吸收塔丙酮分析和总结.docx

设计方案简介

设计方案的确定

用水吸收丙酮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，且丙酮不作为产品，故采用纯溶剂。

填料的选择

对于水吸收丙酮的过程，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。

工艺计算

基础物性数据

液相物性的数据

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ρ=997.1kg/m3

L

粘度为μ=0.0008937Pa·s=3.2173kg/(m·h)

L

表面张力为σ=71.97dyn/cm=932731kg/h2

L

丙酮在水中的扩散系数为D=1.327×10-9m2/s=4.776×10-6m2/h

L

T ??

(依D=D0

T0

?计算，查《化工原理》教材)

气相物性的数据进塔混合气体温度为35℃

混合气体的平均摩尔质量为

MVm=ΣyiMi=0.06×58.08+0.94×29=30.74g/mol

混合气体的平均密度为

? ?PMVm

101.325?30.74

? ?1.216Kg/m3

Vm RT 8.314?308.15

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=1.88×10-5Pa?s=0.068kg/(m?h)

查手册得丙酮在空气中的扩散系数为

VD ?0.106cm2/s?0.038m2/h

V

（依D?D

(P0)(T

0 P T

)3/2计算，其中293K时，100kPa时丙酮在空气中扩散系数

0

为1×10?5m2/s，查《化工原理》教材）

气液相平衡数据

当x0.01,t=15～45℃时，丙酮-水体系的亨利系数可用式：

lgE?9.171?2040计算

T

E=211.5kPa

相平衡常数为

m=E/P=211.5/101.3=2.09

溶解度系数为

?H? L

?

? 997.1

?0.262kmol/(kPa?m3)

sEM 211.5?18.02

s

物料衡算进塔气相摩尔比为

1Y ? y11 1?y

1

? 0.061?0.06

?0.0638

出塔气相摩尔比为

2 1 ?Y ?Y(1?? )?0.0638(1?0.94)?

2 1 ?

进塔惰性气相流量为

??2400

?

?

V

22.4

273

273?35

(1?0.06)?92.27kmol/h

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

L Y?Y

12( ) ? 1 2

1

2

V min

Y/m?X

对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为

X2?0

L 0.0638?0.00383

(V)min

?0.0638/2.09?0

?1.96

取操作液气比为

L L

V?1.8(V)min

L

V?1.8?1.96?3.53

L?3.53?92.27?325.71kmol/h

1 2 1 2V(Y?Y)?L(X ?X

1 2 1 2

X1?

92.27(0.0638?0.00383)?0.017

325.7

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

?V?2400?1.216?2918.4kg/h

液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即

?L?325.71?18.02?5869.29kg/h

Eckert通用关联图的横坐标为

??

?

??L( V)0.5

?

?

5869.291.216

?( )0.5

?

?0.07

V L 2918.4 997.1

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

FFV 0.2u2???

F

F

V 0.2

?0.17

g? L

g

L

查表

F? ?170m?1

F

0.17g?????0.2LF V L0.17

0.17g?

????0.2

L

F V L

0.17?9.81?997.1

170?1?1.216?0.89370.2

u

?

?

F

取 u?0.7uF?0.7?2.868?2.008m/s

4Vs?u4?2400/

4Vs

?u

4?2400/3600

3.14?2.008

圆整塔径，取D=0.7m泛点