水吸收丙酮.doc

1设计方案简介

用水吸收***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。因用水作为吸收剂,且***不作为产品,故采用纯溶剂。

对于水吸收***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。
2工艺计算
基础物性数据

对低浓度吸收过程,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:
密度为ρL= kg/m3
粘度为μL= Pa·s=/(m·h)
表面张力为σL= dyn/cm=932731 kg/h2
***在水中的扩散系数为 DL=×10-9m2/s=×10-6m2/h
(依 D=计算,查《化工原理》教材)

进塔混合气体温度为35℃
混合气体的平均摩尔质量为
MVm=ΣyiMi=×+×29=
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= ×10-5Pa•s=/(m•h)
查手册得***在空气中的扩散系数为
(依计算,其中293K时,100kPa时***在空气中扩散系数为1×,查《化工原理》教材)

当x<,t=15~45℃时,***-水体系的亨利系数可用式:
计算
E=
相平衡常数为
m=E/P==
溶解度系数为
物料衡算
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





填料塔的工艺尺寸的计算
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/h
Eckert通用关联图的横坐标为

图一填料塔泛点和压降的通用关联图(引自《化工原理》教材)
查图一得

查表


取
由
圆整塔径,取D=
泛点率校核:


(在允许范围内)
填料规格校核:

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=700mm合理。
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:

查表

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:
由,查表

则
1/h

由得

1/h
则
由
由

设计取填料层高度为

查表,对于阶梯环填料,,。
取,则

计算得填料层高度为4000mm<5600mm,故不需分段
填料层压降计算
采用Eckert通用关联图计算填料层压降。
横坐标为

查表
纵坐标为

查图一得

填料层压降为

液体分布器简要设计
分布器孔径
由于分布器≈10cm,本设计取=7mm
分布器点数的计算
由
取
则≈80点
按分布点几何均匀与流量均匀的原则,进行布点设计。
设计结果为:二级槽共设七道,在槽侧面开孔,槽宽度为45mm ,槽高度为210mm 。两槽中心矩为90mm 。分布点采用三角形排列,实际设计布点数为 n=112点。

图二槽式液体分布器二级槽的布液点示意图
辅助设备的计算及选型
填料支承设备
填料支承结构用于支承塔内填料及其所持有的气体和液体的重量之装置。对填料的基本要求是:有足够的机械强度;支承板的自由载面积不应小于填料层的自由截面积,以免气液在通过支承板时流动阻力过大,在支承板首先发生液泛;有利于液体的再分布;耐腐蚀,易制造,易装卸等。常用填料支承板有栅板型,孔管型,驼峰型等,对于本设计的散装填料类型,
选用孔管型支承装置。

为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或者跳动,需在填料层上方设置填料压紧装置。对于本设计的散装填料类型,选用压紧网板。

由于液体从塔顶流