水吸收氨填料塔設(shè)計(jì)范例

1、水吸收氨填料塔設(shè)計(jì)目 錄一 前言3二 設(shè)計(jì)任務(wù)3三 設(shè)計(jì)條件3四 設(shè)計(jì)方案3 1吸收劑的選擇3 2流程圖及流程說(shuō)明3 3塔填料的選擇4五 工藝計(jì)算4 1物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成4 2塔徑的計(jì)算5 3.填料層高度計(jì)算6 4.填料層壓降計(jì)算8 5.液體分布裝置8 6.液體再分布裝置9 7.填料支撐裝置10 8.氣體的入塔分布10六 設(shè)計(jì)一覽表10七 對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述11八 參考文獻(xiàn)11七 主要符號(hào)說(shuō)明14八 附圖（帶控制點(diǎn)的工藝流程簡(jiǎn)圖、主體設(shè)備設(shè)計(jì)條件圖）二、設(shè)計(jì)任務(wù)：完成填料塔的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和填料塔裝置圖，編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。三、

2、設(shè)計(jì)條件1、氣體混合物成分：空氣和氨；2、氨的含量： 4.5（體積）；3、混合氣體流量： 4000m3/h；4、操作溫度：293K；5、混合氣體壓力：101.3KPa；6、回收率： 99.8。四、設(shè)計(jì)方案1吸收劑的選擇 根據(jù)所要處理的混合氣體，可采用水為吸收劑，其廉價(jià)易得，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，選擇性好，符合吸收過(guò)程對(duì)吸收劑的基本要求。2流程圖及流程說(shuō)明該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經(jīng)由填料塔的下側(cè)進(jìn)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(jìn)行吸收。經(jīng)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。（如右圖所示）3塔填料選擇 該過(guò)程處理量不大，所用的塔直徑不會(huì)太

3、大，可選用38mm聚丙烯階梯環(huán)塔填料，其主要性能參數(shù)如下：比表面積a：132.5 空隙率：0.91干填料因子：五、工藝計(jì)算對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度?？諝夂退奈镄猿?shù)如下：空氣：水：1 物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成查表知，20下氨在水中的溶解度系數(shù)亨利系數(shù) 相平衡常數(shù)進(jìn)塔氣相摩爾比為：出塔氣相摩爾比為：對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為：(清水)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為：混合氣體流量：惰性氣體流量：最小液氣比：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：液氣比 2塔徑計(jì)算混合氣體的密度 采用貝恩-霍根泛點(diǎn)

4、關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)速度：取泛點(diǎn)率為0.6，即圓整后取 泛點(diǎn)率校核： （在允許的范圍內(nèi)）填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核：取最小潤(rùn)濕速率為：所以 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。3 填料層高度計(jì)算查表知， 0，101.3 下，在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)由，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)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：查表知，所以，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：則由 得，則 由 由 設(shè)計(jì)取填料層高度為：查表：對(duì)于階梯環(huán)填料，將填料層分為兩段設(shè)置，每段6m，兩段間設(shè)置一個(gè)液體再分布器。4

5、填料層壓降計(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：查表得：縱坐標(biāo)為：查圖得，填料層壓降為：5.液體分布裝置液體分布器的選型：液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏?，是保證填料塔達(dá)到預(yù)期分離效果的重要條件。液體分布裝置的安裝位置，須高于填料層表面200mm,以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過(guò)分布器。根據(jù)該物系性質(zhì)，可選用目前應(yīng)用較為廣泛的多孔型布液裝置中的排管式噴淋器。多孔型布液裝置能提供足夠均勻的液體分布和空出足夠大的氣體通道（自由截面一般在70%以上），也便于制成分段可拆結(jié)構(gòu)。液體引入排管?chē)娏芷鞯姆绞讲捎靡后w由水平主管一側(cè)引入，通過(guò)支管上的小孔向填料層噴淋。由于液體的最大負(fù)荷低

6、于，按照設(shè)計(jì)參考數(shù)據(jù)可提供良好的液體分布：主管直徑-50mm,支管排數(shù)-5,排管外緣直徑-760mm，最大體積流量-12.5排管式噴淋器采用塑料制造。分布點(diǎn)密度計(jì)算：為了使液體初始分布均勻，原則上應(yīng)增加單位面積上的噴淋點(diǎn)數(shù)。但是，由于結(jié)構(gòu)的限制，不可能將噴淋點(diǎn)設(shè)計(jì)得很多。根據(jù)Eckert建議，當(dāng)時(shí)，每塔截面設(shè)一個(gè)噴淋點(diǎn)。則總布液孔數(shù)為：布液計(jì)算：由 取，則 6.液體再分布裝置實(shí)踐表明，當(dāng)噴淋液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動(dòng)的趨勢(shì)。因而導(dǎo)致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質(zhì)效率。所以，設(shè)置再分布裝置是十分重要

7、的?？蛇x用多孔盤(pán)式再分布器。分布盤(pán)上的孔數(shù)按噴淋點(diǎn)數(shù)確定，孔徑為3.6mm。為了防止上一填料層來(lái)的液體直接流入升氣管，應(yīng)在升氣管上設(shè)帽蓋。它的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)如下：分布盤(pán)外徑-785mm，升氣管數(shù)量-6.7.填料支撐裝置填料支撐裝置對(duì)于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后整砌一、二層按正方形排列的瓷質(zhì)十字環(huán)，作為過(guò)渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用的是的填料，所以可用的十字環(huán)。塔徑，設(shè)計(jì)柵板由兩塊組成。且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。分塊式柵板，每塊寬度為400mm，每塊重量不超過(guò)700N，以便從人孔進(jìn)行裝卸。8.氣體的入塔分布設(shè)計(jì)位于塔底的進(jìn)氣管時(shí)，主要考慮兩個(gè)要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動(dòng)的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時(shí)，本裝置由于直徑較小，可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置。由于對(duì)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求不嚴(yán)，可不設(shè)除液沫裝置。六、設(shè)計(jì)一覽表填料吸收塔設(shè)計(jì)一覽表吸收塔類(lèi)型：聚丙烯階梯環(huán)吸收填料塔混合氣處理量：10萬(wàn)m3/h工藝參數(shù)名稱(chēng)物料名稱(chēng)清水氨氣操作壓力，kPa1013101.3操