填料塔設(shè)計(jì)說明書

1、填料塔設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目：水吸收氨填料吸收塔學(xué) 院：資源環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)老師：吳根義 羅惠莉設(shè) 計(jì) 者：趙海江學(xué) 號：200840408107專業(yè)班級：08級環(huán)境工程1班一、設(shè)計(jì)題目試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫出混于空氣中的氨氣。混合氣體的處理為2400m3/h，其中含氨5%，要求塔頂排放氣體中含氨低于0.02%。采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小量的1.5倍。二、操作條件1、操作壓力 常壓2、操作溫度 20三、吸收劑的選擇吸收劑對溶質(zhì)的組分要有良好地吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收，且揮發(fā)度要低。所以本設(shè)計(jì)選擇用清水作吸收劑，氨氣為吸收質(zhì)。水廉價易得，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，選擇性好，符合吸

2、收過程對吸收劑的基本要求。且氨氣不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?。四、流程選擇及流程說明逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特點(diǎn)是傳質(zhì)平均推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多用逆流操作。五、塔填料選擇階梯環(huán)填料。階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主，這樣不但增加了填料間的間隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點(diǎn)，可以

3、促進(jìn)液膜的表面更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格：填料類型公稱直徑DN/mm外徑×高×厚比表面積at（m2/m3）空隙率m3/m3(%)塑料階梯環(huán)5050*25*1.5114.20.927六、填料塔塔徑的計(jì)算1、液相物性數(shù)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，20水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為:=998.2 kg/m3粘度為:L=0.001004 Pa·S=3.6 kg/（m·h）表面張力為L=72.6 dyn/cm=940896 kg/

4、h22、氣相物性數(shù)據(jù)：20下氨在水中的溶解度系數(shù)為：H=0.725kmol/(m3·kPa)?；旌蠚怏w的平均摩爾質(zhì)量為：Mvm=0.05×17.03g/mol+0.95×29g/mol=28.40g/mol ,混合氣體的平均密度為：vm=1.183 kg/m3 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得20空氣的粘度為:v=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h)3、氣相平衡數(shù)據(jù)20時NH3在水中的溶解度系數(shù)為H=0.725 kmol/(m3·kPa),常壓下20時NH3在水中的亨利系數(shù)為E=7

5、6.41kPa。4、物料衡算：亨利系數(shù)相平衡常數(shù) E亨利系數(shù) H溶解度系數(shù) Ms相對摩爾質(zhì)量 m相對平衡常數(shù)進(jìn)塔氣相摩爾比為：出塔氣相摩爾比為：混合氣體流量：惰性氣體流量：最小液氣比：X2=0取實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.5倍，則可得吸收劑用量為：則液氣比：氣體質(zhì)量流量：液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即：填料總比表面積：at=114.2m2/m3=4.37m/s u=0.80*=0.80*4.37=3.496m/s 取證后D=0.5m=500m泛點(diǎn)率校核：符合三散裝的0.50.85液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：所以 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。七、填料層高度計(jì)算查表知， 0

6、，101.3 下，在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)，則293，101.3下，在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為液相擴(kuò)散系數(shù)液體質(zhì)量通量為氣體質(zhì)量通量為氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：查表得：>0.5需要矯正由 得，則 氣膜體積吸收系數(shù)，；液膜體積吸收系數(shù)，；氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：設(shè)計(jì)取填料層高度為：對于階梯環(huán)填料，將填料層分為2段設(shè)置，每段3.5m，兩段間設(shè)置一個液體再分布器。八、壓降的計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降橫坐標(biāo)為：已知：縱坐標(biāo)為：查圖得，填料層壓降為：九、進(jìn)出口管徑的計(jì)算常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取1020m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進(jìn)出口管氣速可取0.81.5m/s。管

7、徑依所選氣速決定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整，并規(guī)定其厚度。氣體進(jìn)氣口氣速取18m/s，液體進(jìn)液口流速取1.2m/s氣體進(jìn)出口管直徑： 液體流量： 液體進(jìn)出口管直徑： 按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整后得氣體進(jìn)出口管直徑D1=200mm液體進(jìn)出口管直徑D2=32mm十、分布器與在分布器選擇1、分布器蓮蓬式噴淋器:液體經(jīng)半球形噴頭的小孔噴出。小孔直徑為310m，做同心圓排列，噴灑角不超過。這種噴淋器結(jié)構(gòu)簡單，但只適用于直徑小于600mm的塔中，且小孔易堵塞。2、再分布器截錐型再分布器：截錐體與塔壁的夾角一般取為35-400，截錐下口直徑D1=（0.70.8）D。適于直徑800mm以下的塔應(yīng)用十一、根據(jù)計(jì)算繪制填料塔圖十二、填料塔設(shè)計(jì)一覽表表：填料吸收塔設(shè)計(jì)一覽表吸收塔類型：聚丙烯階梯環(huán)吸收填料塔混合氣處理量： 2400m3/h名稱 工藝參數(shù)物料名稱清水混合氣體操作壓力，kPa101.3101.3操作溫度，2020流體密度，kg/m3998.21.183黏度，kg/(m*h)3.60.065表面張力，kg/h94