环境工程原理课程设计 丙酮吸收填料塔.doc

环 境 工 程 原 理 课 程 设 计 题目 水吸收丙酮填料塔设计 学 院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2014年6月16日 第一章 设计任务书 3 1.1 设计题目 3 1.2 设计任务及操作条件 3 1.3 设计内容 3 1.4 设计要求 3 第二章 设计方案的确定 4 2.1 设计方案的内容 4 2.1.1 流程方案的确定 4 2.1.2 设备方案的确定 4 2.2 填料的选择 5 第三章 吸收塔的工艺计算 6 3.1 基础物性数据 6 3.1.1 液相物性数据 6 3.1.2 气相物性数据 6 3.1.3气液平衡相数据 7 3.2 物料衡算 7 3.3 填料塔塔径的计算 8 3.3.1 泛点气速的计算 8 3.3.2 塔径的计算及校核 9 3.4.1 气相总传质单元数的计算 10 3.4.2 气相总传质单元高度的计算 10 3.5 填料塔流体力学校核 13 3.5.1 气体通过填料塔的压降 13 3.5.2 泛点率 13 3.5.3 气体动能因子 13 第四章 塔内辅助设备的选择和计算 14 4.1 液体分布器 14 4.2 填料塔附属高度 15 4.3 填料支承装置 15 4.4 填料压紧装置 15 4.5 液体进、出口管 16 4.6 液体除雾器 16 4.7 筒体和封头 17 4.8 手孔 17 4.9 法兰 18 4.10 裙座 19 第五章 设计计算结果总汇表 22 第六章 课程设计总结 25 参考文献 26 附录 27 第一章 设计任务书 1.1 设计题目 水吸收丙酮填料塔设计 1.2 设计任务及操作条件 气体处理量：1820 m3/h 进塔混合气含丙酮5%（Vol），进塔温度35℃ 进塔吸收剂（清水）温度：25℃，吸收剂的用量为最小用量的1.3倍 丙酮回收率：90% 操作压力：常压 每天工作24小时，一年300天 1.3 设计内容 （1）确定吸收流程 （2）物料衡算，确定塔顶塔底的气液流量和组成 （3）选择填料、计算塔径、填料层高度、填料分层、塔高 （4）流体力学特性校核：液气速度求取、喷淋密度校核、填料层压降计算 （5）附属装置的选择与确定：液体喷淋装置、液体再分布器、气体进出口及液体进出口装置、栅板 1.4 设计要求 设计说明书内容 目录和设计任务书 流程及流程说明 设计计算结果总汇表 对设计成果的评价及讨论 参考文献 （2）绘制填料塔设计图 第二章 设计方案的确定 2.1 设计方案的内容 2.1.1 流程方案的确定 本工艺采用清水吸收丙酮，为易溶气体的吸收过程，由于逆流操作传质推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高，故选用逆流操作，即气体自塔低进入由塔顶排出，液体自塔顶进入由塔底排出。 流程说明： 在该填料塔中，丙酮和空气的混合气体经由填料塔的下侧进口进入塔中，与从填料塔塔顶流下的清水逆流接触，在填料表面进行传质吸收，经过吸收的混合气体从塔顶排出，吸收了丙酮的水由填料塔的下端流出。常规逆流操作流程见图1-1。 图1-1 常规逆流操作流程图 2.1.2 设备方案的确定 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。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。 2.2 填料的选择 对于水吸收丙酮的过程，选择DN50金属环矩鞍填料，其具体结构特性参数见表2-1。 表2-1 金属环矩鞍填料结构特性参数[1] 公称尺寸/mm 外径×高×厚/(mm×mm×mm) 堆积个数/（个/m-3） 堆积密度/(kg/m3) 空隙率/% 比表面积/(m2/m3) 干填料因子/m-1 50 50×40×1 10400 291 96 74.9 84 第三章 吸收塔的工艺计算 3.1 基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度[2]： 黏度[3]： 表面张力[4]：=932731.2 查手册[5]得15℃时丙酮在水中的扩散系数为： 又因液体中扩散系数[6]： ──溶质1在溶剂2中的扩散系数，； ──溶剂2的分子量； ──温度，； ──溶剂2的粘度； ──溶质1在正常沸点下的分子体积； ──溶剂2的缔合参数