填料吸收塔設計(附圖)范例2

1、實用文案填料吸收塔課程設計說明書專班姓業(yè)級名班 級 序 號指 導 老 師日期標準文檔目錄前 言.2水吸收丙酮填料塔設計.2一 任務及操作條件.2二 吸收工藝流程的確定.2三 物料計算3四 熱量衡算.41五 氣液平衡曲線.5六 吸收劑(水)的用量Ls.5七 塔底吸收液濃度X .61八 操作線.6九 塔徑計算6十 填料層高度計算.9十一 填科層壓降計算.13十二 填料吸收塔的附屬設備.13十三 課程設計總結.15十四 主要符號說明.16十五 參考文獻.17十六 附圖182前 言接觸部件的形式，可以分為填料塔和板式塔。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬操作彈性大（4）氣體阻力小結構簡單、設備取材面

2、廣等。塔型的合理選擇是做好塔設備設計的首要環(huán)節(jié)，選擇時應考慮物料的性質、操作的條件、塔設備的性能以及塔設備的制造、安裝、運轉和維修等方面的因素。板式塔的研究起步較早，具有結構簡單、造價較低、適應性強、易于放大等特點。填料塔由填料、塔內件及筒體構成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點：生產能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點。一 任務及操作條件混合氣(空氣、丙酮蒸汽)處理量： 1249。3/m h進塔混合氣含丙酮 2.34(體積

3、分數)；相對濕度:70；溫度:35；進塔吸收劑(清水)的溫度 25；丙酮回收率：90；3操作壓力為常壓。二 吸收工藝流程的確定采用常規(guī)逆流操作流程流程如下。三 物料計算(l). 進塔混合氣中各組分的量近似取塔平均操作壓強為2731混合氣量 1249（） 49.42kmolh2733522.4混合氣中丙酮量49.420.0213 1.16 kmolh 1.1649.4267.28kgh查附錄，35飽和水蒸氣壓強為70的混合5623.40.7氣中含水蒸氣量=0.0404 101.310 0.75623.4349.420.0404混合氣中水蒸氣含量16-23）P18910.040441.921834

4、.56kgh混合氣中空氣量49.421.16-1.9246.34kmolh46.34291344kgh(2)混合氣進出塔的（物質的量）成y 0.0234,則11.16y =0.00242 46.341.921.16若將空氣與水蒸氣視為惰氣，則惰氣量46.34十1.9248.26kmolh134434.561378.56kghY =0.024kmol(丙酮)/kmol(惰氣)1Y =0.0024kmol(丙酮)/kmol(惰氣)248.26出塔混合氣量=48.26+1.160.1=48.376kmol/h=1378.56+67.280.1=1385.3kg/h四 熱量衡算的熱量全被水吸收，且忽略

5、氣相溫度變化及塔的散熱損失(塔的保溫良好)。查化工工藝算圖第一冊，常用物料物性數據，得丙酮的微分溶解熱 (丙酮蒸氣冷凝熱及對水的溶解熱之和)：=3023010467.5=40697.5kJkmolHd均吸收液(依水計)平均比熱容C 75.366 kJkmol，通過下式計算L5Ht t （x ）d均nn1CnL對低組分氣體吸收，吸收液濃度很低時，依惰性組分及比摩爾濃度計算較方便，故上式可寫為：40697.675.366t 25LX依上式，可在 之間，設系列x 值，求出相應x 濃度下吸收液的溫度t ，計算結果列于表1 第 l 列中。由表中數據可見，濃相濃度x 變化 0.001 時，溫L度升高 0.

6、54，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據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 相平衡的液相濃度X272.27 2.9090.0049，故取24.192X 0.009；11n（2）平衡關系符合亨利

7、定律，與液相平衡的氣相濃度可用y*mX表示；（3）吸收劑為清水，x0，X0；（4）近似計算中也可視為等溫吸收。五 氣液平衡曲線當x0.01，t1545時，丙酮溶于水其亨利常數E可用下式計算：1gE9.1712040(t十273)E由前設 X 值求出液溫t ，依上式計算相應E值，且m ，分別將相應 E 值及PL相平衡常數m值列于表1中第列。由y mX求取對應m及X時的氣相平衡濃*度y ，結果列于表1第5列。*根據Xy 數據，繪制XY平衡曲線OE如附圖所示。*六 吸收劑(水)的用量 Ls由圖1查出，當Y 0.024時,X =0.0089,計算最小吸收劑用量*L11S,minY Y0.024-0.0

8、0240.0089=48.26117.1 LSV12X *XB12備P204 16-43a）取安全系數為1.8，則Ls1.8117.1210.8kmolh210.8183794kg/h七 塔底吸收液濃度 X1依物料衡算式：7V (Y Y L （X X ）B12S120.024-0.0024210.8=0.0049X =48.261八 操作線依操作線方程式LLX+0.0024Y X Y X =SSV2V2BBY=4.368X+0.0024由上式求得操作線繪于附圖中。九 塔徑計算 27.16計8圖 2 通用壓降關聯圖算。VD u =（0.60.8）u SFu4P206 16-45）（1）.采用 E

9、ckert 通用關聯圖法(圖 2)計算泛點氣速u有關數據計算F塔底混合氣流量 V 134467.2834.561446kghS9吸收液流量L37941.160.9583855kgh29273進塔混合氣密度氣的密度)3m G 27335吸收液密度 996.7kg/m3L吸收液黏度 L經比較，選DG50mm塑料鮑爾環(huán)(米字筋)。查化工原理教材附錄可得，其填料因子 =120 ，比表面積A106.4/m1m2m3關聯圖的橫坐標值L3855 ( ) =() =0.0901/2G 1/2V1446 L由圖2查得縱坐標值為0.13221.15FF即0.2= =0.01370.2 u（ （G=0.132Lg

10、L9.81 996.7F故液泛氣速u =3.08m/sF(2)操作氣速u0.7u 0.73.08 2.16 m/sF(3).塔徑V=0.453 m=453mmD =S2.16u4取塔徑為0.5m(500mm)(4)核算操作氣速1249U=1.768m/suF36000.785210(5)核算徑比D/d500/5010，滿足鮑爾環(huán)的徑比要求。(6)噴淋密度校核依Morris約環(huán)形及其它填料的最小潤濕速率(MWR)為0.08m3最小噴淋密度（MWR）A0.08106.48.512 m3/(m2h)L噴minL因19.7m /(mh)3噴2996.70.5故滿足最小噴淋密度要求。十 填料層高度計算計

11、算填料層高度，即VZ YH NB1K Y Y* Y2(1)傳質單元高度H 計算OGV，其中H =OGK =K P|BK YaGa111 P209 16-7）Kk本設計采用（恩田式）計算填料潤濕面積 a 作為傳質面積 a，依改進的恩田式分w別計算k 及k ，再合并為k 和k 。LGLaGa列出備關聯式中的物性數據氣體性質(以塔底35，101.325kPa空氣計)： 1.15 kg/m3 (前已算出)；GG0.01885 s (查附錄)；D 109 m /s（依翻Gilliland式估算)；352G液體性質(以塔底2716水為準)：3 996.7 kg/ ； 0.8543m3LL117.4*10

12、（m） T120.5 10-89)，D =1.344 m /s Ds92VLL0.6LA式中V 為溶質在常壓沸點下的摩爾體積，m 為溶劑的分子量， 為溶劑的締合因子。AsL716103Nm(查化工原理附錄)。氣體與液體的質量流速：3855L =5.5kg/（m .s）2G36000.78520.52V =2.0kg/（m .s）2GDg50 塑 料 鮑 爾 環(huán) ( 亂 堆 ) 特 性 ： d 50mm 0.05m;A p106.4N/m;查化學工程手冊，第12m /m ; =40dy/cm=4010-323C 有關形狀系數 ， =1.45（鮑爾環(huán)為開孔環(huán)）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)計算K aY111L P189K aK aPKkYGSt L兩個液相區(qū)間，分別計算K aK a(II)GG區(qū)間I X000490.002(為K a(I)G區(qū)間II X0.0020 (為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)計算HOGV48.26/=0.269m=0.263mH=BK aY IOG(I)0.52V48.26/=H=BK a OG(II)0.260.52Y II(4)傳質單元數N 計算OG在上述兩個區(qū)間內，可將平衡線視為直線，操作線系直線，故采用對數平均推動力法計算N 。兩個區(qū)間內對應的X、Y、Y

17、*濃度關系如下：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填料層高度z計算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，則完成本設計任務需Dg50mm 塑料鮑爾環(huán)的填料層高度z1250.93=1.2m。十一 填料層壓降計算取圖2(通用壓降關聯圖)橫坐標值0.105(前已算出)；將操作氣速u代替縱坐標中的u 查表，DG50mm 塑料鮑爾環(huán)(米字筋)的壓降填料因子 125 代替F縱坐標中的則縱標值為：15 2)(0.8543) =0.0310.2查圖 2(內插)得P=249.81=235.4Pa/m 填料全塔填料層壓降 P =1.2235.4=282.5Pa至此，吸收塔的物科衡算、塔徑、填料層高度及填料層壓降均已算出。關于吸收塔的物料計算總

19、表和塔設備計算總表此處從略。十二 填料吸收塔的附屬設備1、填料支承板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。2、填料壓板和床層限制板在填料頂部設置壓板和床層限制板。有柵條式和絲網式。3、氣體進出口裝置和排液裝置 500mm 直 45 度向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉向上。對 1.5m 以下直徑的塔，管的末端可制 成下彎的錐形擴大器。氣體 或填料式、絲網式除霧器。液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。16體再分布器。出口裝置計算與選擇此處從略。17十三 課程設計總結1、通過本次課程設計，使我對從填料塔設計方案到填料塔設計的基本過程的設計方法、步驟、思路、有一定的了解與認識。它相當于實際填料塔設計工作的模擬。在課程設計過程中，基本能按照規(guī)定的程序進行，先針對填料塔的特點和收集、調查有關資料，然后進入草案階段，其間與指導教師進行幾次方案的討論、修改，再討論、逐步了解設計填料塔的基本順序，最后定案。設計方案確定后，又在老師指導下進行擴初詳細設計，并計算物料守衡，傳質系數，填料層高度，塔高等；最后進行塔附件設計。2、此次課程設計基本能按照設計任務書、指導書、技術條件的要求進行。同學之間相互聯系，討論，整體設計基本滿足使用要求，但是在設計指導過程中也發(fā)現一些問題。理論的數據計算不難，困難就在于實際選材，附件選擇