文档介绍：年产1002吨丙酮设计说明书
一、任务及操作条件
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年产1002吨丙酮设计说明书
设计一座填料吸收塔,用于吸收混于空气中的丙酮气体。混合气体的处理量为2600(m3/h),其中含空气为95%,丙酮气为5%(百分含量),要求丙酮回收率为96%(百分含量),采用清水进行吸收,。
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(1)操作压力为常压
(2)使用微分接触式的吸收设备
(3)逆流操作
二、设计条件及主要物性参数
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(1)生产能力:
混合气处理量G=2600/h(见后面详细计算过程)
原料:
以丙酮—空气二元体系,进料混合气体含丙酮的体积分数为5%
(3)产品要求:
塔顶逸出气体丙酮含量99%
操作压力:
常压
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(1)空气的分子量:29 ;丙酮的分子量:58 ;水的分子量:18
(2)235℃ Pa
(3)常压: kPa
(4)在1 atm时,水的凝固点(.)为0℃,沸点(.)为100℃。水在0℃ kJ/mol(或80 cal/g),水在100℃ kJ/mol(或540 cal/g)。
三、设计方案的确定
常用的吸收装置流程主要有逆流操作、并流操作、吸收及部分再循环操作、多塔串联操作、串联—并联操作,根据设计任务、工艺特点,结合各种流程的优缺点,采用常规逆流操作的流程,传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收及利用率高。
本设计要求的是选用填料吸收塔,填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备,它的结构和安装比板式塔简单。它的底部有支撑板用来支撑填料,并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌或乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置,从而使液体均匀喷洒在填料层上。
常规逆流操作
附:填料塔的主体结构与特点
结构:
吸收装置的流程布置是指气体和液体进出吸收塔的流向安排。本设计采用的是逆流操作,即气相自塔底进入由塔顶排出,液相流向与之相反,自塔顶进入由塔底排出。逆流操作时平均推动力大,吸收剂利用率高,分离程度高,完成一定分离任务所需传质面积小,工业上多采用逆流操作。
吸收剂性能的优劣是决定吸收操作效果的关键之一,吸收剂的选择应考虑以下几方面:
(1)溶解度: 吸收剂对溶质的溶解度要大,以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。
(2)选择性: 吸收剂对溶质组分有良好的溶解能力,对其他组分不吸收或甚微。
(3)挥发度:操作温度下吸收剂的蒸汽压要低,以减少吸收和再生过程中的挥发损失。
(4)粘度: 吸收剂在操作温度下粘度要低,流动性要好,以提高传质和传热速率。
(5)其他: 所选用的吸收剂尽量要无毒性、无腐蚀性、不易爆易燃、不发泡、冰点低、廉价易得及化学性质稳定
一般来说,任何一种吸收剂都难以满足以上所有要求,选用是要针对具体情况和主要因素,既考虑工艺要求又兼顾到经济合理性,综上因素的考虑,本次设计任务选用清水做吸收剂。
(1)温度:低温利于吸收,但温度的底限应由吸收系统决定,本设计温度选25℃
(2)压力:加压利于吸收,但压力升高操作费用、能耗增加,需综合考虑,本设计采用常压。
填料种类的选择要考虑分离工艺的要求,,还应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料,这样可以使通量增大,。
①传质效率,传质效率即分离效率,它有两种表示方法:一是以理论级进行计算的表示方法,以每个理论级当量的填料层高度表示,即HETP值;另一是以传质速率进行计算的表示方法,以每个传质单元相当的填料层高度表示,即HTU值。在满足工艺要求的前提下,应选用传质效率高,即HETP(或HTU值)低的填料。对于常用的工业填料,其HETP(或HTU)值可由有关手册或文献中查到,也可通过一些经验公式来估算。
②通量,在相同的液体负荷下,填料的泛点气速愈高或气相动能因子愈大,则通量愈大,塔的处理能力亦越大。因此,在选择填料种类时,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料。对于大多数常用填料,其泛点气速或气相动能因子可由有关手册或文献中查到,也可通过一些经验公式来估算。
③填料层的压降,填料层的压降是填料的主要应用性能,填料层的压降愈低,动力消耗越低,操作费用愈小。选择低压降的填料对热敏性物系的分离尤为重要。比较填料的