水吸收丙酮吸收塔设计

目录

目录............................................................... I 摘要.............................................................. I II 第1章绪论.. (1)

1.1吸收技术概况 (1)

1.2吸收设备的发展 (1)

1.3吸收在工业生产中的应用 (2)

第2章设计方案 (3)

2.1 吸收剂的选择 (3)

2.2 吸收流程的选择 (3)

2.3吸收塔设备及填料的选择 (4)

2.4 吸收参数的选择 (5)

第3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 气液相平衡数据 (7)

3.2 物料衡算 (7)

3.3 填料塔的工艺尺寸的计算 (8)

3.3.1 塔径的计算 (8)

3.3.2 填料塔填料层高度的计算 (9)

3.4 塔附属高度的计算 (12)

3.5 液体初始分布器和再分布器的选择与计算 (12)

3.5.1 液体分布器 (12)

3.5.2 液体再分布器 (13)

3.5.3 塔底液体保持管高度 (13)

3.6 其他附属塔内件选择的选择 (13)

3.7 吸收塔的流体力学参数计算 (13)

3.7.1 吸收塔的压力降 (13)

3.7.2 吸收塔的泛点率 (14)

3.7.3 气体动能因子 (14)

3.8 附属设备的计算与选择 (15)

3.8.1 离心泵的选择与计算 (15)

3.8.2 吸收塔的主要接管尺寸的计算 (16)

结论 (18)

主要符号说明 (19)

主要参考文献 (20)

附录 (21)

结束语 (23)

教师评语 (24)

摘要

气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来，属微分接触逆流操作过程。填料塔具有较高的分离效率，因此根据丙酮和空气的物理性质和化学性质分析，应该采用填料塔来分离气相中的丙酮。

本次设计任务是针对二元物系的吸收问题进行分析、设计、计算、核算、绘图，是较完整的吸收设计过程，并通过对填料塔及其填料的计算，可以得出填料塔和填料及附属设备的各种设计参数。由于此分离技术较成熟分离效率也很高所以在工程应用上特别广。

关键词：纯水、丙酮、填料、填料塔、填料层高度

第1章绪论

在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：

1）回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品；

2）除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。

实际过程往往同时兼有净化与回收双重目的。

气体混合物的分离，总是根据混合物中各组分间某种物理性质和化学性质的差异而进行的。根据不同性质上的差异，可以开发不同的分离方法。吸收操作仅为其中之一，它根据混合物各组分某种溶剂中溶解度的不同而达到分离的目的。

1.1吸收技术概况

在化工生产中所处理的原料、中间产物、粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相物系。为了进一步加工和使用长需将这些混合物分离为较纯净或者几乎纯态的物质。对于均相物系必须要造成一个两项物系，利用远物系中各组分间某物性的差异而使其中某个组分从一相转到另一相，以达到分离的目的。

是分离混合物于是当的液体接触，气体中的一个或者几个组分溶解于液体中，不能溶解的组分仍保留在气相中，于是的得到了分离。这种利用各组分在溶液中溶解度的差异使气体中不同组分分离的操作称为吸收。

1.2吸收设备的发展

吸收塔是完成吸收操作的设备，塔设备的主要作用是为了气液两相提供充分接触的表面，使相间的传质与传热过程能够充分有效的进行，并能使接触之后的气液两相及时分离并并不夹带。

工业中啥用的吸收塔的主要类型有板式塔、填料塔、湍球塔、喷洒塔和喷射式吸收器等。其中最常用的有填料塔与板式塔。

填料塔是使用最广泛的一种塔形，填料塔由填料塔内件及塔体结构组成。填料塔中装有如瓷环之类的填料，气体接触在填料中进行。它的优点是生产能力大，分离效率高，阻力小，操作弹性大，结构简单，易用耐磨腐蚀材料，造价低。缺点是塔径大气液两相接触易不均匀，效率低。

板式塔是由一个圆筒形外壳及其中装置若干块水平塔板构成，板式塔中装有筛孔塔板，气液两相在塔板上鼓泡进行接触。

1.3吸收在工业生产中的应用

气体吸收在化工生产中的应用大致有以下几种。

(1) 制备液体产品。如用水吸收HCL 气体制备盐酸等。

(2) 分离、净化或者精制气体。如用水脱除合成氨原料其中的2CO ,用丙酮脱除室友裂解

气中的乙炔等。

(3) 回收有用物质。工艺尾气中含有一些有价值的物质。通过吸收可以为这些物质找到新的用途，如用洗油脱除焦炉气中苯、甲苯等芳香烃的操作。

(4) 出去工业尾气中的有害组分，达到环保的目的。例如出去尾气中的2H S ,2SO 等，以免大气污染。随着工业的发展要求工业尾气中的有害组分的含量越来越少。

第2章设计方案

2.1 吸收剂的选择

吸收是气体溶质在吸收剂中溶解的过程。因此，吸收剂性能的优劣往往是决定吸收效果的关键。选择吸收剂应注意以下几点。

(1) 溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度越大，这样队誉一定量的混合气体所需的吸收剂的用量可以少，同时因溶解度大，溶质的平衡分压低，吸收过程的推动力大，传质速率高，吸收设备尺寸可以减少。

(2) 吸收剂应对溶质具有良好的选择性，即对溶质的溶解度大，而对混合气中其他组分的溶解度小。

(3) 混合气中溶质的浓度不同。应选用不同的吸收剂，当溶质浓度较高时可选用物理吸收剂，溶解其中的大部分溶质；当溶解度较低时可选不用一种与溶质发生快速反应的化学吸收剂；当溶质浓度更低时，应选用一种能与溶质发生不可逆反应的化学吸收剂，但是其价格较贵，还可以产生固体物质。

(4) 吸收剂的挥发度要小，以减少吸收过程中的损耗。

(5) 若吸收液不是产品则其中的吸收剂影视易解吸而再生循环使用。

(6) 吸收剂的黏度要小，有利于气液两相接触良好，提高传质速率。

(7) 吸收应具有化学稳定性，不易燃，无腐蚀性，无毒，仪的，价廉等优点。

2.2 吸收流程的选择

1.气体吸收过程通常按以下方法分类。

(1) 单组分吸收与多组分吸收: 吸收过程按被吸收组分数目的不同，可分为单组分吸收和多组分吸收。若混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分不溶（或微溶）于吸收剂，这种吸收过程称为单组分吸收。反之，若在吸收过程中，混合气中进入液相的气体溶质不止一个，这样的吸收称为多组分吸收。

(2) 物理吸收与化学吸收: 在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应，可以把吸收过程看成是气体溶质单纯地溶解于液相溶剂的物理过程，则称为物理吸收。相反，如果在吸收过程中气体溶质与溶剂(或其中的活泼组分)发生显著的化学反应，则称为化学吸收。

(3) 低浓度吸收与高浓度吸收: 在吸收过程中，若溶质在气液两相中的摩尔分率均较低（通常不超过0.1），这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高浓度吸收。对于低浓度吸收