水吸收氨過程填料吸收塔設計91469

1、一、設計任務書(一)設計題目試設計一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣。混合氣體的處理量為1000 m3/h，其中含氨氣為8（體積分數），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.02（體積分數），采用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。（20氨在水中的溶解度系數為H0.725kmol/（m3.kPa）(二)操作條件1.操作壓力為常壓，操作溫度20.2.填料類型選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。3.工作日取每年300天，每天24小時連續(xù)進行。(三)設計內容1.吸收塔的物料衡算；2.吸收塔的工藝尺寸計算；3.填料層壓降的計算；4.吸收塔接管尺寸計算；5.吸收塔設計條件圖；6.對設計過程的評

2、述和有關問題的討論。二、設計方案(一)流程圖及流程說明該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經由填料塔的下側進入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。經吸收后的混合氣體由塔頂排除，吸收了氨氣的水 由填料塔的下端流出。(二)填料及吸收劑的選擇該過程處理量不大，所用的塔直徑不會太大，可選用2512.51.4聚丙烯階梯環(huán)塔填料，其主要性能參數如下：比表面積at：223 空隙率：0.90濕填料因子： 填料常數 A:0.204 K：1.75見下圖：根據所要處理的混合氣體，可采用水為吸收劑，其廉價易得，物理化學性能穩(wěn)定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。三、工藝計算(一)基礎物

3、性數據1.液相物性數據 2. 氣相物性數據混合氣體平均密度： =427680()空氣黏度：273K，101.3Kpa.氨氣在空氣中擴散系數：(二)物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成20，101.3Kpa下氨氣在水中的溶解度系數 進塔氣相摩爾比： 出塔氣相摩爾比：對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成：混合氣體流量 ： kmol/h進塔惰性氣體流量： kmol/h吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算： 取操作液氣比為最小液氣比的1.5倍，可得吸收劑用量為：根據全塔物料衡算式:液氣比 ： (三)塔徑的計算1.塔徑的計算考慮到填料塔內塔的壓力降,塔的操作壓力為101.3采用

4、貝恩-霍夫泛點關聯式:即 取泛點率為0.6. 即 圓整后取 2.泛點率校核：（在0.5到0.85范圍之間）3.填料規(guī)格校核： 4.液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為： 所以得故滿足最小噴淋密度的要求.(四)填料層高度計算1.傳質單元高度計算273K，101.3kpa下，氨氣在空氣中的擴散系數.由,則293K，101.3kpa下，氨氣在空氣中的擴散系數293K，101.3kpa下，氨氣在水中的擴散系數 (查化工原理附錄) 脫吸因數為：氣相總傳質單元數為： = =14.992氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算：液體質量通量為：氣體質量通量為：故 氣膜吸收系數： 液膜吸收系數:查表得=1.3

5、5 故=0.12730.2476223=9.778=0.30370.2476223=18.907f =0.7330.5以下公式為修正計算公式： 則 （H為溶解度系數）；=10.163由 =0.296m2. 填料層高度的計算由 取上下活動系數為1.5故 取填料層高度為7m.查2化工原理課程設計213頁表5-41散裝填料分段高度推薦值查得：塑料階梯環(huán) h/D815 取h/D=10 得 h=100.4=4m故 填料層需要分為二段，高度分別為3.5m.(五) 填料塔壓降的計算采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降橫坐標為：=0.0228查2P215表5-44得：縱坐標為：查圖得 填料層壓降為：Eck

6、ert圖(六) 吸收塔的主要接管尺寸的計算1、氣體進料管 由于常壓下塔氣體進出口管氣速可取1220，故若取氣體進出口流速近似為16m/s，則由公式可求得氣體進出口內徑為 采用直管進料，由化工原理 第三版 上冊 譚天恩等主編 化學工業(yè)出版社P269查得選擇熱軋無縫鋼管，則 （在符合范圍內）氣體進出口壓降: 進口：出口： 2、液體進料管 由于常壓下塔液體進出口管速可取，故若取液體進出口流速近似為2.6m/s，則由公式可求得液體進出口內徑為 采用直管進料，由化工原理第三版 上冊 譚天恩等主編 化學工業(yè)出版社P368查得選擇熱軋無縫鋼管，則 （在符合范圍內）(七)吸收塔設計條件圖表吸收塔類型聚丙烯階梯

7、環(huán)吸收填料塔混合氣體處理量（m3/h）1000塔徑D（m）0.4填料層高度Z（m）7氣相總傳質單元高度（m）0.296氣相總傳質單元數14.992泛點氣速（m/s）3.017泛點率0.733壓降（kpa）5.15操作壓力（kpa）101.3操作溫度（）20填料直徑（mm）25孔隙率0.90填料比表面積a(/m3)223填料常數A0.204填料常數K1.75四、符號說明填料層的有效傳質比表面積（m/m）填料層的潤滑比表面積m/m吸收因數;無因次填料直徑，mm；填料當量直徑，mm擴散系數，m/s； 塔徑亨利系數，KPa重力加速度，kg/(m.h)溶解度系數，kmol /(m.KPa)氣相總傳質單元

8、高度，m氣膜吸收系數, kmol /(m.s.KPa)氣相總傳質系數，無因次氣膜吸收系數, kmol /(m.s.KPa)氣體通用常數，8.314kJ/(kmol.K)解吸因子溫度，0C空塔速度，m/s液泛速度，m/s惰性氣體流量，kmol/h混合氣體體積流量，m3/h混合氣體流量，kmol/h是吸收液量 kmol/h填料因子， m-1吸收劑用量kmol/h; kmol/s壓降填料因子， m-1液體密度校正系數x溶質組分在液相中的摩爾分率 無因次y溶質組分在液相中的摩爾分率 無因次Z填料層高度 mmin最小的max最大的粘度 Pa.s密度 kg/m3表面張力 N/m孔隙率相平衡常數，無因次五、

9、對設計過程的評述這次我的課程設計題目是水吸收氨過程填料塔的設計，這是關于吸收中填料塔的設計。填料塔是以塔內裝有大量的填料為相接觸構件的氣液傳質設備。填料塔的結構較簡單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點。通過這次的課程設計，讓我從中體會到很多。課程設計是我們在校大學生必須經過的一個過程，通過課程設計的鍛煉，可以為我們即將來的畢業(yè)設計打下堅實的基礎！使我充分理解到化工原理課程的重要性和實用性，更特別是對各方面的了解和設計，對實際單元操作設計中所涉及的各個方面要注意問題都有所了解。 通過這次對填料吸收塔的設計，培養(yǎng)了我們的能力：首先培養(yǎng)了我們查閱資料，選用公式和數據的能力，其次還可以從技術上的可行性與經濟上的合理性兩方面樹立正確的設計思想，分析和解決工程實際問題的能力，最后熟練應用計算機繪圖的能力以及用簡潔文字，圖表表達設計思想的能力。不僅讓我將所學的知識應用到實際中，而且對知識也是一種鞏固和提升充實。在老師和同學的幫助下，及時的按要求完成了設計任務，通過這次課程設計，使我獲得了很多重要的知識，同時也提高了自己的實際動手和知識的靈活運用能力。參考文獻1涂偉萍.陳