【正文】 蘭州交通大學化工原理課程設計 化工原理課程設計 課程名稱 : ____填料塔設計 ____ 設計題目 : ____水吸收丙酮 ____ 院 系 : ___ 化學學院 _____ 學生姓名 : _____ 荊卓 _______ 學 號 : ____ 202107134____ 專業(yè)班級 : ____化藝 093 班 ____ 指導教師 : ______張玉潔 ______ 蘭州交通大學畢業(yè)設計 1 化工原理課程設計任務書 （一） 設計題目：水吸收空氣中的丙酮填料塔的工藝設計 （二） 設計條件 1．生產(chǎn)能力 :每小時處理混合氣體 9000Nm3 /h 2．設備形式 :填料塔 3．操作壓力： 4．操作溫度 :298K 5．進塔混合氣體中含丙酮 4%（體積比） 6．丙酮的回收率為 99% 7．每年按 330 天計，每天按 24 小時連續(xù)生產(chǎn) 8．建廠地址：蘭州地區(qū) 9．要求每米填料的壓降都不大于 103 Pa。 （三） 設計步驟及要求 1．確定設 計方案 （ 1）流程的選擇 （ 2）初選填料的類型 （ 3）吸收劑的選擇 2．查閱物料的物性數(shù)據(jù) （ 1）溶液的密度、粘度、表面張力、氨在水中的擴散系數(shù) （ 2）氣相密度、粘度、表面張力、氨在空氣中的擴散系數(shù) 蘭州交通大學畢業(yè)設計 2 （ 3）丙酮在水中溶解的相平衡數(shù)據(jù) 3．物料衡算 （ 1）確定塔頂、塔底的氣流量和組成 （ 2）確定泛點氣速和塔徑 （ 3）校核 D/d8~10 （ 4）液體噴淋密度校核：實際的噴淋密度要大于最小的噴淋密度。 4．填料層高度計算 5．填料層壓降核算 如果不符合上述要求重新進行以上計算 6．填料塔附件的選擇 （ 1）液體分 布裝置 （ 2）液體再分布裝置 （ 3）填料支撐裝置 （ 4）氣體的入塔分布 . (四） 參考資料 《化工原理課程設計》 賈紹義 柴誠敬 天津科學技術出版 《現(xiàn)代填料塔技術》 王樹盈 中國石油出版 《化工原理》 夏清 天津科學技術出版 （五） 計算結果列表（見下頁） 蘭州交通大學畢業(yè)設計 3 參數(shù) 符號 單位 計算結果 操作條件 平均壓力 P KPa 平均溫度 T K 298 平均 流率 氣相 V hkmol 液 相 L 2hkg 丙酮的濃度 c 3koml/m 塔頂 4% 塔底 物性參數(shù) 平均密度 氣相 mV? 3mkg 液相 L? 3mkg 平均黏度 m? h)(m2?kg 平均表面張力 L? 2hkg 主要工藝結構尺寸 填料的類型 塑料階梯環(huán) 填料的規(guī)格 ?? 空塔氣速 u sm 泛點氣速 Fu sm 塔徑 D m 填料層高度 Z39。 m 18 氣膜傳質(zhì)系數(shù) Gk kP a)h(m 2 ??kmol 液膜傳質(zhì)系數(shù) Lk hm 總傳質(zhì)系數(shù) 壓降 P? Pa 操作液氣比 VL 最小噴淋密度 minU h)(m3 ?m 實際噴淋密度 U h)(m3 ?m 蘭州交通大學畢業(yè)設計 4 目錄 1. 概述與設計方案的確定 5 填料塔簡述 5 設計方案的確定 5 裝置流程的確定 5 填料的選擇 6 吸收劑的選擇 8 2. 設計計算 9 基礎物性數(shù)據(jù) 9 液相物性數(shù)據(jù) 9 氣相物性數(shù)據(jù) 10 物料衡算 10 填料塔的工藝尺寸的計算 11 填料層高度計算 13 填料層壓降計算 15 3. 填料塔附件的選擇 15 液體分布器簡要設計 15 液體分布器的選擇 16 液體分布器的選型 16 分布點密度計算 16 輔助設備的計算及選型 17 填料支承設備 18 填料壓緊裝置 18 液體再分布裝置 18 除沫裝置 19 4. 結論 19 19 20 蘭州交通大學畢業(yè)設計 5 1. 概述與設計方案的確定 填料塔簡述 塔設備在化工、石油化工、生物化工、醫(yī)藥、食品等生產(chǎn)過程中廣泛應用的汽液傳質(zhì)設備 [1]。其作用實現(xiàn)氣 — 液相或液 — 液相之間的充分接觸，從而達到相際間進行傳質(zhì)及傳熱的過程。根據(jù)塔內(nèi) 氣液接觸部件的結構形式，可將塔設備分為兩大類：板式塔和填料塔。 板式塔內(nèi)沿塔高度裝有若干層塔板，液體靠重力作用由頂部逐板流向塔釜，并在各塊板面上形成流動的液層，氣體靠壓強差推動，由塔底向上依次穿過各塔板上的液層而流向塔頂。氣液兩相在塔內(nèi)進行逐級接觸，兩相組成沿塔高呈階梯式變化。填料塔則在塔體內(nèi)裝填填料，液體由上而下流動中在填料上分布匯合，氣體則在填料縫隙中向上流動。填料為氣液傳質(zhì)提供了較大的氣液接觸面積。 [2] 填料塔的基本特點是結構簡單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等，對于熱敏性及容易發(fā)泡 的物料，更顯出其優(yōu)越性。過去，填料塔多推薦用于 ∽ 以下的塔徑。近年來，隨著高效新型填料和其他高性能塔內(nèi)件的開發(fā)，以及人們對填料流體力學、放大效應及傳質(zhì)機理的深入研究，使填料塔技術得到了迅速發(fā)展。 [3] 設計方案的確定 裝置流程的確定 吸收裝置的流程主要有以下幾種。 [4] 塔內(nèi)氣液兩相流動方式可以是逆流也可以是并流。通常采用逆流操作，氣體自塔低通入，液體從塔頂灑下，因此溶液從塔底流出前與剛進入塔的氣相接觸，可使溶液的濃度盡量提高，經(jīng)吸收后的氣體從塔頂排除前與剛入塔的 液體接觸，又可使出塔氣體中溶質(zhì)濃度盡量降低。