填料塔设计说明书.docVIP

年产1002吨丙酮设计说明书 一、任务及操作条件 1.1设计题目： 年产1002吨丙酮设计说明书 设计一座填料吸收塔，用于吸收混于空气中的丙酮气体。混合气体的处理量为2600（m3/h），其中含空气为95％，丙酮气为5％（百分含量），要求丙酮回收率为96％（百分含量），采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 1.2工艺操作条件： （1）操作压力为常压 （2）使用微分接触式的吸收设备 （3）逆流操作 二、设计条件及主要物性参数 2.1设计条件： （1）生产能力: 混合气处理量G=2600/h（见后面详细计算过程） 原料: 以丙酮—空气二元体系，进料混合气体含丙酮的体积分数为5% （3）产品要求: 塔顶逸出气体丙酮含量99% 操作压力： 常压 2.2主要的物性参数值： （1）空气的分子量：29 ；丙酮的分子量：58 ；水的分子量：18 （2）235℃饱和水蒸气压强为5623.4 Pa （3）常压：101.325 kPa （4）在1 atm时，水的凝固点（f.p.）为0℃，沸点（b.p.）为100℃。水在0℃的凝固热为5.99 kJ/mol（或80 cal/g），水在100℃的汽化热为40.6 kJ/mol（或540 cal/g）。 三、设计方案的确定 3.1设计方案的内容 3.1.1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。 3.1.2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1.1 常规逆流操作 附：填料塔的主体结构与特点 结构： 3.2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。 3.3吸收剂的选择 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，综上因素的考虑，本次设计任务选用清水做吸收剂。 3.4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。 3.5填料的选择 3.5.1填料种类的选择  填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,还要确保有较高的传质效率.除此之外,还应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料,这样可以使通量增大,塔的处理能力也增大.通常考虑以下几个方面。 ①传质效率，传质效率即分离效率，它有两种表示方法：一是以理论级进行计算的表示方法，以每个理论级当量的填料层高度表示，即HETP值；另一是以传质速率进行计算的表示方法，以每个传质单元相当的填料层高度表示，即HTU值。在满足工艺要求的前提下，应选用传质效率高，即HETP(或HTU值)低的填料。对于常用的工业填料，其HETP(或HTU)值可由有关手册或文献中查到，也可通过一些经验公式来估算。 ②通量，在相同的液体负荷下，填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大，则通量愈大，塔的处理能力亦越大。因此，在选择填料种类时，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料。对于大多数常用填料，其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到，也可通过一些经验公式来估算。 ③填料层的压降，填料层的压降是填料的主要应用性能，填料层的压降愈低，动力消耗越低，操作费用愈小。选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要。比较填料的压降有两种方法，一是比