填料塔精馏过程实验数据等板高度

实验九 填料塔精馏过程实验

一．实验目的

1.了解填料精馏塔及其附属设备的基本结构，掌握精馏过程的基本操作方法。 2.学会判断系统达到稳定的方法，掌握测定塔顶、塔釜溶液浓度的实验方法。 3.掌握保持其他条件不变下调节回流比的方法，研究回流比对精馏塔分离效率的影响。 4.掌握用图解法求取理论板数的方法，并计算等板高度（HETP）。

二．基本原理

填料塔属连续接触式传质设备，填料精馏塔与板式精馏塔的不同之处在于塔内气液相浓度前者呈连续变化，后者层逐级变化。等板高度（HETP）是衡量填料精馏塔分离效果的一个关键参数，等板高度越小，填料层的传质分离效果就越好。

1.等板高度（HETP）

HETP是指与一层理论塔板的传质作用相当的填料层高度。它的大小，不仅取决于填料的类型、材质与尺寸，而且受系统物性、操作条件及塔设备尺寸的影响。对于双组分体系，根据其物料关系xn，通过实验测得塔顶组成xD、塔釜组成xW、进料组成xF及进料热状况q、回流比R和填料层高度Z等有关参数，用图解法求得其理论板NT后，即可用下式确定： HETP＝Z/NT （

填料塔的填料层高度和塔径计算实例

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第 4期 2 0年 4月 05

氯碱工业C o— k l I d sr hlr— Al ai n u ty

No. 4 Ap . 2 0 r,0 5

填料塔的填料层高度和塔径计算实倒段全军，周桂亭，守传樊

(岛天元化工股份有限公司，青山东胶南 2 6 0 ) 6 4 0[关键词]不锈钢矩鞍环；气相总传质单元高度；空塔气速；最小喷淋密度；压降[要]闲置金属鞍环填料对填料塔进行防腐处理。介绍了利用现有引风机的条件下，摘用填料塔塔径、塔高的计算示例。

[中图分类号] Q 2 . T 082一

[文献标识码】B

[文章编号】10—13 (050—02— 3 08 3X 20 )4 03 0

般情况下，用耐氯腐蚀的材料或对塔做一选

2 1混合气体的质量流量 .

些防腐处理。例如，小塔采用 P VC材料，用钢材使的塔里应该采用衬胶等措施。填料塔的填料最好采用塑料鲍尔环，因为它耐氯气腐蚀，而且环内空间及环内表面的利用率高，气体流动阻力降低，液体分布均匀。由于鲍尔环上的两排窗孔交错排列，才使得通过环的气体流动通畅，避免了液体严重的沟流及壁流现象，因此，尔环的操作弹性大，鲍是选择的理想填料。青岛天原公司有大量常年闲置的 2 i 5

填料塔的填料层高度和塔径计算实例

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第 4期 2 0年 4月 05

氯碱工业C o— k l I d sr hlr— Al ai n u ty

No. 4 Ap . 2 0 r,0 5

填料塔的填料层高度和塔径计算实倒段全军，周桂亭，守传樊

(岛天元化工股份有限公司，青山东胶南 2 6 0 ) 6 4 0[关键词]不锈钢矩鞍环；气相总传质单元高度；空塔气速；最小喷淋密度；压降[要]闲置金属鞍环填料对填料塔进行防腐处理。介绍了利用现有引风机的条件下，摘用填料塔塔径、塔高的计算示例。

[中图分类号] Q 2 . T 082一

[文献标识码】B

[文章编号】10—13 (050—02— 3 08 3X 20 )4 03 0

般情况下，用耐氯腐蚀的材料或对塔做一选

2 1混合气体的质量流量 .

些防腐处理。例如，小塔采用 P VC材料，用钢材使的塔里应该采用衬胶等措施。填料塔的填料最好采用塑料鲍尔环，因为它耐氯气腐蚀，而且环内空间及环内表面的利用率高，气体流动阻力降低，液体分布均匀。由于鲍尔环上的两排窗孔交错排列，才使得通过环的气体流动通畅，避免了液体严重的沟流及壁流现象，因此，尔环的操作弹性大，鲍是选择的理想填料。青岛天原公司有大量常年闲置的 2 i 5

《化工原理》课程设计

设计题目：废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计

学 院： 班 级： 指导教师： 学生姓名： 成 绩：

《化工原理》课程设计任务书

一、设计题目

废丙酮溶媒回收过程填料精馏塔设计 本设计项目是根据生产实际情况提出的

二、设计任务及条件

1、原料液组成

组分 丙酮 水

2、分离要求

产品中水分含量≤0.2%（质量%） 残液中丙酮含量≤0.5%（质量%） 3、处理能力

废丙酮溶媒处理量______13.5____吨/天（每天按24小时计） 4、设计条件 操作方式：连续精馏 操作压力：常压 进料状态：饱和液体进料 回流比：根据设计经验自行确定 塔填料：金属环矩鞍填料，填料规格自选 塔顶冷凝器：全凝器

组成（质量%）

75 25

三、设计计算内容

1、物料衡算 2、填料精馏塔计算

⑴操作条件的确定 ⑵塔径的确定 ⑶填料层高度的确定 ⑷填料层压降的计算 ⑸液体分布器设计计算 ⑹接管管径的计算 3、冷凝器和再沸器的计算与选型 4、填料精馏塔设计图

5、废丙酮溶媒回收过程工艺流程图

目 录

第1章 前言…….………………………………

甲醇—水分离装置的工艺设计

摘 要

甲醇是一种重要的化工原料，其用途广泛，是基础的有机化工原料和优质燃料。主要应用于精细化工，塑料等领域，用来制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一。

甲醇易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其它物质，因此只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。精馏是应用最广的传质分离操作，板式塔是目前最主要的精馏塔塔型，对它的研究一直长盛不衰。筛板塔和浮阀塔成功地取代泡罩塔是效益巨大的成果。板式塔的设计已达到较高水平，设计结果比较可靠。马伦戈尼效应造成的界面湍动现象和汽液两相间的不同接触工况的研究，使认识得到了深化，对传质效率的研究有所促进。具有各种特点的新型塔板开发研究不断取得成果。对于塔板上汽液两相流动和混合状况、雾沫夹带及它们对效率的影响研究不断深入，但离得到一个通用而可靠的效率估算模型尚有较大距离，特别是多元系统的效率。进一步深入进行塔中汽液两相流动状况的研究，对于预测压降、传质效率和塔板的可操作区域，对于认识至今了解甚少的降液管中状况都十分有意义。

关键词：甲醇；精馏；板式塔

- 1 -

目 录

摘 要 .................................

实验九 填料塔吸收实验

一、实验目的

1、了解填料吸收塔的结构和基本流程 2、熟悉填料吸收塔的操作

3、观察填料吸收塔的流体力学行为并测定在干、湿填料状态下填料层压降与空塔气速的关系

4、测定总传质系数Kya，并了解其影响因素

二、基本原理

气体吸收是常见的传质过程，它是利用液体吸收剂选择性吸收气体混合物中某种组分，从而使该组分从混合气体中得以分离的一种操作。

对稳定的低浓度物理吸收过程，根据吸收过程的物料衡算及传质速率方程有：

V（Y1-Y2）=K?yaΩ·Z·△Ym 故

K?ya?V(Y1?Y2)

??Z??Ym式中：V，通过吸收塔的惰性气体量即空气的摩尔流量，kmol/h

Y1、Y2，气相入口、出口溶质摩尔比，kmol溶质/kmol惰性气体 Ω，塔的有效吸收面积即塔的截面积，m Z ，填料层高度，m

2?Ym，对数平均推动力

可见，通过测定操作过程吸收系统的V、Y1、Y2、Ω、Z及△Ym，即可计算出

K?ya值。

（1）空气流量V的测定

空气流量按下式计算即可：

Qoair?C?Qoair?ToPOPP1?TT1air 及 V?1Qoair 22.43

式中：To、Po、Qo，空气在标准状态下的温度、压力、流量，K、Pa、m

实验五、填料吸收塔实验

一、实验目的及任务

1.了解填料吸收装置的基本流程及设备结构； 2. 掌握总体积吸收系数的测定方法；

3.了解气体空塔速度和喷淋密度对总吸收系数的影响； 4.了解气体流速与压降的关系； 5. 测定规定条件下的总吸收系数；

6. 综合几个组的实验结果，分析操作条件对总吸收系数的影响； 3. 测定填料塔的流体力学性能。

二、基本原理

2.1流体力学实验

填料塔的压力降与泛点气速是填料塔设计与操作的重要流体力学参数。气体通过填料层的压力降将随气液流量的变化而改变。填料层的压力降△P/Z与空塔气速U的关系如图所示。

当无液体喷淋（L=0）时，△P/Z～U关系在双对数座标中为一斜率在1.8～2.0之间的直线。如图中AB线。当有一定的喷淋量时，（图中曲线1，2，3对应的流体喷淋量依次增大）。△P/Z～U的关系变成折线，并存在两个转折点，下转折点称为“载点”，上转折点称为“泛点”。这两个转折点将△P/Z～U的关系线分为三个区段，即恒持液量区、载液区与液泛区。当液体喷淋密度达到一定值（如L=L1）后，液体以液膜状流径填料表面，A1B1为恒持液区，此区段中空塔气速较低，气体流速对填料表面上覆盖的液

膜厚度无明显影响，填料层内的持液量与空塔

实验一 填料塔吸收实验

一、实验目的

1、了解吸收过程的流程、设备结构，并掌握吸收操作方法。

2、在不同气速下，观察填料塔中流体力学状态，了解填料塔流体力学特性。 3、测定气体通过填料层的压降与气速的关系曲线ΔP—u。 4、通过实验了解ΔP—u曲线和传质系数对工程设计的重要意义。 二、实验原理(填料塔的流体力学特性)

吸收塔中填料的作用主要是增加气液两相的接触面积，而气体在通过填料层时，由于有局部阻力和摩擦阻力而产生压强降。

填料塔的流体力学特性是吸收设备的重要参数，它包括压强降和液泛规律。测定填料塔的流体力学特性是为了计算填料塔所需动力消耗和确定填料塔的适宜操作范围，选择适宜的气液负荷，因此填料塔的流体力学特性是确定最适宜操作气速的依据。

气体通过干填料（L=0）时，其压强降与空塔气速之间的函数关系在双对数坐标上为一直线，如图中AB线，其斜率为1.8～2。当有液体喷淋时，在低气速时，压强降和气速间的关联线与气体通过

干填料时压强降和气速间的关联线AB线几乎平行，但压降大于同一气速下干填料的压降，如图中CD段。随气速的进一步增加出现载点（图中D点），填料层持液量开始增大，压强降与空塔气速的关联线向上弯曲，斜率变大，如图

精馏塔

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专论与综述

QUPR H 0,T)1[齐石E工2IL( l Y I T C0 A2口、J6 L油 O EC B: 鲁化， 4 1 2~ M 3 0) 4G 2

丙烯精馏塔板效率分析曲晓廉邹德东(. 1齐鲁石化胜利炼油设计院，山东淄博，54 42中石化齐鲁分公司胜利炼油厂， 2 53;.山东淄博，54 4 253 )摘要从气体分馏装置丙烯精馏塔模拟数据与实际数据的对比和理论探讨两方面进行了分析，为丙烯精馏认丙烯精馏塔塔板效率探讨文章编号：0 9 9 5 (0 4 0— 0 4— 3 10 8 9 20 ) 1 0 2 0

塔板效率高是符合实际的，对丙烯精馏塔的设计提出了建议。并 关键词中圈分类号： B文献标识码： Qo 1 8 T 5 .

随着催化裂化装置工艺技术的进步、原料多

2模拟数据与实际数据的对比

样化和多产液态烃等新工艺的不断推广应用，液态烃产量不断增加，别是作为气体分馏装置经特

通过对丙烯精馏塔做的大量计算对比分析认为，既使是用同一种软件计算，由于所用热力学方程和其它物性数据计算方法的不同，得结果往所往也存在较大的差别。在丙烯精馏模拟计算方 J面，者也做了一些尝试。在模拟计算中以笔 PO l R/软件 5 0版为计算工具，平

填料吸收塔传质 数测定实验

一、实验目的

1．了解填料塔吸收装置的基本结构及流程； 2．掌握总体积传质系数的测定方法；

3．了解气体空塔速度和液体喷淋密度对总体积传质系数的影响； 二、基本原理

气体吸收是典型的传质过程之一。由于CO2气体无味、无毒、廉价，所以气体吸收实验常选择CO2作为溶质组分。本实验采用水吸收空气中的CO2组分。一般CO2在水中的溶解度很小，即使预先将一定量的CO2气体通入空气中混合以提高空气中的CO2浓度，水中的CO2含量仍然很低，所以吸收的计算方法可按低浓度来处理，并且此体系CO2气体的解吸过程属于液膜控制。因此，本实验主要测定Kxa和HOL。 1．计算公式 填料层高度Z为

z??dZ?0ZLx1dx?HOL?NOL

Kxa?x2x?x?

令：吸收因数A=L/mG

NOL?y?mx21ln[(1?A)1?A] 1?Ay1?mx1

2．测定方法

（1）空气流量和水流量的测定

本实验采用转子流量计测得空气和水的流量，并根据实验条件（温度和压力）和有关公式换算成空气和水的摩尔流量。

（2）测定填料层高度Z和塔径D； （3）测定塔顶和塔底气相组成y1和y2；