化工原理课程设计设计题目填料吸收塔工艺设计班级环境工程141班学生姓名学号日期设计任务试设计常压填料塔，以水吸收丙酮。a混合气（空气、丙酮）处理量为1500m3/h；b进塔混合气含丙酮体积分数5％，温度35；c进塔吸收剂（清水）的温度25℃；d丙酮回收率97％；e操作压力为常压；设计方案的确定1.1.填料吸收塔设计方案的确定（1）装置的确定用水吸收丙酮属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。图4-1逆流吸收塔1吸收塔2贮槽3泵4冷却器（2）吸收剂的选择用水作为吸收剂，且丙酮不作为产品，故采用纯溶剂工业常用吸收剂溶质吸收剂氨水、硫酸丙酮蒸气水氯化氢水二氧化碳水、碱液、碳酸丙烯酯二氧化硫水硫化氢碱液、砷碱液、有机溶剂苯蒸气煤油、洗油丁二烯乙醇、乙腈二氯乙烯煤油一氧化碳铜氨液操作温度与压力的确定①操作温度的确定由吸收过程的气液平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，即低温有利于吸收，但操作温度的低限应由吸收系统的具体情况决定。②操作压力的确定由吸收过程的气液平衡关系可知，压力升高可增加溶质组分的溶解度，即加压有利于吸收。但随着操作压力的升高，对设备的加工制造要求提高，且能耗增加，因此需结合具体工艺条件综合考虑，以确定操作压力。1.2填料的类型与选择对于水吸收丙酮的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。1.3填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料层高度的计算及分段等。（1）液相物性的数据水的分子量：18g/mol压力：101.325Kpa查化工原理附录得，25℃时，水的物性如下：密度为ρL=997.1kg/m3粘度为μL=0.0008937Pa·s=3.2173kg/(m·h)表面张力为σL=71.97dyn/cm=932731kg/h2丙酮在水中的扩散系数为DL=1.327×10-9m2/s=4.776×10-6m2/hD=（2）气相物性的数据进塔混合气体温度为35℃空气的分子量：29g/mol丙酮的分子量：58g/mol混合气体的平均摩尔质量为MVm=ΣyiMi=0.05×58.08+0.95×29=30.45g/mol混合气体的平均密度为混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得35℃空气的粘度为μV=1.86×10-5Pa•s=0.067kg/(m•h)查手册得丙酮在空气中的扩散系数为计算，其中293K时，100kPa时丙酮在空气中扩散系数为1×（3）气液相平衡数据当x<0.01,t=15～45℃时，丙酮-水体系的亨利系数可用式：计算E=211.5kPa相平衡常数为m=E/P=211.5/101.3=2.09溶解度系数为1.4物料恒算进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比为进塔惰性气相流量为该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为取操作液气比为1.5塔径的计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速气相质量流量为kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即kg/hEckert通用关联图的横坐标为填料塔泛点和压降的通用关联图图中u0——空塔气速，m/s；φ——湿填料因子，简称填料因子，1/m；ψ——水的密度和液体的密度之比；g——重力加速度，m/s2；ρV、ρL——分别为气体和液体的密度，kg/m3；wV、wL——分别为气体和液体的质量流量，kg/s。查图一得查表取由圆整塔径，取D=0.6m泛点率校核：（在允许范围内）填料规格校核：（满足阶梯环的径比要求）液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为查表经以上校核可知，填料塔直径选用D=600mm合理。1.6填料层高度计算脱吸因数为气相总传质单元数为气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：常见材质的临界表面张力值材质碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯钢石蜡表面张力,mN/m56617333407520查表二得聚丙烯材质的临界表面张力液体质量通量为气膜吸收系数由下式计算：气体质量通量为液膜吸收系数由下式计算：常见填料的形状系数填料类型球形棒形拉西环弧鞍开孔环Ψ值0.720.7511.191.45由，查表三得则h由得h则由由设计取填料层高度为散装填料分段高度推荐值填料类型h/DHmax/m拉西环2.5≤4矩鞍5～8≤6鲍尔环5～10≤6阶梯环8～15≤6环矩鞍