目录
概 述………………………………………………………………2
一 设计任务及操作条件…………………………………………2
二 设计方案的确定………………………………………………3
三 物料计算………………………………………………………3
四 热量衡算………………………………………………………4
五 气液平衡曲线…………………………………………………5
六 吸收剂(水)的用量Ls ………………………………………6
七 塔底吸收液浓度X1  …………………………………………6
八 操作线…………………………………………………………6
九 塔径计算………………………………………………………6
十 填料层高度计算………………………………………………9
十一 填科层压降计算  …………………………………………13
十二 填料吸收塔的附属设备……………………………………13
十三 填料塔的设计结果概要……………………………………15
十四 主要符号说明………………………………………………16
十五 参考文献……………………………………………………17
十六 课程设计总结………………………………………………18
概述
  在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。其作用实现气—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。塔设备有板式塔和填料塔两种形式，下面我们就填料塔展开叙述。
  填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于0.6∽0.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。
  气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。板式塔和填料塔都可用于吸收过程，此次设计用填料塔作为吸收的主设备。
水吸收丙酮填料塔设计
一 设计任务和操作条件
   混合气（空气、丙酮蒸气）处理量1500m3∕h;
   进塔混合气含丙酮体积分数1.82%；相对湿度70%；温度35℃；
   进塔吸收剂（清水）的温度为25℃；
   丙酮回收率90%；
   操作压力为常压。
二 设计方案的确定
  （1）吸收工艺流程
采用常规逆流操作流程．流程如下：
    流程说明:混合气体进入吸收塔，与水逆流接触后，得到净化气排放；吸收丙酮后的水，经取样计算其组分的量，若其值符合国家废水排放标准，则直接排入地沟，若不符合，待处理之后再排入地沟。
三 物料计算
  （1）进塔混合气中各组分的量
近似取塔平均操作压力为101.3kPa,故：
混合气量=1500（）×=59.36kmol∕h
混合气中丙酮量=59.36×0.0182=1.08kmol∕h=1.08×58=62.64㎏∕h
查附录，35℃饱和水蒸气为5623.4Pa，则相对湿度为70%的混合气中含水蒸气量= =0.0404kmol（水气）∕kmol（空气+丙酮）
混合气中水蒸气的含量= =2.31kmol∕h=2.31×18=41.58㎏∕h
混合气中空气量=59.36-1.08-2.31=55.97kmol∕h=55.97×29=1623㎏∕h
  （2）混合气进出塔（物质的量）组成
已知：，则
  （3）混合气进出塔（物质的量比）组成
若将空气与水蒸气视为惰气，则
        惰气量=55.97+2.31=58.28kmol∕h =1623+41.58=1664.6㎏∕h
        =0.0185kmol（丙酮）∕kmol（惰气）
          0.00185kmol（丙酮）∕kmol（惰气）
  （4）出塔混合气量
出塔混合气量=58.28+1.08×0.1=58.388kmol∕h=1670.8㎏∕h
四 热量衡量
   热量衡量为计算液相温度的变化以判断是否为等温吸收过程。假设丙酮溶于水放出的热量全被水吸收，且忽略气相温度变化及塔的散热损失（塔保温良好）。
   查《化工工艺算图》第一册，常用物料物性数据，得丙酮的微分溶解热（丙酮蒸气冷凝热及对水的溶解热之和）：
                     KJ∕Kmol
   吸收液平均比热容=75.366 KJ∕（Kmol.℃）,通过下式计算
                       =
   对低组分气体吸收，吸收液组成很低时，依惰性组分及比摩尔浓度计算方便，故上式可写成 ：
                X
   即可在X=0.000～之间，设系列X值，求出相应X组成下吸收液的温度，计算结果列于表（1）第1，2列中。由表中数据可见，液相X变化0.001时，温度升高0.54℃，依此求取平衡线。
表（1）  各液相浓度下的吸收液温度及平衡数据
X	/℃	E/kPa	m（=E/p）	×		0.000	25.00	211.5	2.088	0.000		0.001	25.54	217.6	2.148	2.148		0.002	26.08	223.9	2.210	4.420		0.003	26.62	230.1	2.272	6.816		0.004	27.16	236.9	2.338	9.352		0.005	27.70	243.7	2.406	12.025		0.006	28.24	250.6	2.474	14.844		0.007	28.78	257.7	2.544	17.808		0.008	29.32	264.96	2.616	20.928		  注：1.与气相称平衡的液相=0.0072,故取=0.008；
      2.平衡关系符合亨利定律，与液相平衡的气相含量可用=mX表示；
      3.吸收剂为清水，x=0，X=0;
      4．近似计算中也可视为等温吸收。
五 气液平衡曲线
   当x 0.01，t=15～45℃时，丙酮溶于水其亨利系数E可用下式计算：          =9.171－[2040／（t+273）]
   查《化学工艺算图》第一册.常用物料特性数据，由前设X值求出液温，通过上式计算相应E值，且m=，分别将相应E值及相平衡常数m值列于表4-16中的第3，4列。由=mX求取对应m及X时的气相平衡组成，结果列于表中4-16中第5列。
根据X-数据，绘制X-Y平衡曲线0E，如图1所示。
六 吸收剂（水）的用量
   由图1查出，当=0.0185，=0.0072,依下式式计
丙酮-水吸收设计.doc