清水吸收丙酮填料塔地設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)清水吸收丙酮填料塔的設(shè)計(jì)學(xué)院醫(yī)藥化工學(xué)院專業(yè)高分子材料與工程班級高分子材料與工程13(1)班姓名李凱杰學(xué)號(hào)13155301xx指導(dǎo)教師嚴(yán)明芳、龍春霞設(shè)計(jì)書任務(wù)(一)設(shè)計(jì)題目試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除空氣中的丙酮蒸汽?；旌蠚怏w處理量為4000吊h。進(jìn)口混合氣中含丙酮蒸汽_6%_(體積百分?jǐn)?shù))；混合氣進(jìn)料溫度為35Co采用25c清水進(jìn)行吸收，要求：丙酮的回收率達(dá)到95%(二)操作條件(1)操作壓力101.6kPa(2)操作溫度25C(3)吸收劑用量為最小用量的倍數(shù)自己確定(4)塔型與填料自選，物性查閱相關(guān)手冊。(三)設(shè)計(jì)內(nèi)容(1)設(shè)計(jì)方案的確定和說明(2)吸收塔的物料衡算；(3

2、)吸收塔的工藝尺寸計(jì)算；(4)填料層壓降的計(jì)算；(5)液體分布器簡要設(shè)計(jì)；(6)繪制液體分布器施工圖；(7)其他填料塔附件的選擇；(8)塔的總高度計(jì)算；(9)泵和風(fēng)機(jī)的計(jì)算和選型；(10)吸收塔接管尺寸計(jì)算；(11)設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表；(12)繪制生產(chǎn)工藝流程圖(A3號(hào)圖紙)；(13)繪制吸收塔設(shè)計(jì)條件圖(A3號(hào)圖紙)；(14)對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論。目錄前言1第1章填料塔主體設(shè)計(jì)方案的確定21.1 裝置流程的確定21.2 吸收劑的選擇21.3 操作溫度與壓力的確定21.4 填料的類型與選擇2第2章基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)與物料衡算22.1 基礎(chǔ)物性衡算32.1.1 液相物性數(shù)據(jù)32.1.2 氣相物

3、性數(shù)據(jù)32.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù)42.2 物料衡算4第3章填料塔的工藝尺寸計(jì)算53.1 塔徑的計(jì)算53.2 泛點(diǎn)率的校核63.3 填料規(guī)格校核73.4 液體噴淋密度校核73.5 填料塔填料高度的計(jì)算73.5.1 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算73.5.2 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算83.5.3 填料層高度的計(jì)算93.6 填料塔附屬高度的計(jì)算103.7 填料層壓降的計(jì)算10第4章填料塔附件的選擇與計(jì)算114.1 液體分布器簡要設(shè)計(jì)114.1.1 液體分布器的選型114.1.2 分布點(diǎn)密度計(jì)算114.1.3 布液計(jì)算124.2 液體收集及分布裝置124.3 氣體分布裝置134.4 除沫裝置144.5 填料支承及壓緊裝

4、置144.5.1 填料支承裝置144.5.2 填料限定裝置144.6 裙座144.7 人孔15第5章填料塔的流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算155.1 吸收塔主要接管的計(jì)算155.1.1 液體進(jìn)料管的計(jì)算155.1.2 氣體進(jìn)料管的計(jì)算165.2 離心泵和風(fēng)機(jī)的計(jì)算與選型165.2.1 離心泵的計(jì)算與選型165.2.2 風(fēng)機(jī)的計(jì)算與選取18設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表20對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論24參考文獻(xiàn)25前言吸收是利用混合氣體中各組分在液體中的溶解度的差異來分離氣態(tài)均相混合物的一種單元操作。在化工生產(chǎn)中主要用于原料氣的凈化，有用組分的回收等。填料塔是氣液呈連續(xù)性接觸的氣液傳質(zhì)設(shè)備。塔的底部有支撐板用來支撐填料

5、，并允許氣液通過。支撐板上的填料有整砌和亂堆兩種方式。填料層的上方有液體分布裝置，從而使液體均勻噴灑于填料層上。本次化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔的方法處理含有丙酮的混合物，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。在設(shè)計(jì)中，主要以清水吸收混合氣中的丙酮，在給定的操作條件下對填料吸收塔進(jìn)行物料衡算。本次設(shè)計(jì)包括設(shè)計(jì)方案的選取，主要設(shè)備的工藝設(shè)計(jì)計(jì)算一一物料衡算、設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和工藝尺寸的設(shè)計(jì)計(jì)算，工藝流程圖，主要設(shè)備的工藝條件圖等內(nèi)容。第1章填料塔主體設(shè)計(jì)方案的確定1.1 裝置流程的確定因?yàn)槟媪鞑僮鞯膫髻|(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。因此本次設(shè)計(jì)采用逆流操作，即氣相自塔底進(jìn)

6、入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出。1.2 吸收劑的選擇由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，本次設(shè)計(jì)用清水做吸收劑，故采用純?nèi)軇?.3 操作溫度與壓力的確定由設(shè)計(jì)任務(wù)書可知，本次設(shè)計(jì)操作溫度為25C,操作壓力為101.6kPa1.4 填料的類型與選擇填料的種類有很多，根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。規(guī)整填料是按一定的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料，具造價(jià)較高，因此從實(shí)際出發(fā)，本次設(shè)計(jì)采用散裝填料。在散裝填料中，階梯環(huán)填料具有氣通量大、氣流阻力小、傳質(zhì)效率高等特點(diǎn)，是目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種；從填料的材質(zhì)考慮,塑料填料具有質(zhì)輕、價(jià)廉、耐沖擊、不易破碎等優(yōu)點(diǎn)，多用于吸收、解吸、萃

7、取、除塵等裝置中；在散裝填料中，同類填料的尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加，而大尺寸的填料應(yīng)用于小直徑塔中有會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低10綜上分析，本次設(shè)計(jì)采用DN38-聚丙烯階梯環(huán)填料。第2章基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)與物料衡算2.1基礎(chǔ)物性衡算2.1.1液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊2查得，常壓、25c時(shí)水的相關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:密度為L997.043kg/m3表面張力為l=71.97dyn/cm3=932731kg/h2粘度為L=0.0008937Pa?s3.217kg/(m?h)貝U101.6kPa,25c時(shí)

8、，水的粘度為L=0000893710160.0008963Pa?s3.227kg/(m?h)101.3查手冊3得20c時(shí)丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為DL0=1.16X10-9m2/s4.1810-6m2/h則25c時(shí)丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為P0T、3/2-9/101.3、,298.13、3/2-92-62.DlDL0()()1.1610()()1.1910m/s4.2810m/hpT0101.6293.132.1.2氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為MVm=yiMi=0.06X58+(1-0.06)X29=30.74混合氣體的平均密度為PMVm101.630.743VmVm1.22kg/mRT8.3

9、14308.13混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊網(wǎng)得常壓下、20c時(shí)空氣的粘度為V1.8110-5Pa?s0.06516kg/(m?h)則在101.6kPa、25c時(shí)空氣的粘度為3T二_(-)2(T0110.4)T0T110.4298133()2(293.13110.4)293.13298.13110.4T3()2(-110.4)V001.81105T110.41.83105Pa?s0.066kg/(m?h)在101.3kPa,20c時(shí)，查手冊3丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為DV110-5m2/s則101.6kPa,25c時(shí)，丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為-5/273.1325.1.81/101

10、.6-522Dv110()()1.0310m/s0.0372m/h273.1320101.32.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)查手冊得，常壓下20c時(shí)丙酮在水中的亨利系數(shù)為E211.5kPa相平衡常數(shù)為E211.5m2.08P101.6溶解度系數(shù)為H-.9970.25EMs211.5182.2物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為丫1y10.060.06381-y11-0.06出塔氣相摩爾比為Y2“1-)0.0638(1-0.95)0.00319進(jìn)塔惰性氣相流量為400022.4148.8kmol/h273.13(10.06)273.1335該吸收過程為低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即VL)mi

11、nm對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為X20,1_、0.0638-0.00319(-)min77751.976V0.0638-02.08取操作液氣比為XLWnL1.41.9762.77VL2.77148.8412.2kmol/hV(丫丫2)L(X1X2)VV(“1丫2)c148.8(0.06380.00319)X1X21200.0219L412.2第3章填料塔的工藝尺寸計(jì)算3.1 塔徑的計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖網(wǎng)計(jì)算泛點(diǎn)氣速氣相質(zhì)量流量為VVmVV1.2240004880kg/h液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即LLMS412,2187419.6kg/hL（V）0.5VL則Ecker

12、t通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為（）o,50.0544880997.043查圖5-323得2UFFg0,20.13查表5-111得F170m-1Uf0.13gl0.2FVL0.139.81997.043.17011.221022.5m/s取u0.7uf0.72.51.75nYs由D4Vs44000/36000.808m、冗uV3.141.75圓整塔徑，取D0.8m3.2 泛點(diǎn)率的校核4000/36000.7850.822.21m/sUUF2.212.5100%88.4%（不在允許范圍內(nèi)）則填料塔塔徑取D900mm4000/36000.7850.921.75m/sUF1.752.5100%70%（在允許范

13、圍內(nèi)）3.3 填料規(guī)格校核D900d3823.6883.4 液體噴淋密度校核對于直徑不超過75mmi勺散裝填料，可取最小潤濕速率為(Lw)min0.08m3/(m?h)查附錄51得at132.5m2/m3Lh0.785D2Umin(Lw)min0.08132.510.6m3/(m2?h)11.70Umin7419.6/997.0430.7850.92經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D900mm合理3.5 填料塔填料高度的計(jì)算3.5.1 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算Xi0.0219X20*丫mX12.080.02190.046*Y20塔底吸收推動(dòng)力為*丫Y1Y10.06380.0460.0178塔頂吸收推動(dòng)力

14、為*Y2Y2Y20.0031900.00319對數(shù)平均推動(dòng)力為YmYiY2丫20.01780.00319'0.0178In0.003190.00850氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為Nog丫YYm0.0638-0.003190.008507.133.5.2 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式1計(jì)算:22Wc0.75ULx0.1ULt0.05U|_0.2一1-exp1.45()()(-)()tLatLL9LLL查表5-131得2c33dyn/cm427680kg/h2液體質(zhì)量流量為UL7419.6211668.79kg/(m2?h)0.7850.94276800751-exp1.

15、45()93273111668.790.111668.792132.50.05(132.53.227)(997.04321.27108)11668.792997.043932731132.5產(chǎn)0.362填料的潤濕比表面積為aw0.362at0.362132.547.97m2/m3氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:kG0.237(-U)0一)1/3(-DV)tVvDvRT氣體質(zhì)量通量為Uv40001.2今7674.8kg/(m2?h)0.7850.9kG0.237(7674.800.7(0.066)1*132.50.0372)132.50.066，1.220.0372，8.314298.13,0.0614

16、kmol/(m2?h?kPa)液膜吸收系數(shù)有下式計(jì)算:kL0.0095Ul)2/3(l)1/2(Lg)1/3DWLLLL11668.79、2/3,3.227、吟3.2271.27108、i/30.0095)(6)()47.973.2271.224.2810-1.220.15m/h由kGakGaW1.1,階梯環(huán)填料是開孔環(huán)，查表5-14川得1.45,則kGakGaW1.10.061447.971.451.14.432kmol/(m3?h?kPa)kLakLaW0.40.1547.971.450.48.348l/h70%50%Uf修正的恩田公式只使用于u0.5uf的情況，當(dāng)u0.5uf時(shí)，需要按下

17、式進(jìn)行校正，即U_14kGa19.5(0.5)kGaUf19.5(1750.5)1.44.4322.58.855kmol/(m3?h?kPa)u_22kLa12.6(0.5)：1kLaUf1.752212.6(0.5)8.3488.977l/h2.5氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)為KGa111.''kGaHkLa18.855110.258.9771.79kmol/(m3?h?kPa)氣相總傳質(zhì)單元高度為VV148.8Hog21.29mGa"p1.79101.60.7850.93.5.3填料層高度的計(jì)算ZHogNog1.297.139.20m采用上述方法計(jì)算出填料層高度后，還應(yīng)保留

18、一定的安全系數(shù)，則Z'1.259.211.5m設(shè)計(jì)取填料層高度為Z'12m查表5-16,對于階梯環(huán)填料，h815,hmax6mm。取名8,則Dh89007200mm計(jì)算得填料層高度為12000mm>7200mm&據(jù)表5-161階梯環(huán)填料的分段要求，可將填料層分為兩段設(shè)置，每段6m兩段之間設(shè)置一個(gè)液體再分布器。3.6 填料塔附屬高度的計(jì)算塔的附屬空間高度包括塔上部空間高度、安裝液體分布器和液體再分布器（包括液體收集器）所需要的高度、塔底部空間高度以及塔裙座高度50本次設(shè)計(jì)塔上部空間高度，可取為1.2m,液體再分布器的空間高度約為1m塔底液相停留時(shí)間按5min考慮，則

19、塔釜液所占空間高度為560Zi7419.6997.04336000.7850.8m考慮到氣相接管所占空間高度，底部空間高度可取1.0m,所以塔的附屬高度乙1.2113.2m（不含裙座高度）3.7 填料層壓降的計(jì)算散裝填料的壓降值由Eckert通用關(guān)聯(lián)式計(jì)算，則橫坐標(biāo)為()0.50.054VL查表5-18川得，p116m-1,縱坐標(biāo)為2uPV0.2LgL1.75211619.811.22997.043023.22700.056查圖5-32網(wǎng)得p/Z429.81412.02Pa/m則填料層壓降為p412.02124944.2Pa第4章填料塔附件的選擇與計(jì)算4.1 液體分布器簡要設(shè)計(jì)4.1.1 液體

20、分布器的選型液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。因槽式液體分布器具有較大的操作彈性、優(yōu)良的布液性能、極好的抗堵塞、結(jié)構(gòu)簡單、氣相阻力小等優(yōu)點(diǎn)，故本設(shè)計(jì)選用槽式分布器。L11.70,0.785D24.1.2 分布點(diǎn)密度計(jì)算液體噴淋密度越小，分布點(diǎn)密度越大。噴淋點(diǎn)密度為U因該塔噴淋電密度較小，設(shè)計(jì)去噴淋點(diǎn)密度為100點(diǎn)/m2布液點(diǎn)數(shù)為n0.7850.9210063.585點(diǎn)64點(diǎn)按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：二級槽共設(shè)5道，在槽側(cè)面開孔，槽寬度為40mm槽高度為200mm兩槽中心距為170mm分布點(diǎn)采用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為66點(diǎn)，布

21、液點(diǎn)示意圖如圖4-1所示。圖4-1槽式液體分布器二級槽的布液點(diǎn)示意圖4.1.3 布液計(jì)算液體體積流量為Ls412.218997.04336002.0710-3m3/sLs-d2n12gH,0.550.604取0.60,H160mm,則布液孔徑為d04Ls1/2,7419.64(997.043)1/20.0063m3.14620.6029.810.16設(shè)計(jì)取d06mm4.2 液體收集及分布裝置為減小壁流現(xiàn)象，當(dāng)填料層較高時(shí)需進(jìn)行分段，本次設(shè)計(jì)填料層高度Z=12m故需分成2段，兩段之間設(shè)置液體收集及再分布裝置。多孔盤式液體再分布器是集液體收集和在分布功能于一體的液體收集和再分布裝置，其具有結(jié)構(gòu)簡單

22、、緊湊、安裝空間高度低等優(yōu)點(diǎn)。故本次設(shè)計(jì)采用多孔盤式液體再分布器作為液體收集及分布裝置。多孔盤式液體再分布器如圖4-2所示。圖4-2多孔盤式液體再分布器4.3 氣體分布裝置為了實(shí)現(xiàn)氣相均勻分布，設(shè)置性能良好的氣相分布裝置是十分重要的。通常情況下，對于直徑小于2.5m的小塔多采用簡單的氣體分布裝置，本次設(shè)計(jì)填料塔塔徑D=0.9m可采用如圖4-3所示的簡單的氣體分布裝置。圖4-3小塔氣體分布裝置4.4 除沫裝置除沫裝置的作用是為了進(jìn)行氣液分離，出去氣體夾帶的霧沫，保證后續(xù)設(shè)備的正常操作。除沫裝置可以安裝在塔內(nèi)或塔的上部，也可以作為獨(dú)立的氣液分離設(shè)備。絲網(wǎng)除沫器具有除沫效率高、壓降小的特點(diǎn)，因此本次

23、設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器作為除沫裝置。4.5 填料支承及壓緊裝置4.5.1 填料支承裝置填料支承裝置的作用是支承填料以及填料層內(nèi)液體的重量,一般情況下填料支承裝置應(yīng)具備足夠的強(qiáng)度和剛度、開孔率，以支持填料及其所持液體的重量，防止在支撐板發(fā)生液泛，結(jié)構(gòu)上應(yīng)簡單易于加工制造和安裝，有利于氣液相的均勻分布，同時(shí)不至于產(chǎn)生較大的阻力。氣體噴射式填料支承裝置具有氣體流通量自由截面率大、阻力小、承載能力強(qiáng)、氣液兩相分布效果好等特點(diǎn)，因此本次設(shè)計(jì)采用氣體噴射式填料支承裝置。4.5.2 填料限定裝置為保證填料塔在工作狀態(tài)下填料床層能夠穩(wěn)定，防止高氣相負(fù)荷或負(fù)荷突然變動(dòng)時(shí)填料層發(fā)生松動(dòng)，破壞填料層結(jié)構(gòu)，甚至造成填料損

24、失，在填料層頂部設(shè)置填料限定裝置。填料限定裝置分為填料壓板和床層限定板。填料壓板常用于陶瓷填料，床層限定板多用于金屬和塑料填料。本次設(shè)計(jì)選用DN38聚丙烯階梯環(huán)塑料填料，因此采用床層限定板。4.6 裙座一般塔設(shè)備的高徑比較大，要承受地震、風(fēng)、偏心以及內(nèi)壓等載荷，為保證塔設(shè)備的安全可靠運(yùn)行，在設(shè)備下部一圈焊接裙座。裙座結(jié)構(gòu)有圓筒形和圓錐形兩種形式。對于直徑小且細(xì)高的塔（即DN1m且H/DN25或DN1m且H/DN30),為了增加設(shè)備的穩(wěn)定性降低地腳螺栓和基礎(chǔ)環(huán)支承面上的應(yīng)力，可采用圓錐形裙座。本次設(shè)計(jì)中，填料塔總高度為H15.2m則DN900mmH/DN16.925故本次設(shè)計(jì)填料塔不屬于直徑小且

25、細(xì)高的塔，因此采用圓筒形裙座。4.7 人孔人孔是安裝或檢修人員進(jìn)入塔內(nèi)的唯一通道。人孔可設(shè)在每段填料層的上下方，同時(shí)兼作填料裝卸孔用，同時(shí)也設(shè)置在氣液緊、出口等需要經(jīng)常維修清理的部位。參考國家標(biāo)準(zhǔn)的手孔和人孔手冊6,本次設(shè)計(jì)選用公稱壓力為常壓，公稱直徑450mmi勺平面型人孔。第5章填料塔的流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算5.1 吸收塔主要接管的計(jì)算5.1.1 液體進(jìn)料管的計(jì)算d1342.041033.141.5進(jìn)料管的結(jié)構(gòu)類型很多，有直管進(jìn)料管、彎管進(jìn)料管、T型進(jìn)料管。本次設(shè)計(jì)選用直管進(jìn)料管。進(jìn)料管管內(nèi)的允許流速一般不超過0.51.8m/s,故取管內(nèi)液體流速為U11.5”s,則液體進(jìn)出口內(nèi)徑為0.042m4

26、2mm查參考書選用50mm3mm的無縫鋼管，其實(shí)際內(nèi)徑為d150-3244mm校正流速為Ui4Ls,2九d142.0710-33.140.04421.36m/s5.1.2氣體進(jìn)料管的計(jì)算采用直管進(jìn)料，由于常壓下塔的氣體進(jìn)出口管氣速可取1020m/s,故取氣體進(jìn)出口流速近似為16m/s,則氣體進(jìn)出口內(nèi)徑為d244000/36003.14160.297m297mm查參考書5選用325mm12mm的無縫鋼管，其實(shí)際內(nèi)徑為d2325-122301mm氣體的實(shí)際流速為U24Usdd244000/36003.140.301215.6m/s5.2離心泵和風(fēng)機(jī)的計(jì)算與選型5.2.1 離心泵的計(jì)算與選型管內(nèi)液體

27、的流速為u1.36m/s則雷諾數(shù)為ReLdu997.0430.0441.360.00100559366.2取管壁絕對粗糙度0.2mm,則相對粗糙度-030.0068d44查圖1-36網(wǎng)得0.032直管阻力壓頭損失為泵入口管長0.2m液體分布器前的管長0.5m吸入管深入清水里的管長0.3m2hf-0.032d2g0.20.30.515.2且1.11m0.04429.81局部阻力壓頭損失為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)截止閥（全開）6.0一個(gè)帶濾水器的底閥（全開）2.0三個(gè)90°彎頭0.7532.25進(jìn)口0.5出口hf2(6.02g2.02.250.51)1.362.22m29.81管路系統(tǒng)總的壓頭損失為hf

28、hfhf1.112.223.33m氣體進(jìn)口壓力降為12p1萬Vmu氣體出口壓力降為12p2-VmU4吸收塔的總壓力降為11.2215.6221o1.2215.624148.5Pa74.2PaPfPP1P24944.2148.574.25166.6Pa其他塔內(nèi)件的壓力降p較小，在此可以忽略揚(yáng)程為HeLghf(15.20.2)5166.6-3.3319.26m997.0439.81流量為Ql7419.637.44m/h997.043參考離心泵規(guī)格7,根據(jù)上述所計(jì)算得出的流量和揚(yáng)程，選用離心泵型號(hào)為IS50-32-125,其規(guī)格為如下表5-1所示。表5-1IS50-32-125單級單吸離心泵規(guī)格流量

29、m/h揚(yáng)程H/m效率Y/%必需汽蝕余量轉(zhuǎn)速（r/min）功率/kw(NPSH)r/m軸功率電功率12.520602.029001.132.2注：準(zhǔn)備兩個(gè)離心泵，一個(gè)備用5.2.2風(fēng)機(jī)的計(jì)算與選取氣體流量為QV4000m3/h以風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口外側(cè)為截面列伯努利方程，得P112P212ziguiWez2gU2Wf22將上述各項(xiàng)同乘以，整理可得22、PtWe（Z2zi）g（P2Pi）（U2-U1）Pf2由于（Z2-Z1）較小，氣體也較小，故（Z2-Z1）g項(xiàng)可忽略；由于以風(fēng)機(jī)進(jìn)、出口外側(cè)為截面，截面速度叫u20,故一（u2-u；）項(xiàng)可忽略；PfPfPf中,2由于進(jìn)、出口管段很短，直管阻力Pf忽略不計(jì)，

30、即PfPfWf進(jìn)口'2U1出口'22由于本設(shè)計(jì)任務(wù)是吸收空氣中的丙酮,內(nèi)流速u1亦可忽略，進(jìn)一步化簡得混合氣體直接從大氣進(jìn)入通風(fēng)機(jī)，管'2u2PfPf出口-吸收塔內(nèi)氣體的操作壓力為101.6kPa,氣體進(jìn)入塔內(nèi)要克服塔內(nèi)氣體的壓力、填料層的壓降以及氣體從塔頂排出的出口壓降，所以P2P操作P2PP1P常壓P2-PlP2P通過一系列的簡化，全風(fēng)壓Pt整理可得2Pt(P2-P1)PfP2Pvm出口,215.6274,24944.21.2215166.8Pa2將使用條件下的風(fēng)壓換算為標(biāo)定條件下的風(fēng)壓1.2PtoPtVm1.2_5166.8一5082.1Pa1.22參考通風(fēng)機(jī)選型

31、使用手冊網(wǎng)，根據(jù)上述計(jì)算得出的流量和全風(fēng)壓，選用的通風(fēng)機(jī)為SL-5-45-11型物料輸送型通風(fēng)機(jī)，批號(hào)為No5.6,風(fēng)機(jī)傳動(dòng)為C式傳動(dòng),其規(guī)格如下表5-2所示。表5-2SL-5-45-11型物料輸送型通風(fēng)機(jī)規(guī)格批號(hào)No轉(zhuǎn)速/流量/(m/h)全壓內(nèi)效率/(%)需用功率/kw電動(dòng)機(jī)序號(hào)方式(r/min)型號(hào)功率5.6C240074900295756.18.2Y16015M2-2注：由于全壓較大，故兩臺(tái)通風(fēng)機(jī)串聯(lián)工作設(shè)計(jì)參數(shù)一覽表表1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)和物料衡算總表項(xiàng)目丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)Dl4.28X10-6m/h丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)Dv0.0372rn/h丙酮在水中的亨利系數(shù)E211.5kPa丙酮在

32、水中的溶解度系數(shù)H0.25kmol/(kPa-n3)吸收劑的摩爾流量L412.2kmol/h混合氣體的平均摩爾質(zhì)量Mvm30.74g/mol氣液相平衡常數(shù)m2.08混合氣體的體積流量V4000M/h出塔液相摩爾比Xi0.0219進(jìn)他液相摩爾比X20進(jìn)塔氣相摩爾比Y10.0638出塔氣相摩爾比Y20.00319回收率95%水的黏度L3.227kg/(m'h)空氣的黏度V0.066kg/(m-h)水的密度L3997.043kg/m混合氣體的平均密度Vm1.22kg/m3水的表面張力L2932731kg/h表2塔設(shè)備衡算總表塔徑D0.9m布液孔徑d06mm填料塔的總高度H15.2m總傳質(zhì)單元

33、高度HOG1.29m塔釜液所占空間高度h0.8m氣相總傳質(zhì)系數(shù)Kg1.79kmol/(m3h-kPa)氣膜吸收系數(shù)kG0.0614kmol/(m2,h-kPa)液膜吸收系數(shù)kL0.15m/h氣相總吸收系數(shù)Kg4.432kmol/(m3h-kPa)液相總吸收系數(shù)kL-18.348h氣相總吸收系數(shù)（校正后）Kg8.855kmol/(m3hkPa)液相總吸收系數(shù)（校正后）Kl-18.977h最小濕潤速率LWmin0.08m/(m'h)氣相總傳質(zhì)單元數(shù)Nog7.13布液點(diǎn)數(shù)n62點(diǎn)填料層壓降P4944.2Pa液體噴淋密度U11.70m/Fh)液體質(zhì)量通量Ul11668.79kg/(m2-h)液

34、體體積流量Ls2.07X10-3m/h氣體質(zhì)量通量Uv7674.8kg/(m2-h)續(xù)表2泛點(diǎn)氣速Uf2.5m/s實(shí)際氣速u1.75m/s泛點(diǎn)率%F70%與X平衡氣相摩爾比*Y0.046與火平衡氣相摩爾比*Y20填料層的高度Z12m塑料階梯環(huán)比表面積t132.5m-m3填料的濕潤比表面積W2-347.97m-m塑料階梯環(huán)泛點(diǎn)填料因子平均值F170m塑料階梯環(huán)壓降填料因子平均值P-1116m液相質(zhì)量流量L7419.6kg/h氣相質(zhì)量流量G4880kg/h階梯環(huán)形狀系數(shù)1.45表3接管、泵和風(fēng)機(jī)計(jì)算總表符號(hào)液體進(jìn)料管內(nèi)徑di44mm氣體進(jìn)料管內(nèi)徑心301mm揚(yáng)程He19.26m直管阻力壓頭損失hf1.11m局部阻力壓頭損失hf2.22m續(xù)