吸收塔课程设计文档格式.doc
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4）操作压力为常压，101.325kPa。
5）进塔吸收剂为清水；
6）吸收操作为等温吸收，温度为35℃。
7）气液平衡曲线：
t=15~45℃时，丙酮溶于水其亨利常数E（kPa）可用下式计算：
lgE=9.171-[2040/（t+273）]
8）液气比倍数请自己选定。
9）气速u=（0.6~0.8）uF范围。
10）kG=1.795×
10-3kmol/（m2·
s·
kPa）；
kL=1.81×
10-4m/s。
三．设计流程的选择
采用常规逆流操作流程，流程如下：
四．吸收塔填料的选择
塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP），聚乙烯（PE）及聚氯乙稀（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯材质。
塑料填料的耐腐蚀性能好，可耐一般的无机酸，碱和有机溶剂的腐蚀。
其耐温性良好，可长期在100℃以下使用，聚丙烯填料在低温（低于0℃）时具有冷脆性，在低于0℃的条件下使用要慎重，可选用耐低温性能好的聚氯乙稀填料。
塑料填料具有质轻，价廉，耐冲击，不易破碎等优点，多用于吸收，解吸，萃取，除尘等装置中。
塑料填料的缺点是表面润湿性能差，在某些特殊应用场合，需要对其表面进行处理，以提高表面润湿性能。
聚丙烯阶梯环具有压降低，通量大，效率高，负荷弹性性大，抗污性好等特性。
广泛应用于合成氨厂脱碳、脱硫系统、原油分离常减压装置，各种分离装置，例如甲醇分离，有机酸分离等吸收及脱吸塔。
表4-1聚丙烯阶梯环特性参数
规格D×
H×
δMM
比表面积αm2/m3
空隙率εm3/m3
堆积个数ηm-1
堆积重量yρkg/m3
填料因子α/ε3m-1
16×
8.9×
1
370
0.85
299136
135.6
602.5
25×
17.5×
1.0
228
0.90
81500
65.2
312.8
38×
19×
1.2
132.5
0.91
27200
54.5
175.8
50×
1.5
114.2
0.927
12000
48
143.1
76×
2.6
90
0.929
3420
51.3
112.3
散装填料的规格通常是指填料的公尺直径。
工业塔常用的散装填料主要有、、、、等几种规格。
同类填料，尺寸越小，分离效率越高；
但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。
而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。
因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一定的规定。
表4 -2常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值
填料种类
D/d的推荐值
拉西环
鞍环
鲍尔环
阶梯环
环矩鞍
D/d≥20～25
D/d≥15
D/d≥10～15
D/d＞8
同种类型的规整填料，其表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也明显增加。
选用时应从分离要求，通量要求，场地条件，物料性质及设备投资，操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足工艺要求，又具有经济合理性。
填料尺寸的选择实践表明，填料塔的塔径与填料直径的比值应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。
一般来说，填料尺寸大，成本低，处理量大，但是效率低，使用大于50mm的填料，其成本的降低往往难以抵偿其效率降低所造成的成本增加。
所以，一般大塔经常使用50mm的填料。
表4-3填料尺寸与塔径的对应关系
塔径/
填料尺寸/
D≤250
250≤D≤900
D≥900
20～25
25～38
50～80
设计题目根据以上的设计原则和后面的计算得，采用塑料阶梯环38的填料。
五．吸收塔的工艺计算
5.1.1液相物性数据
对低浓度吸收过程，溶液的物性数据。
由《化工原理》[1]查得35℃时水的有关数据如下：
密度：
粘度：
表面张力：
5.1.2气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量：
混合气体的平均密度：
5.1.3气液相平衡数据
根据气液平衡曲线：
得常压下35℃时，丙酮在水中的亨利系数为：
相平衡常数：
溶解度系数：
5.2物料衡算
如下图所示，全塔物料衡算是一个定态操作逆流式接触的吸收塔，各个符号表示的意义如下：
V
——惰性气体流量，Kmol/h；
L
——纯吸收剂流量，Kmol/h；
Y1、Y2
——进出吸收塔气体的摩尔比；
X1、X2
——进出塔液体中溶质质量的摩尔比
进塔气体摩尔比：
出塔气体摩尔比：
进塔空气相流量：
该吸收塔过程属最低浓度吸收，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：
；
取操作液气比：
5.3填料塔的工艺尺寸的计算
5.3.1塔径的计算
采用埃克特通用关联图计算泛点气速：
气相质量流量：
液相质量流量课近似按纯水的流量计算，即：
图2Eckert关联图
埃克特通用关联图的横坐标：
查《化工原理课程设计》[3]得：
；
取；
由；
圆整塔径，取；
泛点率校核：
；
（在允许范围内）
填料规格校核：
喷淋密度的校核：
因填料尺寸小于75mm，取最小润湿速率：
查《化工原理课程设计》[3]得该填料的比表面积：
经以上校核可知，填料塔在直径选用D=600mm合理。
5.3.2填料层高度计算
脱因系数为：
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：
，查《化工原理课程设计》[3]得：
液体质量通量为：
由查《化工原理课程设计》[3]得；
则；
；
由 ；
得：
；
则；
由得；
设计填料层高度为2m。
对于阶梯环填料，取；
计算得填料层高度为2000mm，故不需分段。
5.3.3填料塔附属高度的计算
一个完整的吸收塔，除了填料高度外，还有其他附属高度，因此塔高的计算还包括塔附属高度的计算。
塔填料层上部的高度：
可取。
塔底空间高度取0.3m。
塔的附属总高为：
。
所以塔的总高：
5.4填料层压降的计算
采用埃克特通用关联图计算填料层压降：
横坐标：
，查《化工原理课程设计》[3]得：
纵坐标：
填料层压降为：
第二部分设计总结
这次设计总体来说还比较合理，各项设计结果均符合设计要求，详见设计结果总汇表及填料塔配图。
由于该类型填料塔的一些物性参数均非化工手册中未能查到的确切数据，是通过分析计算得到的，这给计算带来了一定的误差。
这次课程设计，自己收获颇多。
课程设计可谓是理论联系实际的桥梁，是我们学习化工设计基础的初步尝试。
通过课程设计，使我们能综合运用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成了指定的化工设计任务，从而得到了化工程序设计的初步训练。
通过课程设计，使我们更加深刻的了解了工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养了我们分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使我们树立正确的设计思想，培养实事求是，严肃认真，高度负责的工作作风。
综上所述，这次课程设计对自己来说是一个提高的过程。
在做课程设计的过程中，几次频繁的去图书馆找寻资料，不仅让自己现在能够熟悉查阅文献资料，还丰富了自己的课外知识。
这个星期内，同学之间热烈讨论，各寝室间交流密切，极大增进了同学之间的友谊，这可算上是此次课程设计的额外收获。
对于化工单元操作，从开始的陌生到现在的一知半解，有自己的努力，也有很多他人的帮助。
表5-1填料设计总表
意义及符号
结果
填料直径
38mm
填料比表面积
132.5m2/m3
散装填料干填料因子平均值
175.8（1/m）
表5-2吸收塔的吸收剂表
混合气体处理量G
1500
气液相平衡常数m
3.48
进塔气相摩尔比Y1
0.0152
出塔气相摩尔比Y2
0.0015
进塔液相摩尔比X1
0.0027
出塔液相摩尔比X2
最小液气比
3.137
混合气体平均试量
29.435
混合气体的密度
1.165
吸收剂用量L
吸收剂粘度
表5-3塔设备计算表
塔径D
0.6m
塔高H
2.8m
填料层高
2m
填料塔上部高度h1
0.5m
填料塔下部高度
0.3m
气相总传质单元高度
0.304m
气相总传质单元数
4.33
空塔气速
2.667m/s
泛点率f
55.26%
符号说明
英文字母
A
填料层的有效传质比表面积（m²
/m³
）
aw
填料层的润滑比表面积m²
吸收因数;
无因次
D
填料直径，mm；
df
填料当量直径，mm
扩散系数，m²
/s；
塔径;
m;
E
亨利系数，KPa
G
重力加速度，9.81m/s2;
H
溶解度系数，kmol/（m³
.KPa）
HG
气相总传质单元高度，m
HL
液相传质单元高度，m
HOG
HOL
液相总传质单元高度，m
kG
气膜吸收系数,kmol/（m³
.s.KPa）
kL
液膜吸收系数,kmol/（m³
M
相平衡常数无因次
NOG
气相总传质系数，无因次
NOL
液相总传质系数,无因次
P
总压，KPa
分压，KPa
R
气体通用常数，kJ/（kmol.K）
S
解吸因子
T
温度，0C
U
空塔速度，m/s
uf
液泛速度，m/s
惰性气体流量，kmol/s
wv
混合气体体积流量，m3/s
填料因子，m-1
下标
液相的
气相的
混合气流量kmol/s
混合气质量流量
X
溶质组分在液相中的摩尔分率无因次
溶质组分在气相中的摩尔比无因次
Y
Y——溶质组分在气相中的摩尔比无因次
Z
填料层高度m
希腊字母
粘度Pa.s
密度kg/m3
表面张力N/m
平均的，对数平均的
minmax——最大的
最小的
2
塔底
塔顶
max
最大的
参考文献：
1.丙酮-水相平衡常数
汤金石主编.化工原理课程设计.北京：
化学工业出版社，1990.
2.填料塔的设计
赵毅李守信主编，有害气体控制工程北京;
化学工业出版社，2001
3.填料塔附属设备的设计
化学工业出版社，1990
.4.化学工程手册
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