化工原理课程设计

课程名称： _填料塔设计___

设计题目： _水吸收丙酮___

院系： _化工学院___

学生姓名： _马学成___

学号： _201007042___

专业班级： _化艺1001班___

指导教师： _张玉洁___

化工原理课程设计任务书。

一）设计题目：水吸收空气中的丙酮填料塔的工艺设计。

二）设计条件。

1．生产能力：每小时处理混合气体8000nm3 /h

2．设备形式：填料塔。

3．操作压力：101.3kpa

4．操作温度：298k

5．进塔混合气体中含丙酮6%（体积比）

6．丙酮的**率为99%

7．每年按330天计，每天按24小时连续生产。

8．建厂地址：兰州地区。

9．要求每米填料的压降都不大于10pa。

三）设计步骤及要求。

1．确定设计方案。

1）流程的选择。

2）初选填料的类型。

3）吸收剂的选择。

2．查阅物料的物性数据。

1）溶液的密度、粘度、表面张力、丙酮在水中的扩散系数。

2）气相密度、粘度、表面张力、丙酮在空气中的扩散系数。

3）丙酮在水中溶解的相平衡数据。

3．物料衡算。

1）确定塔顶、塔底的气流量和组成。

2）确定泛点气速和塔径。

3）校核d/d>8~10

4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。

4．填料层高度计算。

5．填料层压降核算。

如果不符合上述要求重新进行以上计算

6．填料塔附件的选择。

1）液体分布装置。

2）液体再分布装置。

3）填料支撑装置。

4）气体的入塔分布。

(四）参考资料。

1、《化工原理课程设计》贾绍义柴诚敬天津科学技术出版。

2、《现代填料塔技术》王树盈中国石化出版。

3、《化工原理》夏清天津科学技术出版。

五）计算结果列表（见下页）

塔设备在化工、石油化工、生物化工、医药、食品等生产过程中广泛应用的汽液传质设备[1]。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。根据塔内气液接触部件的结构形式，可将塔设备分为两大类：

板式塔和填料塔。

板式塔内沿塔高度装有若干层塔板，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔釜，并在各块板面上形成流动的液层，气体靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气液两相在塔内进行逐级接触，两相组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔则在塔体内装填填料，液体由上而下流动中在填料上分布汇合，气体则在填料缝隙中向上流动。

填料为气液传质提供了较大的气液接触面积。[2]

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0.6∽0.

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。[3]

吸收装置的流程主要有以下几种。[4]

塔内气液两相流动方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，气体自塔低通入，液体从塔顶洒下，因此溶液从塔底流出前与刚进入塔的气相接触，可使溶液的浓度尽量提高，经吸收后的气体从塔顶排除前与刚入塔的液体接触，又可使出塔气体中溶质浓度尽量降低。

在逆流操作下，在相同的进出口组成条件下，逆流吸收流程具有较大的平均传质推动力，可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使用效率，可以实现多级理论级操作，气体净化程度较高，常在工业上应用。而并流吸收流程是气液两相均从塔顶流向塔底，只有一个理论级操作，气体净化程度不很高，但却可以避免塔的液泛现象。

吸收剂部分再循环操作。

在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，即为部分再循环操作。通常用于已下情况：当吸收剂用量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温升，需取出一部分热量。

该流程特别适宜于平衡常数m很小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的使用效率。

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