环境工程原理设计资料

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1、目录一、设计方案的确定1（一）设计任务及操作条件1（二）吸收剂的选择1（三）吸收操作流程2（四）填料的选择21、填料类型22、填料材料23、填料尺寸3二、填料塔的气液平衡关系3（一）液相物性数据3（二）液相物性数据3（三）气液平衡关系3三、填料塔的工艺计算4（一）物料衡算及操作线方程41、物料衡算42、操作线方程5（二）吸收剂用量的确定5（三）填料层高度的计算61、传质单元数的计算62、传质单元高度及传质系数6四、填料塔结构的计算10（一）塔径的计算101、确定空塔气速102、塔径计算113、塔径核算11（二）筒体壁厚的计

2、算121、筒体计算厚度122、筒体设计厚度133、液压实验13（三）封头的选择14（四）塔高的计算15（五）填料塔的附属高度计算15（六）气体压降的计算15（七）填料塔的附属装置161、填料支承装置162、填料压紧装置173、液体分布装置174、液体再分布装置175、塔顶除沫装置176、管口结构177、附属设备及管路布置19在化工分离过程的操作中，填料塔是最常用的气液传质设备之一，它可用于吸收、解吸、精馏和液-液萃取等化工单元过程，填料塔是具有结构简单，便于用耐腐蚀材料制造以及压降小等优点，采用新型高效填料可以取得良好的经

3、济效果，因而具有广泛的适用性。填料塔吸收用于吸收操作，可达到良好的传质效果，它具有通量大，阻力小，传质效率高等性能，因此，在实际工程操作过程中，吸收、解吸和气液洗涤过程绝大多数使用填料塔。一、设计方案的确定设计方案的确定主要包括：确定吸收塔装置的流程、主要是设备的形式和操作条件、选择合适的吸收剂等。（一）设计任务及操作条件年处理量：2000万立方物料：丙酮建厂地点：兰州起始浓度：2.3%吸收率：92%操作压强：101.325KPa操作温度：25℃工作时间：一年工作300天，一天24小时连续工作（二）吸收剂的选择本设计需吸收

4、的物料为丙酮，根据吸收剂选择的条件：191、对被吸收的气体溶质的溶解度大，选择性好；2、蒸汽压小，粘度低，不易发泡；3、具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易燃，不易爆，安全可靠；4、对设备的腐蚀性小，尽可能无毒、无环境污染；5、价廉易得，再生和循环的简单性、合理性及经济性。综合以上因素，我们选择清水作为吸收剂。（三）吸收操作流程本设计选用单塔逆流操作。原因如下：在逆流操作条件下，两相传质平均推动力最大，可减小设备尺寸，提高吸收效率和吸收剂的使用效率，优于并流操作，且工艺要求较低，单塔吸收即可满足。（四）填料的选择1、填料类

5、型对塔内填料的一般要求是：（1）具有较大的比表面积，较高的空隙率，较低的压降，较高的传质效率；（2）操作弹性大，性能稳定，能满足物系的腐蚀性，堵污性，热敏性等特殊要求；（3）填料强度高，便于吸收塔的检修经济合理。综合上述要求及本设计的工艺要求，选用鲍尔环。2、填料材料设备的操作温度较低（25℃），选用塑料填料，原因如下：塑料具有价格低廉，性能稳定，耐腐蚀等优点。192、填料尺寸填料的尺寸大，则比表面积小，允许的气速大，压降低，生产能力大，但效率低，易产生壁流现象，选用鲍尔环填料时应注意塔敬与填料直径之比>10。本设计选用5

6、0mm的填料综合以上因素，选择直径为50mm的塑料鲍尔环散装填料。二、填料塔的气液平衡关系（一）液相物性数据常压，25℃下：水的：水的粘度：水的表面张力：丙酮在水中的扩散系数：（二）液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：（三）气液平衡关系当时，丙酮溶于水的亨利常数E（kPa）根据气液平衡曲线，用下式计算：19当t=25℃时，带入上式可得：相平衡常数：——《环境工程原理》溶解度系数：——《环境工程原理》三、填料塔的工艺计算（一）物料衡算及操作线方程对于低浓度气体的吸收（进塔混合气体的浓度不超过10%，体积）

7、，可近似认为气相和液相的流量变化不大，可用摩尔比表示溶质的浓度，逆流操作时吸收塔的物料衡算和操作线方程具体运算方法及步骤如下：1、物料衡算根据设计任务中给定的混合气体处理量，气体原料的浓度及分离要求，用物料衡算计算进出口气体的组成：——《环境工程原理》式中：—通过吸收塔的惰性气体摩尔流量，kmol/h；—通过吸收塔的吸收剂摩尔流量，kmol/h；Y1、Y2—分别为进塔和出塔混合气体中溶质的摩尔比；X1、X2—分别为进塔和出塔吸收液中溶质的摩尔比。清水：19进塔的多次那个气体摩尔流量：1、操作线方程—《化工单元设备设计》（二

8、）吸收剂用量的确定吸收剂用量是从操作液气比求得的，气液比增大，吸收操作的推动力增大，设备尺寸可减小，但会使出塔液体浓度变稀，吸收所需的操作费用增大；而液气比过小会使操作动力减小，塔高增高。因此，气液比的选择设计经济上的最优化问题，应做权衡决定。1、求最小气液比对正常形状平衡线时，最小液气比等于操作线与平