1、摘 要 空气-丙酮混合气填料吸收塔设计任务为用水吸收丙酮常压填料塔，即在常压下，从含丙酮 1.82%、相对湿度 70%、温度 35的混合气体中用 25的吸收剂清水在填料吸收塔中吸收回收率为 90%丙酮的单元操作。设计主要包括设计方案的确定、 填料选择、工艺计算等内容，其中整个工艺计算过程包括确定气液平衡关系、确定吸收剂用量及操作线方程、填料的选择、 确定塔径及塔的流体力学性能计算、填料层高度计算、附属装置的选型以及管路及辅助设备的计算，在设计计算中采用物料 衡算、亨利定律以及一些经验公式，该设计的成果有设计说明书和填料吸收塔的装配图及其附属装置图。 水吸收丙酮填料塔设计 第一章 任务及操作条件
2、 混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：1500m3/h 进塔混合气含丙酮 1.82(体积分数)；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； 操作压强：常压操作。 第二章 设计方案的确定 1 设计方案的内容 （1） 流程方案的确定 常用的吸收装置流程主要有逆流操作、并流操作、吸收及部分再循环操作、多塔串联操作、串联并联操作，根据设计任务、 工艺特点，结合各种流程的优缺点，采用常规逆流操作的流程，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收及利用 率高。 （2 ） 设备方案的确定 本设计要求的是选用填料吸收塔，填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，它的结构和
3、安装比板式塔简单。它的底部有 支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌或乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液 体均匀喷洒在填料层上。 图 1.1 常规逆流操作流程图 （3） 流程布置 吸收装置的流程布置是指气体和液体进出吸收塔的流向安排。本设计采用的是逆流操作，即气相自塔底进入由塔顶排出，液 相流向与之相反，自塔顶进入由塔底排出。逆流操作时平均推动力大，吸收剂利用率高，分离程度高，完成一定分离任务所 需传质面积小，工业上多采用逆流操作。 （4） 收剂的选择 吸收剂性能的优劣是决定吸收操作效果的关键之一，吸收剂的选择应考虑以下几方面： (1)溶解度: 吸收剂对溶质的
4、溶解度要大，以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。 (2)选择性: 吸收剂对溶质组分有良好的溶解能力，对其他组分不吸收或甚微。 (3)挥发度：操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收和再生过程中的挥发损失。 (4)粘度: 吸收剂在操作温度下粘度要低，流动性要好，以提高传质和传热速率。 (5)其他： 所选用的吸收剂尽量要无毒性、无腐蚀性、不易爆易燃、不发泡、冰点低、廉价易得及化学性质稳定 一般来说，任何一种吸收剂都难以满足以上所有要求，选用是要针对具体情况和主要因素，既考虑工艺要求又兼顾到经济合 理性。 （5） 操作温度和压力的确定 (1) 温度: 低温利于吸收，但温度的底限应由吸收系统决定，本设计
5、温度选 25 (2) 压力：加压利于吸收，但压力升高操作费用、能耗增加，需综合考虑，本设计采用常压。 第三章 填料的选择 1 填料的种类和类型 工业上填料按形状和结构可分为散装填料和规整填料两类： （1） 颗粒填料 以随机的方式堆积在塔内，以下是几种典型的散装填料： 拉西环填料 最早的工业填料，但因性能较差，目前工业上已经很少使用 鲍尔环填料 是在拉西环基础上的改进，利用率有了很大提高 阶梯环填料 对鲍尔环的改进，为目前所使用的环形填料最为优良的一种 弧鞍 填料 一般采用瓷质材料，易碎，工业中不常用 环矩鞍填料 集环型与鞍型优点，是工业应用最广的一种金属散装填料 （2） 规整填料 以一定的几何
6、形状，整齐堆砌，工业用多为波纹填料，其优点是结构紧凑、传质效率高、处理量大，但不易处理粘度大或有 悬浮物的物料，且造价高。 2 填料类型的选择 根据分离工艺的要求，考虑以下因素： (1)传质效率 在满足工艺条件的前提下，选用传质效率高，即 HETP(或 HTU)低的填料。 (2)通量 保证较高的传质传质效率前提下，选用有较高泛点或气相动能因子的填料。 (3)填料层压降 压降越小，动力耗费越少，操作费用越小。 (4)操作性能 填料具有较大操作弹性，且具有一定的抗污堵、抗热敏能力等。 3 填料规格的选择 (1)散装填料 常用主要有 N D 16、 N D 25、 N D 38、 N D 50、 N D 76 等几种规格。 一般推荐： D 300 时，选 25mm的填料；300 900m mDm m 时，选 2538mm的填料; 900Dm m 时，选用50 70m m 的填料，但一般大塔中常用50m m的填料。 (2)规整填料 从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，既考虑工艺要求又兼顾 到经济合理性。 4
