞻戰(zhàn)撞緊歸放輩摩室哨瘴餾廊陣催隅脾韋蔡啄誨憑詣爾咖挑貞咽挺幼核沃由選牢妝鷗即宅拜狐氓筑虛房肌破碉筑遼援捧慚結(jié)蘿餒憊技咒弱顴血二券次鍋俗太霖質(zhì)虱莢秀紙柴臃懇旭際通硬屈孔醞糯頤偉刮突煌本掣叁虐務(wù)淆音磐帕搗銜悟孜枚煥矗豆弊蠢酒辨題荔鳥辱漲單收拼邯木尤烷匈飲鏡足甫圍蘆敗紉褲蠅俏濱補(bǔ)愉醫(yī)哲蟬斑垮瑯掩齊魯理工學(xué)院課程設(shè)計(jì)（論文）

4、年處理70萬m3丙酮吸收塔的設(shè)計(jì)課程名稱課程設(shè)計(jì)姓 名李巖班 級(jí)2015級(jí)化學(xué)工程與工藝（專升本)學(xué) 號(hào)201530714016學(xué) 院化學(xué)與生物工程專 業(yè)化學(xué)工程與工藝指導(dǎo)教師解婭男論文評(píng)分2016 年 6 月 10 日 設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)題目 分離丙酮空氣混合氣體常壓填料吸收塔的工藝二、設(shè)計(jì)條件： 原料氣組成：丙酮空氣二元混合氣體，丙酮含量8.5 %（體積分?jǐn)?shù)），進(jìn)塔混合氣溫度為40 ，要求丙酮回收率95 %以上 年處理量：3500m3/h 操作條件：連續(xù)常壓操作 年工作日：300天 工作地點(diǎn)：臨沂市 吸收劑：軟水設(shè)計(jì)要求：（1）完成設(shè)計(jì)說明書一份，字?jǐn)?shù)在6000字以上（2）完成吸收塔工藝條

5、件圖一張三、設(shè)計(jì)說明書的內(nèi)容 1.吸收流程的確定 2.亨利常數(shù)m、傳質(zhì)阻力系數(shù)的確定 3.工藝計(jì)算：包括物料衡算、最小氣液比和實(shí)際氣液比 4.塔工藝尺寸計(jì)算：包括塔徑、塔高 5.塔板流體力學(xué)校核：包括壓降、液泛 6.繪制吸收流程圖、塔結(jié)構(gòu)示意圖 7.主題設(shè)備設(shè)計(jì)以及說明 8.附屬設(shè)備的選擇（冷卻器、加熱器等） 9.參考文獻(xiàn)符號(hào)說明符號(hào)符號(hào)名稱單位e亨利系數(shù)atm氣體的粘度pa/sm平衡常數(shù)水的密度和液體密度之比g重力加速度m2/s氣體和液體的密度kg/m3wg,wl氣體和液體的質(zhì)量流量kg/s氣相總體傳質(zhì)系數(shù)kmol/(m3·s)z填料層高度m氣相總傳質(zhì)單元高度m氣相總傳質(zhì)單元數(shù)以分

6、壓差表示推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)以分壓差表示推動(dòng)力的氣膜傳質(zhì)系數(shù)h溶解度系數(shù)以摩爾濃度差表示推動(dòng)力的液摩爾傳質(zhì)系數(shù)氣體通過空塔截面的質(zhì)量流速溶質(zhì)在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)目 錄摘要1關(guān)鍵詞1abstract:1keywords11.1 吸收技術(shù)概況21.2 吸收設(shè)備的發(fā)展21.3 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用32、 填料塔的結(jié)構(gòu)及填料特性32.1 填料塔的結(jié)構(gòu)32.2 填料特性的評(píng)價(jià)32.3 幾種常用填料43、設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)53.1. 原料53.2. 產(chǎn)品要求53.3. 操作壓力：常壓53.4. 物性參數(shù)53.4.1 液相物性的數(shù)據(jù)53.4.2 氣相物性的數(shù)據(jù)53.4.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)64、物料計(jì)算64

7、.1 進(jìn)塔混合氣中各組分的量64.2 混合氣進(jìn)出塔的組成64.3 混合氣進(jìn)出塔的組成74.4 出塔混合氣量74.5 塔底吸收液濃度74.6 操作線75、熱量衡算76、氣液平衡曲線87、吸收劑（水）的用量98、尺寸計(jì)算98.1 塔徑計(jì)算98.2 填料層高度計(jì)算118.3計(jì)算128.4傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算128.5填料層高度z計(jì)算139、填料吸收塔的附屬設(shè)備139.1 填料支承板139.2 填料壓板和床層限制板139.3 氣體進(jìn)出口裝置和排液裝置1310、填料塔的設(shè)計(jì)結(jié)果概要13課程設(shè)計(jì)總結(jié)15丙酮吸收塔的設(shè)計(jì)摘要：氣液兩相的分離是通過它們密切的接觸進(jìn)行的，在正常操作下，氣相為連續(xù)相而液相為分散相，氣相

8、組成呈連續(xù)變化，氣相中的成分逐漸被分離出來，屬微分接觸逆流操作過程。填料塔具有較高的分離效率，因此根據(jù)丙酮和空氣的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)分析，應(yīng)該采用填料塔來分離氣相中的丙酮。本次設(shè)計(jì)任務(wù)是針對(duì)二元物系的吸收問題進(jìn)行分析、設(shè)計(jì)、計(jì)算、核算、繪圖，是較完整的吸收設(shè)計(jì)過程，并通過對(duì)填料塔及其填料的計(jì)算，可以得出填料塔和填料及附屬設(shè)備的各種設(shè)計(jì)參數(shù)。關(guān)鍵詞：水；丙酮；吸收；填料塔；design of acetone absorption towerabstract: the separation of gas-liquid two-phase is in close contact with them,

9、 in normal operation, the gas phase as the continuous phase and the liquid phase is dispersed phase, gas phase composition showed a continuous change of gas phase composition has been isolated, belonging to differential contact countercurrent process. the separation efficiency of the packing tower i

10、s high, so according to the analysis of physical properties and chemical properties of acetone and air, should use acetone gas phase separation filler tower. the task of this design is to solve the problem of absorption of two yuan of system analysis, design, calculation, calculation, drawing, is a

11、complete absorption design process, and through the calculation of packing column and packing, various design parameters can be obtained and the filler packing tower and ancillary equipment.keywords：water; acetone; absorption; packed column1. 緒論 業(yè)中，經(jīng)常需將氣體混合物中的各個(gè)組分加以分離，其目的是：(1):回收或捕獲氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品

12、； (2): 除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理；或除去工業(yè)放空尾氣中的有害物，以免污染大氣。實(shí)際過程往往同時(shí)兼有凈化與回收雙重目的。氣體混合物的分離，總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的差異而進(jìn)行的。根據(jù)不同性質(zhì)上的差異，可以開發(fā)不同的分離方法。吸收操作僅為其中之一，它根據(jù)混合物各組分某種溶劑中溶解度的不同而達(dá)到分離的目的。1.1 吸收技術(shù)概況 在化工生產(chǎn)中所處理的原料、中間產(chǎn)物、粗產(chǎn)品等幾乎都是混合物，而且大部分是均相物系。為了進(jìn)一步加工和使用將這些混合物分離為較純凈或者幾乎純態(tài)的物質(zhì)。對(duì)于均相物系必須要造成一個(gè)兩項(xiàng)物系，利用遠(yuǎn)物系中各組分間某物

13、性的差異而使其中某個(gè)組分從一相轉(zhuǎn)到另一相，以達(dá)到分離的目的。 分離混合物是液體接觸，氣體中的一個(gè)或者幾個(gè)組分溶解于液體中，不能溶解的組分仍保留在氣相中，于是得到了分離。這種利用各組分在溶液中溶解度的差異使氣體中不同組分分離的操作稱為吸收。1.2 吸收設(shè)備的發(fā)展 吸收塔是完成吸收操作的設(shè)備，塔設(shè)備的主要作用是為了氣液兩相提供充分接觸的表面，使相間的傳質(zhì)與傳熱過程能夠充分有效的進(jìn)行，并能使接觸之后的氣液兩相及時(shí)分離并不夾帶。 工業(yè)中啥用的吸收塔的主要類型有板式塔、填料塔、湍球塔、噴灑塔和噴射式吸收器等。其中最常用的有填料塔與板式塔。 填料塔是使用最廣泛的一種塔形，填料塔由填料塔內(nèi)件及塔體結(jié)構(gòu)組成。

14、填料塔中裝有如瓷環(huán)之類的填料，氣體接觸在填料中進(jìn)行。它的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)能力大，分離效率高，阻力小，操作彈性大，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易用耐磨腐蝕材料，造價(jià)低。缺點(diǎn)是塔徑大氣液兩相接觸易不均勻，效率低。 板式塔是由一個(gè)圓筒形外殼及其中裝置若干塊水平塔板構(gòu)成，板式塔中裝有篩孔塔板，氣液兩相在塔板上鼓泡進(jìn)行接觸。1.3 吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用 氣體吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用大致有以下幾種: (1)制備液體產(chǎn)品。如用水吸收hcl氣體制備鹽酸等。 (2)分離、凈化或者精制氣體。如用水脫除合成氨原料其中的co2,用丙酮脫除室友裂解氣中的乙炔等。 (3)回收有用物質(zhì)。工藝尾氣中含有一些有價(jià)值的物質(zhì)。通過吸收可以為這些物質(zhì)找到新

15、的用途，如用洗油脫除焦?fàn)t氣中苯、甲苯等芳香烴的操作。 (4)出去工業(yè)尾氣中的有害組分，達(dá)到環(huán)保的目的。例如出去尾氣中的h2s,co2等，以免大氣污染。隨著工業(yè)的發(fā)展要求工業(yè)尾氣中的有害組分的含量越來越少。2、 填料塔的結(jié)構(gòu)及填料特性2.1 填料塔的結(jié)構(gòu) 塔體為一圓筒，筒內(nèi)堆放一定高度的填料。操作時(shí)，液體自塔上部進(jìn)入，通過液體分布器均勻噴灑于塔截面上，在填料表面呈膜狀流下。填充高度較高的填料塔可將填料分層，各層填料之間設(shè)置液體再分布器，收集上層流下的液體，并將液體重新均布于塔截面。氣體自塔下部進(jìn)入，通過填料層中的空隙由塔頂排出。離開填料層的氣體可能夾帶少量液沫，必要時(shí)可在塔頂安裝除沫器。2.2

16、填料特性的評(píng)價(jià) 氣液兩相在填料表面進(jìn)行逆流接觸，填料不僅提供了氣液兩相接觸的傳質(zhì)表面，而且促使氣液兩相分散，并使液膜不斷更新。填料性能可由下列三方面予以評(píng)價(jià)：（1）比表面積a 填料應(yīng)具有盡可能多的表面積以提供液體鋪展，形成較多的氣液接觸界面。單位填充體積所具有的填料表面稱為比表面積a，單位為m2/m3。對(duì)同種填料，小尺寸填料具有較大的比表面積，但填料過小不但造價(jià)高而且氣體流動(dòng)的阻力大。（2）空隙率 在填料塔內(nèi)氣體是在填料間的空隙內(nèi)通過的。流體通過顆粒層的阻力與空隙率密切相關(guān)。為減少氣體的流動(dòng)阻力，提高填料塔的允許氣速（處理能力），填料層應(yīng)有盡可能大的空隙率。對(duì)于各向同性的填料層，空隙率等于填料

17、塔的自由截面百分率。（3）填料的幾何形狀 雖然填料形狀目前尚難以定量表達(dá)，但比表面積、空隙率大致接近而形狀不同的兩種填料在流體力學(xué)與傳質(zhì)性能上可有顯著區(qū)別。形狀理想的填料為氣液兩相提供了合適的通道，氣體流動(dòng)的壓降低，通量大，且液流易于鋪展成液膜，液膜的表面更新迅速。因此，新型填料的開發(fā)主要是改進(jìn)填料的形狀。 此外,理想的填料還需兼顧便于制造、價(jià)格低廉，有一定強(qiáng)度和耐熱、耐腐蝕性能，表面材質(zhì)與液體的潤濕性好等要求。2.3 幾種常用填料 （1）拉西環(huán)拉西環(huán)填料于1914年由拉西（f. rashching）發(fā)明，為外徑與高度相等的圓環(huán)。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上

18、已較少應(yīng)用。 （2）鮑爾環(huán)鮑爾環(huán)填料是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出兩排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，諸舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。 （3）矩鞍填料矩鞍填料 將弧鞍填料兩端的弧形面改為矩形面，且兩面大小不等，即成為矩鞍填料。矩鞍填料堆積時(shí)不會(huì)套疊，液體分布較均勻。矩鞍填料一般采用瓷質(zhì)材料制成，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。目前，國內(nèi)絕大多數(shù)應(yīng)用瓷拉西環(huán)的場(chǎng)合，均已被瓷矩鞍填

19、料所取代。 （4）階梯環(huán)階梯環(huán)填料是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)，可以促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。 （5）金屬環(huán)矩鞍填料金屬環(huán)矩鞍填料 環(huán)矩鞍填料是兼顧環(huán)形和鞍形結(jié)構(gòu)特點(diǎn)而設(shè)計(jì)出的一種新型填料，該填料一般以金屬材質(zhì)制成，故又稱為金屬環(huán)矩鞍填

20、料。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)。 （6）格柵填料格柵填料是以條狀單元體經(jīng)一定規(guī)則組合而成的，具有多種結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。目前應(yīng)用較為普遍的有格里奇格柵填料、網(wǎng)孔格柵填料、蜂窩格柵填料等，其中以格里奇格柵填料最具代表性。 格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。在散裝填料中應(yīng)用較多。3、設(shè)計(jì)條件及主要物性參數(shù)3.1. 原料以丙酮空氣二元體系，進(jìn)料混合氣體含丙酮的體積分?jǐn)?shù)為8.5%3.2. 產(chǎn)品要求 塔頂逸出氣體含丙酮體積分?jǐn)?shù)為0.5%3.3. 操作壓力：常壓3.4. 物性參數(shù)空氣的分子量：29

21、 ；丙酮的分子量：58；水的分子量：18常壓：101.3 kpa ： 操作溫度：40 5 3.4.1 液相物性的數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)6可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，25時(shí) 水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為： = 997.043 kg/m3黏度： =0.8937×10-3 pa·s =3.217 kg/（m2h）表面張力：= 71.97dyn/cm=932731.2kg/h2丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)：=1.276×10-9 m2/s=4.594×10-6 m2/h3.4.2 氣相物性的數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量m=0.10×58+0

22、.90×29= 31.9 g/mol = 31.9 kg/kmol混合氣體的平均密度=1.304（kg/m3）混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得25空氣的粘度為=1.835×10-5pas=0.066 kg/（m2h）丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)：3.4.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)查得有機(jī)物的亨利系數(shù)與溫度的關(guān)系lge=9.171-2040/(t+273)當(dāng)溫度為25時(shí)，亨利系數(shù)為：e=211.5kpa25時(shí)系統(tǒng)的相平衡常數(shù)：m=e/p=211.5/101.3=2.09溶解度系數(shù)為：h=0.2619（kmol/（kpa.m3）4、物料計(jì)算4.1 進(jìn)塔混合氣中各組分的量 近似取塔

23、平均操作壓力為101.3 kpa,故： 混合氣量=273.24 kmol/h 混合氣中丙酮的量=273.24×0.085=23.23 kmol/h =23.23×58=1347.34 kg/h 查附錄，40飽和水蒸氣壓強(qiáng)為5623.4 pa，則相對(duì)濕度為70的混合氣中含水蒸氣量（水氣）/ kmol（空氣十丙酮） 混合氣中水蒸氣含量 13.93×18250.74 kg / h 混合氣中空氣量273.2423.23-10.61239.4 kmol / h 239.4×296942.6kg / h4.2 混合氣進(jìn)出塔的組成 已知0.085,則 4.3 混合氣進(jìn)

24、出塔的組成 若將空氣與水蒸氣視為惰氣，則 惰氣量=239.4 +10.61=250.01 kmol/h kmol（丙酮）/kmol（惰氣） kmol（丙酮）/kmol（惰氣）4.4 出塔混合氣量 出塔混合氣量=250.01+23.23×0.05=290.39 kmol/h4.5 塔底吸收液濃度依物料衡算式：()（）=367.66× = 0.00954.6 操作線依操作線方程式： =x+0.0053y=5.006x+0.00535、熱量衡算 熱量衡算為計(jì)算液相溫度的變化以判明是否為等溫吸收過程。假設(shè)丙酮溶于水放出的熱量全被水吸收，且忽略氣相溫度變化及塔的散熱損失(塔的保溫良好

25、)。查化工工藝算圖第一冊(cè)，常用物料物性數(shù)據(jù)，得丙酮的微分溶解熱(丙酮蒸氣冷凝熱及對(duì)水的溶解熱之和)： =3023010467.5=40697.5 kj/kmol吸收液(依水計(jì))平均比熱容75.366 kj/（kmol·），通過下式計(jì)算對(duì)低組分氣體吸收，吸收液濃度很低時(shí)，依惰性組分及比摩爾濃度計(jì)算較方便，故上式可寫為： 依上式，可在x0.0000.018之間，設(shè)系列x值，求出相應(yīng)x濃度下吸收液的溫度，濃相濃度x變化0.002時(shí)，溫度升高1.08，依此求取平衡線。表1：各液相濃度下的吸收液溫度及相平衡數(shù)據(jù)x/e/kpam（=e/p）y*×103025.00211.52.0880

26、0.00226.08223.92.2104.4200.00427.16236.92.3389.3520.00628.24250.62.47414.8440.00829.32264.92.61620.9280.01030.40280.02.76427.6440.01231.48295.82.92035.0450.01432.56312.43.08443.1770.01633.64329.83.25652.0900.01834.72348.03.43561.839注：（1）與氣相濃度相平衡的液相濃度x10.0162，故取0.017；（2）平衡關(guān)系符合亨利定律，與液相平衡的氣相濃度可用y*mx表示；

27、（3）吸收劑為清水：x0，x0；（4）近似計(jì)算中也可視為等溫吸收。6、氣液平衡曲線當(dāng)t=1545時(shí)，丙酮溶于水其亨利系數(shù)e可用下式計(jì)算： 1ge =9.1712040/（t+273）查常用物料特性數(shù)據(jù)，由前設(shè)x值求出液溫，通過上式計(jì)算相應(yīng)e值，且m=。由=mx求取對(duì)應(yīng)m及x時(shí)的氣相平衡組成。7、吸收劑（水）的用量當(dāng)y1=0.053時(shí)，x1*=0.0162,依下式式計(jì)算最小吸收劑用量=367.66×=1082.6 kmol/hls =1.12.0 ； 取ls=1.7故 ls =1.7×1082.6=1840.4 kmolh =1840.4×18=33128h8、尺寸

28、計(jì)算8.1 塔徑計(jì)算 塔底氣液負(fù)荷大，依塔底條件(混合氣35)，101.325kpa，查表1，吸收液30.13計(jì)算。圖1：通用壓降關(guān)聯(lián)圖 u =（0.60.8） （1）采用eckert通用關(guān)聯(lián)圖法(圖2)計(jì)算泛點(diǎn)氣速 有關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算 塔底混合氣流量vs10226.27+1122.33+270.5111619 kg/h 吸收液流量l3312819.35×0.9×5834138 kg/h 進(jìn)塔混合氣密度×1.15 kg/ (混合氣濃度低，可近 似視為空氣的密度) 吸收液密度995.65 kg/ 吸收液黏度0.7993 mpa·s 經(jīng)比較，選dg50mm塑料鮑爾

29、環(huán)。查化工原理教材附錄可得，其填料因子=120，比表面積a106.4。 關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值 ()1/2 = ()1/2 = 0.100 由圖2查得縱坐標(biāo)值為0.125 即0.2=0.2=0.0135 = 0.125 故液泛氣速= = 3.04 m/s （2）操作氣速 u0.60.6×3.041.82 m/s （3）塔徑 = = 1.379 m = 1379 mm 取塔徑為1.4 m(1400 mm)8.2 填料層高度計(jì)算計(jì)算填料層高度，即：z（1）傳質(zhì)單元高度計(jì)算：=其中=；（化工單元操作及設(shè)備）本設(shè)計(jì)采用計(jì)算填料潤濕面積aw作為傳質(zhì)面積a，依改進(jìn)的恩田式分別計(jì)算及，再合并為和。，而，

30、h=（化工單元操作及設(shè)備）。由于在操作范圍內(nèi)，隨液相組成和溫度的增加，m (e)亦變，故本設(shè)計(jì)分為兩個(gè)液相區(qū)間，分別計(jì)算(i)和(ii)區(qū)間i x0.00950.005 (為(i)區(qū)間ii x0.0050 (為(ii)2.60×kpa , =0.213 =2.27× kpa, =0.244 =1814.76=5.51×10-4 =.p=5.51×10-4×101.3 =0.056 = =1767.79=5.66×10-4 =5.66×10-4×101.3 =0.0578.3計(jì)算= =1.19m= =1.16 m8.

31、4傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算在上述兩個(gè)區(qū)間內(nèi)，可將平衡線視為直線，操作線系直線，故采用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法計(jì)算。兩個(gè)區(qū)間內(nèi)對(duì)應(yīng)的x、y、y*濃度關(guān)系如下：組成iiix0.00950.0050.0050y0.0530.03030.03030.005y*0.02690.0120.01200表2：x,y,y*的關(guān)系表nog=（化工單元操作及設(shè)備）（化工單元操作及設(shè)備） =0.0220 =1.03 m =0.0105 =2.38 m8.5填料層高度z計(jì)算zz1十z2hog（i）nog（i）+ hog（ii）nog（ii）1.19×1.03十1.16×2.383.99 m取25富余量，則完成本設(shè)計(jì)任

32、務(wù)需dg50mm塑料鮑爾環(huán)的填料高度z1.25×3.99 =4.98m。9、填料吸收塔的附屬設(shè)備9.1 填料支承板分為兩類：氣液逆流通過平板型支承板，板上有篩孔或柵板式;氣體噴射型，分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支承板和梁式氣體噴射型支承板。9.2 填料壓板和床層限制板在填料頂部設(shè)置壓板和床層限制板。有柵條式和絲網(wǎng)式。9.3 氣體進(jìn)出口裝置和排液裝置填料塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。對(duì)500mm直徑以下的小塔，可使進(jìn)氣管伸到塔中心位置，管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。對(duì)1.5m以下直徑的塔，管的末端可制 成下彎的錐形擴(kuò)大器。氣體出口既要保

33、證氣流暢通，又要盡量除去夾帶的液沫。最簡(jiǎn)單的裝置是除沫擋板（折板），或填料式、絲網(wǎng)式除霧器。液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。注：（1）本設(shè)計(jì)任務(wù)液相負(fù)荷不大，可選用排管式液體分布器；且填料層不高，可不設(shè)液體再分布器。（2）塔徑及液體負(fù)荷不大，可采用較簡(jiǎn)單的柵板型支承板及壓板。其它塔附件及氣液出口裝置計(jì)算與選擇此處從略。10、填料塔的設(shè)計(jì)結(jié)果概要表三：填料塔的設(shè)計(jì)結(jié)果項(xiàng) 目數(shù) 據(jù)備 注混合氣摩爾流率kmol/h387.01清水密度kg/m3997.025清水摩爾流量kmol/h1840.4清水質(zhì)量流量kg/h33128泛點(diǎn)氣速m/s3.0

34、4泛點(diǎn)率0.6塔徑m1.4噴淋密度m3/m2h22.3全塔填料層壓降pa1955.38吸收劑出口濃度0.0095相平衡常數(shù)2.406x=0.005相平衡常數(shù)2.837x=0.0095氣相濃度對(duì)數(shù)平均值0.0220i：0.00950.005氣相濃度對(duì)數(shù)平均值0.0105ii：0.0050傳質(zhì)單元數(shù)1.03i傳質(zhì)單元數(shù)2.38ii實(shí)際氣速m/s1.82氣相傳質(zhì)單元高度m1.19i氣相傳質(zhì)單元高度m1.16ii填料層高度m4.98課程設(shè)計(jì)總結(jié)1、通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對(duì)從填料塔設(shè)計(jì)方案到填料塔設(shè)計(jì)的基本過程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識(shí)。它相當(dāng)于實(shí)際填料塔設(shè)計(jì)工作的模擬。在課程設(shè)計(jì)過程中

35、，基本能按照規(guī)定的程序進(jìn)行，先針對(duì)填料塔的特點(diǎn)和收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，其間與同學(xué)進(jìn)行幾次方案的討論、修改，再討論、逐步了解設(shè)計(jì)填料塔的基本順序，最后定案。設(shè)計(jì)方案確定后，又進(jìn)行擴(kuò)初詳細(xì)設(shè)計(jì)，并計(jì)算物料守恒，傳質(zhì)系數(shù)，填料層高度，塔高等；最后進(jìn)行塔附件設(shè)計(jì)。2、此次課程設(shè)計(jì)基本能按照設(shè)計(jì)任務(wù)書、指導(dǎo)書、技術(shù)條件的要求進(jìn)行。同學(xué)之間相互聯(lián)系，討論，整體設(shè)計(jì)基本滿足使用要求，但是在設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題。理論的數(shù)據(jù)計(jì)算不難，困難就在于實(shí)際選材，附件選擇等實(shí)際問題。這些方面都應(yīng)在以后的學(xué)習(xí)中得以加強(qiáng)與改進(jìn)。參考文獻(xiàn)1. 匡國柱，史啟才編著. 化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì).化學(xué)工業(yè)出版社,20022. 王明輝編著.化工單元過程課程設(shè)計(jì). 化學(xué)工業(yè)出版社, 20073. 時(shí)鈞,汪國鼎,余國琮,陳敏恒編著.學(xué)工程手冊(cè). 化化學(xué)工業(yè)出版社, 19964. 冷士良,陸清,宋志軒編著. 化工單元操作及設(shè)備. 化學(xué)工業(yè)出版社, 20075. 王紅林,陳礪,編著. 化工設(shè)計(jì). 華南理工大學(xué)出版社, 20056. 涂晉林,吳志泉編著. 化工工業(yè)中的吸收操作. 華南理工大學(xué)出版社, 19947. 潘國昌, 郭慶豐編著. 化工設(shè)備設(shè)計(jì). 清華大學(xué)出版社, 19968. 蔡紀(jì)寧，張秋翔主編. 化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ). 化學(xué)工業(yè)出版社,