吸收精煉再生氣中氨填料吸收塔的工藝設計

.化工原理課程設計 設計題目:吸收精煉再生氣中氨填料吸收塔的工藝設計 學生姓名: _ 學 號: _ 專業(yè)班級: _ _ 指導教師: _ 填料塔課程設計任務設計條件操作方式：連續(xù)操作生產(chǎn)能力：處理再生氣量為2000nm/h操作溫度：30C操作壓力：常壓混合氣組成：CO：89.9% NH3:10.1%（體積分率）吸收劑：清水出塔尾氣濃度：NH30,03%（體積分率）出塔氨水濃度：含NH3量不大于2%（質(zhì)量分率）設計要求流程布置與說明工藝過程的計算填料的選擇填料塔工藝尺寸的確定附屬裝置的確定設計成果設計說明書一份設計圖紙：系統(tǒng)的工藝流程圖，、填料塔工藝條件圖設計步驟及要求 1.確定設計方案 （1）流程的選擇 （2）初選填料類型 （3）吸收劑的選擇 2.查閱物料的物性數(shù)據(jù) （1）溶液的密度、粘度、表面張力、氨在水中的擴散系數(shù) （2）氣相密度、粘度、表面張力、氨在空氣中的擴散系數(shù) （3）氨在水中溶解的相平衡數(shù)據(jù) 3.物料衡算 （1）確定塔頂、塔底的氣液流量和組成 （2）確定泛點氣速和塔徑 （3）校核D/d810 （4）液體噴淋密度校核：實際的噴淋密度要大于最小的噴淋密度。 4.填料層高度計算 5.填料層壓降校核 如果不符合上述要求重新進行以上計算1.設計方案簡介用水吸收氨氣為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。對于水吸收氨氣的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用聚丙烯階梯環(huán)填料。122工藝計算2.1基礎物性數(shù)據(jù)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)。由手冊查得，25時水的有關物性數(shù)據(jù)如下：2.1.2 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為混合氣體的平均密度為 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得30空氣的粘度為查手冊得氨氣在空氣中的擴散系數(shù)為2.1.3相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得，常壓下30時氨氣在水中的亨利系數(shù)為相平衡常數(shù)為溶解度系數(shù)為2.2 物料衡算進塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比為進塔惰性氣相流量為 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算，即對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為 取操作液氣比為 2.3 填料塔的工藝尺寸的計算2.3.1 采用Eckert通用關聯(lián)圖計算泛點氣速氣相質(zhì)量流量為液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算，即Eckert通用關聯(lián)圖的橫坐標為查圖得查表得取 由 圓整塔徑，取 。泛點率校核：（在允許的范圍之內(nèi)）填料規(guī)格校核：液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為查得經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=800mm合理。2.3.2填料層高度計算脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)采用修正的恩田關聯(lián)式計算：查表得液體質(zhì)量通量為 氣漠吸收系數(shù)由下式計算：氣體質(zhì)量通量為 液漠吸收系數(shù)由下式計算： 由 ，查表得 : 則 由 ，得 則 由 由 設計取填料層高度為查表，對于階梯環(huán)填料，取則 計算得填料層高度為8000 mm，故需分段，分為兩段，每段4000mm。2.3.3填料層壓降計算采用Eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降。橫坐標為查表得，縱坐標為 查圖得填料層壓降為2.4 液體分布器簡要設計2.4.1液體分布器的選型該吸收塔塔徑較小D=500mm，而多孔直管式噴淋器適用于600mm以下的塔，因此在本次設計中我采用多孔直管式噴淋器作為液體的噴淋裝置。2.4.2分布點密度計算按Eckert建議值，D=500mm時，噴淋點密度為285點，因此設計取噴淋點為285點。布液點數(shù)為按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。設計結(jié)果為：分布為11道環(huán)圓孔，每道孔分布5個孔，實際設計布點數(shù)為n=55點，如圖所示。 直管式液體分布器的分液點示意圖2.4.3布液計算由 取 設計取 。3. 輔助設備的計算及選型3.1填料支承裝置 支承板是用以支承填料和塔內(nèi)持液的部件。常用的填料支承板有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型支承板。設計中，為防止在填料支承裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支承裝置的自由截面積應大于75%。 在本次設計中，我選用的是孔管型支承裝置。 3.2填料壓緊裝置 為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動或跳動，需在填料層上方設置填料壓緊裝置。填料壓緊裝置有壓緊柵板、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同類型。對于散裝填料，可選用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板。設計中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應大于70%。 在本次設計中，我選用的是壓緊柵板。4.結(jié)論 通過這次設計，讓我學習到了很多以前沒有接觸過的知識。能夠?qū)W習到不同方面的知識。通過這次設計，不僅能提高自己的動手能力和思維能力，同時也能夠提高相關知識的運用能力。5.附錄5.1主要符號說明符號 意義及單位 符號 意義及單位 填料的有效比表面積， 填料的總比表面積， 填料的潤濕比表面積，3 填料直徑， 塔徑， 液體擴散系數(shù)， 氣體擴散系數(shù)，s 亨利系數(shù)， 填料層分段高度， 溶解度系數(shù)， 氣相總傳質(zhì)單元高度， 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) 氣膜吸收系數(shù) 液膜吸收系數(shù)， 穩(wěn)定系數(shù)，無因次 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量 液體體積流量， 相平衡常數(shù)，無因次 篩孔數(shù)目（分布點數(shù)目） 操作壓力， 壓力降， 空塔氣速， 泛點氣速， 液體噴淋密度， 液體質(zhì)量通量，） 氣體質(zhì)量通量， 最小液體噴淋密度， 液體質(zhì)量流量， 氣體質(zhì)量流量， 液相摩爾分數(shù)， 液相摩爾比 氣相摩