1、設(shè)計任務(wù)書（一） 設(shè)計題目試設(shè)計一座吸收塔，用于脫除混于空氣中的CO2，混合氣體的處理為3500m3/h,其中CO2 3。要求二氧化碳吸收率為90%，采用清水進(jìn)行吸收。（二） 操作條件常壓，28（三） 填料類型選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選（四） 設(shè)計內(nèi)容1、 吸收塔的物料衡算2、 吸收塔的工藝尺寸計算3、 填料層壓降的計算4、 吸收塔接管尺寸的計算5、 繪制吸收塔的結(jié)構(gòu)圖6、 對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論7、 參考文獻(xiàn)8、 附表目錄一、概述4二、計算過程41. 操作條件的確定41.1吸收劑的選擇.41.2裝置流程的確定.41.3填料的類型與選擇41.4操作溫度與壓力的確定42. 有關(guān)

2、的工藝計算52.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)52.2物料衡算62.3填料塔的工藝尺寸的計算62.4填料層降壓計算11 2.5吸收塔接管尺寸的計算.12 2.6附屬設(shè)備 .12三、評價.13四、參考文獻(xiàn).13五、附表14一、 概述填料塔不但結(jié)構(gòu)簡單，且流體通過填料層的壓降較小，易于用耐腐蝕材料制造，所以它特別適用于處理量小，有腐蝕性的物料及要求壓降小的場合。液體自塔頂經(jīng)液體分布器噴灑于填料頂部，并在填料的表面呈膜狀流下，氣體從塔底的氣體口送入，流過填料的空隙，在填料層中與液體逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)。因氣液兩相組成沿塔高連續(xù)變化，所以填料塔屬連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備。二、 設(shè)計方案的確定(一) 操作條件的確定11吸收

3、劑的選擇 因為用水作吸收劑，同時CO2不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?2裝置流程的確定 用水吸收CO2屬于中等溶解度的吸收過程，故為提高傳質(zhì)效率，選擇用逆流吸收流程。13填料的類型與選擇 用不吸收CO2的過程，操作溫度低，但操作壓力高，因為工業(yè)上通常選用塑料散裝填料，在塑料散裝填料中，塑料階梯填料的綜合性能較好，故此選用DN聚丙烯塑料階梯環(huán)填料。14操作溫度與壓力的確定 28，常壓（二）填料吸收塔的工藝尺寸的計算 21基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù) 對于低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取水的物性數(shù)據(jù) 查得，301K時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度=998.2kg/m 粘度=0.83610-3Pas=3

4、.0kg/(mh) 表面張力=72.6dyn/cm=kg/h3 CO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為DL =1.7710-9m2/s=6.37210-6m2/h 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為Mvm=yiMi=0.03440.9729=29.45混合氣體的平均密度vm= 1.192kg/m3 混合氣體粘度近似取空氣粘度，手冊28空氣粘度為 V=1.7810-5Pas=0.064kg/(mh) 查手冊得CO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 DV=1.810-5m2/s=0.065m2/h 由手冊查得28時CO2在水中的亨利系數(shù)E=180kPa 相平衡常數(shù)為m= 溶解度系數(shù)為H=2.2物料衡算 進(jìn)塔氣相摩爾比為

5、Y1= 出塔氣相摩爾比為Y2=0.03110%=0.0031 進(jìn)塔惰性氣相流量為V= 該吸收過程為低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比按下式計算，即（ 對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液組成為X2=0 （ 取操作液氣比為L/V=1.5L/V=1.51.603=2.4045 L=2.4045137.464=330.532kmol/h V(Y1-Y2)=L(X1-X2) X1=2.3填料塔的工藝尺寸計算 塔徑計算 采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速 氣相質(zhì)量流量為 WV=35001.192=4172kg/h 液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算 即WL=330.53218.02=5956.19kg/h

6、 Eckert通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)為 查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖得 查表（散裝填料泛點填料因子平均值）得 取u=0.8uF=0.82.385=1.908m/s 由0.8056m 圓整塔徑，取D=1.0m 泛點率校核 u= =51.93(在允許范圍內(nèi)) 填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核，取最小潤濕速率為 （LW）min=0.08m3/mh 查塑料階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)表得： 型號為DN25的階梯環(huán)的比表面積 at=228 m2/m3 Umin=(LW)minat=0.08228=18.24m3/m2h U= 經(jīng)校核可知，塔徑D=1000mm不合理 經(jīng)反復(fù)校核仍得不出合理的D值 經(jīng)綜合考慮，取操作液氣比為 L=24.

7、045137.464=3305.32kmol/h X1= 此時氣相質(zhì)量流量為WV=35001.192=4172kg/h 此時液相質(zhì)量流量為WL=3305.3218.02=59561.9kg/h Eckert通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)為 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得 改選型號為D38的階梯環(huán) 查表（散裝填料泛點填料因子平均值）得 取u=0.8uF=0.81.475=1.180m/s 由1.024m 圓整塔徑，取D=1.2m 泛點率校核 u= =72.88(在允許范圍內(nèi)) 填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核，取最小潤濕速率為 （LW）min=0.08m3/mh 查塑料階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)表得： 型號為DN38的階梯環(huán)的比表

8、面積 at=132.5m2/m3 Umin=(LW)minat=0.08132.5=10.6m3/m2h U= 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑先用D=1200mm合理填料層高度計算 Y=mX1=1.780.00116=0. Y=mX2=0 脫因系數(shù)為 S= 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG= = =2.412 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算 查常見材質(zhì)的臨界表面張力值表得 c=33dyn/cm=kg/h2 液體質(zhì)量通量為 =0.4397吸收系數(shù)由下式計算 質(zhì)量通量為 = 0.23766.050.9380.0034= 0.0505kmol/(m3hkPa) 吸收系數(shù)由下式計算 =1.4252m/

9、h 查常見填料的形狀系數(shù)表得 u/uF=72.8850 得 得 HOG=Z=HOGNOG=0.13852.412=0.3341m得Z=1.50.3341=0.50115m取填料層高度為Z=2m查散裝填料分段高度推薦值表對于階梯環(huán)填料 hmax6m取h/D=8 則h=81200=9600mm計算得填料層高度為2000mm，故不需分段2.4填料層壓降計算散裝填料的壓降值可由?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算。計算時，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)值。再根據(jù)操作空塔氣速U用有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計算壓降時，所需填料

10、因子與液體噴淋點密度有關(guān)，為了工程計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關(guān)的壓降填料因子平均值。埃克特通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)為=0.468查散裝填料壓降填料因子平均值表得查通用關(guān)聯(lián)圖得：P/Z=298.6Pa/m填料層壓降為P=298.61=298.6Pa查此圖時，一定要看好，最好用兩個直角板找到橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的交點，在估計出合理的等壓線數(shù)值。2.5吸收塔接管尺寸計算 一般管道為圓形，d為內(nèi)徑，水流速為0.53m/s 常壓下氣體流速 1030m/s 則氣體進(jìn)口直徑 氣體出口直徑 d2=d1=203mm 噴液進(jìn)口直徑 噴液出口直徑 d4=d3=205.5mm 排液口直徑 d5=d3/2=102.75mm2

11、.6附屬設(shè)備 （1）本設(shè)計任務(wù)液相負(fù)荷不大，可選用排管式液體分面器，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。三、評價 設(shè)計中問題的評價：1、 對于吸收塔基本尺寸的確定以及數(shù)據(jù)來源，物性參數(shù)，合適取值范圍的確定要按具體的實際設(shè)計情況來定。2、 對于吸收塔填料裝置的材料屬性，以及經(jīng)濟(jì)效益要綜合考慮工藝的可能性又要滿足實際操作標(biāo)準(zhǔn)。3、 對于吸收塔的溫度的確定，由吸收的平衡關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度，對于壓力的確定，選擇常壓，減少工作設(shè)備的負(fù)荷。設(shè)計體會 剛拿到任務(wù)說明書時，一臉茫然，大家都是第一次接觸到這個陌生的東西，面對大量繁

12、瑣的計算，我的頭都大了，其中我得了一個很不合理的數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)查找，才發(fā)現(xiàn)前面有個小數(shù)點弄錯了，我深深體會到了科學(xué)需要的嚴(yán)謹(jǐn)性。在設(shè)計課程報告時，要輸入大量的公式，我自學(xué)了一點公式編輯器的知識，感覺它非常有用，今后有時間還得好好學(xué)學(xué)。我會好好對待以后的每一次設(shè)計，讓老師滿意。希望老師對我這次的表現(xiàn)認(rèn)可。四、參考文獻(xiàn)1、化學(xué)工程手冊編輯委員會，化學(xué)工程手冊氣液傳質(zhì)設(shè)備2、賈紹義，紫誠敬化工原理課程設(shè)計天津大學(xué)出版社，20023、劉乃鴻等現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南天津，中國石化出版社19984、徐崇嗣等塔填料產(chǎn)品及技術(shù)手冊北京，化學(xué)工業(yè)出版社19955、姚玉英化工原理，下冊天津大學(xué)出版社1999五，附表 埃克特通用關(guān)圖 填料名稱規(guī)格（直徑高厚）/mm材質(zhì)及堆積方式比表面積/m2.m3空隙率/m3/m3濕填料因子/m-1階梯環(huán)2512.5