1、.填料吸收塔工藝設計框物料衡算和能量衡算確定吸收劑量最小用量吸收劑量用量如最小用量n值（1）操作線方程調整n值操作氣速（2）調整n值計算填料塔徑調整n值調整n值調整n值核算操作氣速否核算最小噴淋密度吸收劑量確定填料塔高度否核算填料層壓降500Pa/m塑料輔助設備注： n=1.12.0 n=0.60.8水吸收丙酮填料吸收塔1、 設計用水吸收丙酮常壓填料塔，其任務及操作條件。（1） 混合氣（空氣，丙酮，蒸氣）處理量1000m/h。（2） 進塔混合氣含丙酮體積分數1.65%，相對溫度70%，溫度35%。（3） 進塔吸收劑（清水）的溫度25%。（4） 丙酮回收率82%。（5） 操作壓力為常壓操作。2、

2、 吸收工藝流程的確定采用常規逆流操作流程，流程說明從略3、 物料計算（1）進塔氣體中各組分含量 1 22.4 近似取塔平均操作壓101.325kpa 故： 混合氣量n=1000× 273 ×kmol/h 273+35 混合氣體中丙酮含量n=39.57*0.0165=0.65kmol/h M=0.56*58=37.7kg/h 查附錄（化工原理），35C飽和水蒸汽壓強為5623.4Pa，則每Kmol相對溫度為70%的混合氣體中含水蒸汽量。5623.4*0.7101.325*103-0.7*5623.4 =0.0404Kmol 水氣/Kmol（空氣+丙酮）39.57×0

3、.04041+0.0404 混合氣體中水蒸氣含量 n= =1.54（Kmol/h）m=1.54×18=27.72 （Kg/h）混合氣體中空氣量n=39.57-0.65-1.54=37.38 （Kmol/h） m=37.38×29=1084.02 （Kg/h）（2）混合氣體進出塔（物質的量）組成 已知：y1=0.01650.65×（1-0.82）37.38+1.54+0.65×（1-0.82） Y2= =0.003（3）混合氣體進出塔（物質的量）組成若將氣體與水蒸氣視為惰性氣體，則 惰性量n=37.38+1.542=38.92（Kmol/h） m=1084

4、.02+27.72=1111.74（Kg/h）0.6538.92Y1= =0.0167 Kmol/h 丙酮/ Kmol0.65×（1-0.82）38.92Y2=0.003 Kmol/h 丙酮/ Kmol（4）出塔混合氣量 出塔混合氣量n=38.92+0.65×（1-0.82）=39.037（Kmol/h） M=1111.74+37.7×0.18=1118.53（Kg/h）4、熱量衡算 熱量衡算為計算液相對溫度的變化，以判斷是否為等溫吸收過程，假設丙酮溶于水放出的熱量全部被水吸收，且本略氣相溫度變化及塔的散熱損失（塔的保溫良好） 查于（化工工藝算圖）常用物料物性數據

5、。測丙酮的微分溶解熱（丙酮蒸汽冷凝熱及水的溶解熱之和）。 Hd均=30230+10467.5=40697.5(Kj/ Kmol) 吸收液以水計,平均比熱容CL=753.66(Kj/ Kmol.0C)通過下式計算tnHd均CL tn=tn-1+=(xn-xn-1)對于低濃度氣體的吸收.吸收液濃度很低時,依惰性組分及比摩爾,濃度計算較方便,故上式可寫成:40697.675.366 tL = 25+=x以上式,可在x=0.000-0.008之間,設系列x值求出相應x濃度下吸收液的溫度tL,計算結果列于表1第1,2列中由表中數據可見液相濃度x變化0.001時,溫度升高0.540C依次求取平衡線 表1各

6、液相濃度下的吸收溫度及相平衡數據 xtL/0CE/KPaMlE/P1Yx×103lgE0.00025.00211.52.0080.0002.3250.00125.54217.62.1482.1482.3880.00226.08223.92.2104.4202.3500.00326.62230.12.2726.8162.3620.00427.16236.92.3389.3522.3750.00527.70243.72.40612.0252.3870.00628.24250.62.47414.8442.3990.00728.78257.72.54417.8082.4110.00829.3

7、2264.962.61620.9282.423注(1)與氣相濃度Y1相平衡的液相濃度x1=0.0072,故取xn=0.008 (2)平衡關系符合亨利定律，與該相平衡的氣相濃度可用Yx=mx表示 （3）吸收劑為清水，x=0 x=0。（4）近似值計算也可視為等溫吸收5、氣液平衡曲線 當x0、1時t=15450時，丙酮溶于水其亨利常數E可用下式計算： LgE=9.171-2040/（t+273） 查化工工藝算圖常用物料物性數據。由前設x值求出液溫tL0C依上式計算相應E值，且m=E/P，分別將相應E值及相平衡常數m值列于表1中的第3、4列由Yx=mx求取對應m及x時的其相平衡濃度Yx，結果列于表1中

8、的第5列。 根據X-YX數據，繪制X-Y平衡曲線OE，如圖所示 圖1氣液平衡線及操作線（丙酮-水）6、吸收劑（水）的用量Ls 由圖1查出，當Y1=0.0185時，x*1=0.0072，依次式計算最小吸收劑用量Lsmin0.0185-0.0030.0072Y1-Y2X*1-X2Lsmin=VB=38.92×=83.79（Kmol/h） 取安全系數為1.8，則LS=1.8×83.79=150.82（Kmol/h） =150.82×18=2714.67（Kg/h）7、塔的吸收液x1依物料衡算式 VB（Y1-Y2）= LS（x1-x2）x1=38.92×（0.1

9、67-0.003）/150.82=0.00351、 操作線根據操作線方程式LSVB150.8238.92LSVB=X+ -x2=（ ）x+0.003=3.88x+0.003又上式求得操作線繪制圖1中，如B圖所示。2、 塔底氣液負荷大，依塔底條件：混合氣35C，101.3Pa，查表1，吸收液27.16C，計算：D= u=（0.6-0.8）F(1) 采用Eckert通用壓降關系圖法：計算氣點氣速，f 有關數據計算塔底混合氣流量：V/s=1084.02+37.7+27.72=1149.44 Kg/h吸收液流量：L/=2714.67+0.65×0.93×58=2749.73 Kg/

10、h 進塔混合氣密度G=29×273/22.4/（273+35）=1.15（Kg/m3）（混合氣體濃度低，可近似視為空氣密度。查附表）吸收液密度： L=996.7 Kg/m3吸收液黏度： L=0.8543mPa.S經比較選D50mm，塑料鮑爾環（米字筋），查化工原理附錄可得，其填料Uom-1，比表面積A=1064m2/vm3 關聯圖的橫坐標值GGLG1.15996.72749.731149.44L/V/ （ ）1/2= （ ）1/2=0.08 由圖2查得縱坐標值為0.141.15996.7U2F*1209.81GGLG2Fg( )0.2= （ ）(0.85430.2)=0.0137=0

11、.14故液汽速 =3.197m/s（2）操作氣速 =0.6=0.6*3.197=1.92 m/s（3）塔徑D= =0.562=526mm故取塔徑為600mm（4）核算操作氣速10003600×0.785×0.62=1.474 m/s（5）核算徑比D/d=600/50=12 滿足鮑爾環的徑比要求（6）噴淋密度較核 依Morris等推薦d75mm約環行及其他填料的最小潤濕速率（mWR）為0.08m3/（m.h）。由式L噴min=（mWR）.at最小噴淋密度L噴min=（mWR）t=0.08×106.4=8.512（m3/ m.h）2714.67996.7×0

12、.785×0.62因為L噴min=2714.67 Kg/h=9.64（m3/ m.h）故滿足最小噴淋密度要求。10、 填料層高度計算 VBKYa 計算填料層高度Z=HOGNOG=（1） 傳質單元高度 HOG計算VBKYa HOG=其中 KYa=KGa 1KYa1 HKla1KGa=+ 本設計采用恩田式計算填料潤濕面積aw，作為傳質面積a，依改進的恩田式分別計算kl 及kG 在合并為kla和kGa（1） 列出各關系式中的物性數據氣體性質（從塔底350C、101.325KPa空氣計）：=1.15kg/m3（前已經算出）=0.01885×10-3Pa-S查化工原理附錄DG=1.0

13、9×10-5 m2/s（依Gilliland式結算）液體性質，（依塔底27.160C水為準） =996.7 Kg/m3=0.8543×10-3Pa-S=71.6×10-3N/m （查附錄）DL=1.344×10-9（依DL=7.4×10-12（Ms）0.5t）/VA0.6式結算）式中VA為溶質在常壓下沸點的摩爾體積，Ms為溶劑的摩爾質量，為溶劑的綜合因子。 氣體與液體的質量流速 2714.673600×0.785×0.622 L/G= =2.7kg/（m2.s）1149.443600×0.785×0.62

14、2V/G= =1.13 kg/（m2.s）DG50mm塑料鮑爾環（亂堆特性）dp=50mm=0.05mmat=106.4 m2/m3=40dyn/cm=40×10-3 N/m查 化工工程手冊第十二篇，氣體吸收手冊，有關填料形狀系數 =1.45 依式：=1-exp-1.45（）（）（）（）0.22=1-exp-1.45（）（）0.1（）=1-exp-0.64=0.48故：aw=0.48at=0.48×106.4=51.07 m2/m3依式k=0.0051（）（）（）（at dp）0.4=0.0051（）（）（）1/3=1.8×10-4 m/s依式：kG=5.23（）

15、（）（）（a+dp）=5.23（）0.7（）1/3（）（1.45）1.1=1.8×10-3 Kmol（m2.s.kpa）kLa=kLaw=1.8×10×51.07=9.2×10L/S故：kGa=kGaw =1.8×10×51.07=9.2×10 Kmol（m2.s.kpa）（2） 計算kya50kya= kGap而=+H=由于在操作范圍內，隨液9相組成X和溫度tl的增加，m（E）亦變故：本設計分別為兩個液相區間，分別計算kGa（I）和kGa（II）即： 區間I，X=0.0040.002 （為kGa（I）區間II：x=0.00

16、20 （為kGa（II）有表I 可知：E=2.30×10KPaH=0.241 Kmol（m3kpa）E=2.18×10 kpaH=0.054 Kmol（m3kpa）故=+=461.9KGa（I）=2.16×10 Kmol（m3.s.kpa） K= KGa（I）P=2.16×10×101.325=0.219 Kmol（m3.s）=438.8K=2.23×10 Kmol（m3.s.kpa）K= KP=2.23×10×101.325=0.23 Kmol（m3.s.kpa）（3） 計算HOG HOG（II）=0.175m

17、HOG（I）=0.166m（4）傳質單元數計算在上述的兩個區間，可將平衡線視為直線，操作線為直線，故采用對數平均推動力法，計算N，兩個區間內對應的X Y Y*濃度關系如下：組成IIIX0.0040.0020.0020Y0.019120.010320.010320.00152Y*0.0093520.0044190.0044190 依式：N=（I）=0.0077N（II）=1.14（II）=0.0032N（II）=2.75（4） 填料層高度的計算 Z=Z+Z= H（I）N（I）+ H（II）N（II）=0.766×1.14+0.754×2.75=2.95m取25%余糧，則完成本次設計任務需要Dg50mm塑料鮑爾環的填料層高度“ Z=1.25m×2.95m=3.68m1