化工原理课程设计--水吸收丙酮填料塔设计

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1、 1 目录目录 概述. 2 水吸收丙酮填料塔设计. 3 一 设计任务和操作条件 3 二 设计方案的确定 . 3 三 物料计算 . 3 四 热量衡量 . 4 五 气液平衡曲线 5 六 吸收剂（水）的用量 S L . 6 七 塔底吸收液 1 X. 6 八 操作线 . 6 十 填料层高度计算 . 9 十一 填料层压降计算 . 13 十二 填料吸收塔的附属设备 . 13 十三 填料塔的设计结果概要 . 15 2 概述概述 在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。 其作用实现气液相或液液相之间的充分接触，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

2、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，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于 0.60.7m 以下的 塔径。近年来，随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

3、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。 3 水吸收丙酮填料塔设计水吸收丙酮填料塔设计 一一 设计任务和操作条件设计任务和操作条件 1混合气（空气、丙酮蒸气）处理量 1500mh; 2进塔混合气含丙酮体积分数 1.82%；相对湿度 70%；温度 35； 3进塔吸收剂（清水）的温度为 25； 4丙酮回收率 90%； 5操作压力为常压。 二二 设计方案的确定设计方案的确定 （1）吸收工艺流程 采用常规逆流操作流程流程如下： 流程说明:混合气体进入吸收塔，与水逆流接触后，得到净化气排放；吸收丙酮后的水， 经取样计算其组分的量，若其值符合国家废水排放标准，则直接排

4、入地沟，若不符合，待处 理之后再排入地沟。 三三 物料计算物料计算 （1）进塔混合气中各组分的量 4 近似取塔平均操作压力为 101.3kPa,故： 混合气量=1500（ 273 27335 ） 1 22.4 =59.36kmolh 混合气中丙酮量=59.360.0182=1.08kmolh=1.0858=62.64 h 查附录，35饱和水蒸气为 5623.4Pa，则相对湿度为 70%的混合气中含水蒸气量= 3 5623.40.7 101.3100.75623.4 =0.0404kmol（水气）kmol（空气+丙酮） 混合气中水蒸气的含量= 59.360.0404 10.0404 =2.31k

5、molh=2.3118=41.58 h 混合气中空气量=59.36-1.08-2.31=55.97kmolh=55.9729=1623 h （2）混合气进出塔（物质的量）组成 已知： 1 0.0182y ，则 2 1.08(10.9) 0.00185 55.972.311.08(10.9) y （3）混合气进出塔（物质的量比）组成 若将空气与水蒸气视为惰气，则 惰气量=55.97+2.31=58.28kmolh =1623+41.58=1664.6 h 1 1.08 58.28 Y =0.0185kmol（丙酮）kmol（惰气） 2 1.08(10.9) 58.28 Y 0.00185kmol

6、（丙酮）kmol（惰气） （4）出塔混合气量 出塔混合气量=58.28+1.080.1=58.388kmolh=1670.8 h 四四 热量衡量热量衡量 热量衡量为计算液相温度的变化以判断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热损失（塔保温良好） 。 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） ： 3023010467.540697.5 d H 均 KJKmol 吸收液平均比热容c L =75.366 KJ（Kmol.）,通过下式计算 n t n t= d n-1nn1 txx c L H 均（ -） 对低组分气体吸收，吸收液组成很低时，依惰性组分及比摩尔浓度计算方便，故上式可写 成 ： 5 40697.6 t25 75.366 L X 即可在 X=0.000 * 0.008之间，设系列 X 值，求出相