水吸收丙酮填料塔设计

— 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%、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。

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| 目录 摘 要 ............................................................ I ~ 水吸收丙酮填料塔设计 .............................................. 1

第一章 任务及操作条件 ............................................ 1 第二章 设计方案的确定 ............................................ 2 设计方案的内容 ................................................ 2 流程方案的确定............................................. 2 设备方案的确定............................................. 2 流程布置 ....................................................... 3 收剂的选择 .................................................... 3

; 操作温度和压力的确定 .......................................... 3

第三章 填料的选择 ................................................ 4 填料的种类和类型 ................................................ 4 颗粒填料................................................... 4 规整填料................................................... 4 填料类型的选择 ................................................ 4 填料规格的选择 .................................................. 5 填料材质的选择 .................................................. 5

- 第四章 工艺计算 .................................................. 6

物料计算 ....................................................... 6 进塔混合气中各组分的量...................................... 6 混合气进出塔的摩尔组成..................................... 6 混合气进出塔摩尔比组成..................................... 7 出塔混合气量................................................ 7 气液平衡关系 .................................................... 7

吸收剂(水)的用量sL ............................................ 7 ， 塔底吸收液浓度1X ............................................. 8 操作线 ........................................................ 8 塔径计算 ...................................................... 8

采用Eckert通用关联图法计算泛点气速Fu ....................... 8 操作气速的确定............................................. 9 塔径的计算................................................. 9 核算操作气速.............................................. 10 核算径比.................................................. 10

… 喷淋密度校核.............................................. 10

单位填料程压降（pZ）的校核 ............................... 10 填料层高度的确定 ............................................. 11 传质单元高度OGH计算...................................... 11

计算YKa.................................................. 13 计算OGH.................................................. 13 传质单元数OGN计算 ........................................ 13 填料层高度z的计算........................................ 14 > 填料塔附属高度的计算........................................ 14

第五章 填料吸收塔的附属设备 ..................................... 15 填料支承板 ................................................... 15 填料压板和床层限制板 ......................................... 15 气体进出口装置和排液装置 ..................................... 15 分布点密度及布液孔数的计算 ..................................... 15 塔底液体保持管高度的计算 ....................................... 16 第六章 辅助设备的选型 ............................................ 18

。 管径的计算.................................................. 18

参考文献 ......................................................... 19 附录 ............................................................. 20 附表 ............................................................. 21 致谢 ............................................................. 24

` 水吸收丙酮填料塔设计 第一章 任务及操作条件 混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：32200/mh 进塔混合气含丙酮 ％(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 设计方案的内容 2.1.1 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。

2.1.2 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 常规逆流操作流程图 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。

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。

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。