填料吸收塔設(shè)計（附圖）（總19頁）--本頁僅作為文檔封面，使用時請直接刪除即可----內(nèi)頁可以根據(jù)需求調(diào)整合適字體及大小--;鴛|舲州工毒磨素板帶生院嗨滓XuzhouCollegeofIndustrialTechnology填料吸收塔課程設(shè)計說明書專業(yè)化學(xué)制藥班 級 制藥061班姓 名 XXX班級序號49指導(dǎo)老師XX日期2008-5-18目錄TOC\o"1-5"\h\z前言 2水吸收丙酮填料塔設(shè)計 2一任務(wù)及操作條件 .…. .2二吸收工藝流程的確定 ...2\o"CurrentDocument"三物料計算 3\o"CurrentDocument"四熱量衡算 4\o"CurrentDocument"五氣液平衡曲線 …5\o"CurrentDocument"六吸收劑（水）的用量1^ ...5七塔底吸收液濃度A …….6八操作線 .6\o"CurrentDocument"九塔徑計算 6\o"CurrentDocument"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(shè)備 …….13\o"CurrentDocument"十三課程設(shè)計總結(jié) .15十四主要符號說明 16\o"CurrentDocument"十五參考文獻(xiàn) ..17十六附圖 18塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的形式，可以分為填料塔和板式塔。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬于微分接觸操作。工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求：（1）生產(chǎn)能力大（2）分離效率高（3）操作彈性大（4）氣體阻力小結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備取材面廣等。塔型的合理選擇是做好塔設(shè)備設(shè)計的首要環(huán)節(jié)，選擇時應(yīng)考慮物料的性質(zhì)、操作的條件、塔設(shè)備的性能以及塔設(shè)備的制造、安裝、運轉(zhuǎn)和維修等方面的因素。板式塔的研究起步較早，具有結(jié)構(gòu)簡單、造價較低、適應(yīng)性強、易于放大等特點。填料塔由填料、塔內(nèi)件及筒體構(gòu)成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內(nèi)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(chǎn)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。水吸收丙酮填料塔設(shè)計一任務(wù)及操作條件①混合氣（空氣、丙酮蒸汽）處理量：1249m3/h。②進(jìn)塔混合氣含丙酮％（體積分?jǐn)?shù)）；相對濕度：70%；溫度:35℃；③進(jìn)塔吸收劑（清水）的溫度25℃；④丙酮回收率：90%；⑤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(jìn)塔混合氣中各組分的量近似取塔平均操作壓強為，故:混合氣量=1249(273)X273+351

22.4=/h混合氣中丙酮量=乂=kmol/h三物料計算（l）.進(jìn)塔混合氣中各組分的量近似取塔平均操作壓強為，故:混合氣量=1249(273)X273+351

22.4=/h混合氣中丙酮量=乂=kmol/h=X=/h查附錄，35℃飽和水蒸氣壓強為5623.4Pa,則相對濕度為70%的混合氣中含水蒸氣量=5623.4x0.7=kmol（水氣）/kmol（空氣十丙酮）101.3x1030.7x5623.4混合氣中水蒸氣含量=49.42x0.0404 =/h1+0,0404（《化工單元操作及設(shè)備》P18916-23）=X18=/h混合氣中空氣量=—混合氣進(jìn)出塔的（物質(zhì)的量）成,_ 1.16x(1-0.9))2-46.34+1.92+1.16x(1-0.9)（3）.混合氣進(jìn)出塔（物質(zhì)的量比）組成若將空氣與水蒸氣視為惰氣，則惰氣量=+=/h=1344+=/hY='」6=（丙酮）/kmol（惰氣）48.26v1.16（1-0.9）Y= L=（丙酮）/kmol（惰氣）48.26.出塔混合氣量出塔混合氣量二+X=h二+X=h四熱量衡算熱量衡算為計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）。查《化工工藝算圖》第一冊，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水的溶解熱之和）：H均=30230+=kJ/kmol吸收液（依水計）平均比熱容Cl=kJ/kmol?℃,通過下式計算t=t+Hd均（x-x）

nn-1Cnn-1L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:，二25+406976星

L75.366依上式，可在x=0.000?之間，設(shè)系列x值，求出相應(yīng)x濃度下吸收液的溫度飛計算結(jié)果列于表1第l,2列中。由表中數(shù)據(jù)可見，濃相濃度x變化時，溫度升高。C,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)XtEmY*X103注：（1）氣相濃度｛相平衡的液相濃度X1=，故取xn=；（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；（3）吸收劑為清水，x=0,X=0；（4）近似計算中也可視為等溫吸收。五氣液平衡曲線當(dāng)xV,t=15?45℃時，丙酮溶于水其亨利常數(shù)E可用下式計算：1gE=—[2040/（t十273）]由前設(shè)X值求出液溫/℃,依上式計算相應(yīng)E值，且m=-，分別將相應(yīng)E值及相L P平衡常數(shù)m值列于表1中第3、4列。由y*=mX求取對應(yīng)m及X時的氣相平衡濃度y*,結(jié)果列于表1第5列。根據(jù)X—y*數(shù)據(jù)，繪制X—Y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(dāng)Y1=時,X1*=,計算最小吸收劑用量L^inY—Y0.024-0.0024L=V—i——2—=X =kmol/h（《化工單兀操作及設(shè)備》P204S,minBX*—X 0.00891 216-43a）取安全系數(shù)為，則Ls=X=/h

=X18=3794kg/h七塔底吸收液濃度\依物料衡算式：VB(Y-Y)=LS(X]-X2)

〃 0.024-0.0024x「X礪二八操作線二210.8一二210.8一48.26X+-LlLY=v^X+Y-v^X2B B由上式求得操作線繪于附圖中。九塔徑計算塔底氣液負(fù)荷大，依塔底條件(混合氣35℃),,查表1,吸收液℃計圖2 通用壓降關(guān)聯(lián)圖圖中V\Lr——分別為氣液在流率，/為田,包---分別為，履沼密度，沖，加3兒——液楣血曳品內(nèi)■■——液梅榭賢核止於較，嚴(yán)a47a液：?——檢.本蚪承找理工?普種填料的5面弱于填科性能表中K…歐力國速變，皿,會U舁。Du二（~“J《化工單元操作及設(shè)備》儂616-45)（1）.采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法（圖2）計算泛點氣速uF①有關(guān)數(shù)據(jù)計算塔底混合氣流量V飛=1344++=1446kg/h吸收液流量L'=3794+XX58=3855kg/h進(jìn)塔混合氣密度p=G29?273 X 22.4 273+35=/m3(混合氣濃度低，可近似視為空氣的密度)吸收液密度p=m3L吸收液黏度四L='s經(jīng)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0=120mt,比表面積人=m2/m3②關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值L（為1/2二型（口）1/2V'pL 1446996.7③由圖2查得縱坐標(biāo)值為%2x120115、9.81 996.7 （ ）x0.8543=u2=9.81 996.7故液泛氣速u='-013-=sf10.0137.操作氣速u=u=X=m/s.塔徑3600x0.785x3600x0.785x2.161249m=453mm取塔徑為(=500mm).核算操作氣速12493600x0.785x0.52⑸.核算徑比D/d=500/50=10,滿足鮑爾環(huán)的徑比要求。.噴淋密度校核

依Morris等推專，dV75mm約環(huán)形及其它填料的最小潤濕速率(MWR)為m3/(m?h),由式(4-12)：最小噴淋密度L =(MWR)A=X=m3/(m2-h)噴min因L噴= 3855 2=m3(m-h)996.7x0.785義0.5故滿足最小噴淋密度要求。十填料層高度計算dY計算填料層高度，即dYZ=HogNZ=HogNOG——B—J1KyOY,計算.傳質(zhì)單元高度H計算OGH二一^，其中K=KP|

OGKQ YaGaYa—=—十—（《化工單元操作及設(shè)備》P20916-7）%kGa%本設(shè)計采用（恩田式）計算填料潤濕面積aw作為傳質(zhì)面積a,依改進(jìn)的恩田式分別計算kL及kG，再合并為3和k^。①列出備關(guān)聯(lián)式中的物性數(shù)據(jù)氣體性質(zhì)（以塔底35℃,空氣計）：pg=kg/m3（前已算出）；也=X10-3Pa.s（查附錄）；D=1.09X10-5m2/s（依翻Gilliland式估算）；液體性質(zhì)（以塔底27.16℃水為準(zhǔn)）：pL=kg/m3；旦L=X10-3Pa-s；D^二X10-9m2/s（以D=--（B吁.5T式計算）（《化學(xué)工程手冊》10-89）,式中VL |LlV0.6 ALA為溶質(zhì)在常壓沸點下的摩爾體積，ms為溶劑的分子量，B為溶劑的締合因子。oL71.6X10-3N/m（查化工原理附錄）。氣體與液體的質(zhì)量流速：

3855=kg/(m2.s)3600x0.785x0.52VG'14463600x0.785x0.52—kg/(m2.s)Dg50mm塑料鮑爾環(huán)（亂堆）特性：d=50mm=;A=m2/m33855=kg/(m2.s)3600x0.785x0.52VG'14463600x0.785x0.52—kg/(m2.s)Dg50mm塑料鮑爾環(huán)（亂堆）特性：d=50mm=;A=m2/m3;Oc=40dy/cm—40X10-3N/m;查《化學(xué)工程手冊，第12篇，氣體吸收》，有關(guān)形狀系數(shù)w,w—（鮑爾環(huán)為開孔環(huán)）②依式awat=1-exp(-1.45(0c)0.75=1-exp{(40-10")71.6x10-35.52( 996.7x71.6x10-3x106.4二1-exp｛（）（）—1—exp()=aA— — /故a——w.A—X—m2/m3wA③依式—(0.1-0.055.5， 0 、L2G0.22PLgIL7106.4x0.8543x10-35.52x106.4996.72x9.81（）（）｝K=(工)2/3(旦)i/\3(至)1/3(ad)L “尸l PlDl Pl tp5.5-0.8543x10-3、/8543x10-3x9-8\)2/3( )1/3( )1/353.3x0.8543x10-3 996.7x1.334x10-9996.7—XXXX—X10-4m/s④依式k (^-G-)(：G)i\3(aj—G)(ad)G= a限 p/G rttptG GG1.885x10-5 106.4x1.09x10-520二( 20 )( )1/3( )106.4x1.885x10一5 1.15x1.09x10一5 8.314X308二X10-7)=X10-3kmol/(m2?S?kPa)故ka=ka=X10-4X=X10-2(m/s)kGa=kGa=X10-3X=X10-2kmol/(m2.s.kPa)⑵計算KYaKa=KaP，而—=—十—,H='((《化工單元操作及設(shè)備》YG KGakGa叱叫P18916-21a)。由于在操作范圍內(nèi)，隨液相組成和溫度tL的增加，m(E)亦變，故本設(shè)計分為兩個液相區(qū)間，分別計算Ka(I)和Ka(II)區(qū)間IX=0.0049~(為Ka(I))區(qū)間II X=~0(為Ka(II))由表1知E=2.33X102kPa,H=-Pl^二——9967——二kmol/(m3.kPa)/ /E1Ms2.33x102x18E〃二X102kPa,=E〃二X102kPa,=kmol/(m3.kPa)iiEM "EiiMs2.18x102x18二 1 + 1 KGa(I)9.67x10-2 0.238x1.04x10-21K= =X10-3kmol/(m3.S.kPa)Ga(I)414.34 —Ky(jKg⑴.P=X10-3X=kmol/(m3.S)

KGa(II)9.67x10-+-20.254x9.03x10-=389-2K =X10-3kmol/(KGa(II)9.67x10-+-20.254x9.03x10-=389-2K =X10-3kmol/(m3.S.kPa)KYa(II)=Kg(ii).P=X=kmol/(m3.S)⑶計算HOGHOG(I)48.26/3600MR0.254x0.785x0.52HOG(II)48.26/3600K*?0.26x0.785x0.52（4）.傳質(zhì)單元數(shù)N0G計算在上述兩個區(qū)間內(nèi)，可將平衡線視為直線，操作線系直線，故采用對數(shù)平均推動IIIXz~0YzzY*z~0力法計算N0G。兩個區(qū)間內(nèi)對應(yīng)的X、Y、Y*濃度關(guān)系如下:N=Y1-Y2(《化工單元操作及設(shè)備》P20916-54a)OGAYmAYJY1-Y"J-U(YY*)In(1-1)（《化工單元操作及設(shè)備》P21216-26）（匕一匕*）(0.024-0.0118)-(0.0111-0.004421)1n(0.024-0.0118)

n(0.0111-0.00442)N⑺二(0.024-0.0111)=0G9.16x10-312

A▽ (0.0111-0.00442)—(0.0024—0)AY 二m(II) 1n(0.0111-0.00442)n(0.0024-0)N(II)=(0.0111-0.0024)二0G 4.19x10-33.填料層高度z計算Z=Z1+Z2―⑴NOG⑴+L1⑴）=乂十乂=取25%富余量，則完成本設(shè)計任務(wù)需Dg50mm塑料鮑爾環(huán)的填料層高度z=1.25X=。十一填料層壓降計算取圖2（通用壓降關(guān)聯(lián)圖）橫坐標(biāo)值（前已算出）；將操作氣速u1（=1.425m/s）代替縱坐標(biāo)中的uF查表，DG50mm塑料鮑爾環(huán)（米字筋）的壓降填料因子。=125代替縱坐標(biāo)中的.則縱標(biāo)值為：1.76821.7682x125__911115x(1.15996.7查圖2（內(nèi)插）得AP=24X=m填料全塔填料層壓降A(chǔ)P二X二至此，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(guān)于吸收塔的物料計算總表和塔設(shè)備計算總表此處從略。十二填料吸收塔的附屬設(shè)備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。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。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13口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。對以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴大器。氣體出口既要保證氣流暢通，又要盡量除去夾帶的液沫。最簡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，可采用較簡單的柵板型支承板及壓板。其它塔附件及氣液出口裝置計算與選擇此處從略。14十三課程設(shè)計總結(jié)1、通過本次課程設(shè)計，使我對從填料塔設(shè)計方案到填料塔設(shè)計的基本過程的設(shè)計方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識。它相當(dāng)于實際填料塔設(shè)計工作的模擬。在課程設(shè)計過程中，基本能按照規(guī)定的程序進(jìn)行，先針對填料塔的特點和收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，其間與指導(dǎo)教師進(jìn)行幾次方案的討論、修改，再討論、逐步了解設(shè)計填料塔的基本順序，最后定案。設(shè)計方案確定后，又在老師指導(dǎo)下進(jìn)行擴初詳細(xì)設(shè)計，并計算物料守衡，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。2、此次課程設(shè)計基本能按照設(shè)計任務(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)計基本滿足使用要求，但是在設(shè)計指導(dǎo)過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題。理論的數(shù)據(jù)計算不難，困難就在于實際選材，附件選擇等實際問題。這些方面都應(yīng)在以后的學(xué)習(xí)中得以加強與改進(jìn)。以上足本次課程設(shè)計的指導(dǎo)過程中的心得與體會以及對課程設(shè)計完成情況的總結(jié)，希望在以后的學(xué)習(xí)當(dāng)中能揚長避短，以取得更好的教學(xué)效果。15

十四主要符號說明E—亨利系數(shù)，atm匕一氣體的粘度，Pa/s匕一