水吸收氨填料塔的設(shè)計(jì)

1、-PAGE . z- - - .總結(jié)資料目錄TOC o 1-3 h u HYPERLINK l _Toc376892562一、設(shè)計(jì)條件 PAGEREF _Toc376892562 h 2HYPERLINK l _Toc376892563二、設(shè)計(jì)方案確實(shí)定 PAGEREF _Toc376892563 h 2HYPERLINK l _Toc376892564三、填料的選擇 PAGEREF _Toc376892564 h 2HYPERLINK l _Toc376892565四、根底物性數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc376892565 h 2HYPERLINK l _Toc376892566一DN50

2、的聚丙烯鮑爾環(huán)特性數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc376892566 h 2HYPERLINK l _Toc376892567二液相物性數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc376892567 h 2HYPERLINK l _Toc376892568二 氣相物性數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc376892568 h 3HYPERLINK l _Toc376892569三 氣液相平衡數(shù)據(jù) PAGEREF _Toc376892569 h 3HYPERLINK l _Toc376892570五、物料衡算 PAGEREF _Toc376892570 h 3HYPERLINK l _Toc376892571六、 填

3、料塔工藝尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc376892571 h 4HYPERLINK l _Toc376892572一 塔徑的計(jì)算 PAGEREF _Toc376892572 h 4HYPERLINK l _Toc376892573二 填料層高度的計(jì)算 PAGEREF _Toc376892573 h 5HYPERLINK l _Toc376892574七、 填料層壓降的計(jì)算 PAGEREF _Toc376892574 h 7HYPERLINK l _Toc376892575八、 液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc376892575 h 8HYPERLINK l _Toc37689

4、2576(一)液體分布器及液體再分布器的選型 PAGEREF _Toc376892576 h 8HYPERLINK l _Toc376892577(二)分布點(diǎn)密度的計(jì)算 PAGEREF _Toc376892577 h 8HYPERLINK l _Toc376892578(三)布液計(jì)算 PAGEREF _Toc376892578 h 8HYPERLINK l _Toc376892579九、 填料塔接收尺寸的計(jì)算 PAGEREF _Toc376892579 h 8HYPERLINK l _Toc376892580一氣體進(jìn)料管 PAGEREF _Toc376892580 h 8HYPERLINK l

5、 _Toc376892581二液體進(jìn)料管 PAGEREF _Toc376892581 h 9HYPERLINK l _Toc376892582十、 離心泵的計(jì)算和選擇 PAGEREF _Toc376892582 h 9HYPERLINK l _Toc376892583十一、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表 PAGEREF _Toc376892583 h 10HYPERLINK l _Toc376892584十二、參考文獻(xiàn)11HYPERLINK l _Toc376892585十三、對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述及心得體會(huì)11-. z化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書5化工11-5/6班一、設(shè)計(jì)題目題目：水吸收氨填料塔的設(shè)計(jì)。工藝參數(shù)：原料含

6、氨(5+*0.05*)(體積分?jǐn)?shù))塔頂氨含量為：0.02，(體積分?jǐn)?shù))塔的生產(chǎn)能力為： 質(zhì)量流量=3000+0.2* kg/h根本條件：頂壓強(qiáng)為常壓，操作溫度20。二、設(shè)計(jì)容：(1)設(shè)計(jì)方案確實(shí)定及流程說(shuō)明；(2)塔的工藝計(jì)算：物料衡算；(3)塔高、塔徑；(4)填料層壓降的計(jì)算；。(5)液體分布器簡(jiǎn)要計(jì)算;(6接收尺寸計(jì)算；(7)繪制裝置工藝流程圖、塔設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)圖；(8)設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表；(9)對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或有關(guān)問(wèn)題的分析討論。三、設(shè)計(jì)要求：1、設(shè)計(jì)完成后，必須提交設(shè)計(jì)成果，其中設(shè)計(jì)成果包括設(shè)計(jì)說(shuō)明書一份。2、設(shè)計(jì)說(shuō)明書包括：封面、目錄、設(shè)計(jì)任務(wù)書、設(shè)計(jì)計(jì)算書、設(shè)計(jì)結(jié)果匯總表、裝置工藝流程圖、

7、塔設(shè)備裝置工藝流程圖、塔設(shè)備構(gòu)造簡(jiǎn)圖、參考文獻(xiàn)及設(shè)計(jì)自評(píng)表等。3、設(shè)計(jì)計(jì)算書主要包括：設(shè)計(jì)容四、參考書目:1、玉英 . 化工原理 ,上冊(cè),1版.*:*大學(xué),19992、柴誠(chéng)敬.化工原理課程設(shè)計(jì). 1版.*:*大學(xué),19943、匡國(guó)柱.化工單元過(guò)程及設(shè)備課程設(shè)計(jì). 1版.:化學(xué)工業(yè),20024、功祥.常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì).1版.:華南理工大學(xué),2003一、設(shè)計(jì)條件塔的生產(chǎn)能力3001kg/h進(jìn)料組成(質(zhì)量分率)/%氨氣空氣5.25%94.75%別離要求塔頂NH3含量0.02%(體積分?jǐn)?shù))根本條件頂壓強(qiáng)為常壓，操作溫度20回收率99.6%二、設(shè)計(jì)方案確實(shí)定用水吸收NH3屬于易溶氣體的吸收，為提高傳

8、質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑價(jià)格經(jīng)濟(jì)低廉，且NH3不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?。三、填料的選擇對(duì)于水吸收NH3的過(guò)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，塑料鮑爾環(huán)填料的綜合性能較好，應(yīng)選用DN50的聚丙烯鮑爾環(huán)填料。四、根底物性數(shù)據(jù)一DN50的聚丙烯鮑爾環(huán)特性數(shù)據(jù)公稱直徑DN：50mm外徑*高*厚d*h*s：50mm*50mm*1.5mm比外表積a：100 m2/ m3空隙率：91.7=0.917個(gè)數(shù)n：6300 m-3堆積密度：76 kg/ m3干填料因子：130 m-1二液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可以近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手

9、冊(cè)查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下密度：黏度：外表力：氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)為：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空氣的黏度可近似取為空氣的的黏度，查手冊(cè)得20空氣的黏度為查手冊(cè)得氨氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為氣液相平衡數(shù)據(jù)查手冊(cè)得，常壓下20時(shí)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)為五、物料衡算進(jìn)塔氣體摩爾比為出塔氣體的摩爾比為進(jìn)塔混合氣體體積流量為進(jìn)塔混合氣體摩爾流量為進(jìn)塔惰性氣體流量為純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小氣液比為取操作液氣比為最小液氣比的1.7倍，則操作液氣比為由物料衡算得填料塔工藝尺寸的計(jì)算塔徑的計(jì)算氣相質(zhì)量

10、流量為液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即采用貝恩-霍根關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)速度：代入數(shù)據(jù)解得取塔徑圓整塔徑，取泛點(diǎn)率校核：在允許圍填料規(guī)格校核：液體噴淋密度校核：取最小潤(rùn)濕速率為則 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。填料層高度的計(jì)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)高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：查表得液體質(zhì)量通量為=0.344氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為則液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：查表得，則因?yàn)?，故需進(jìn)展校正由 ，得 ，則氣相總傳質(zhì)單元高度為填料層高度為取，則設(shè)計(jì)填料層高度為圓整設(shè)計(jì)填料層高度，取查表得，鮑爾環(huán)散裝填料分段高度推薦值：, 取，則計(jì)算所得填料層高度為，大于，故

11、需分2段，每段為。填料層壓降的計(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：查表得：，則縱坐標(biāo)為：查圖得：填料層壓降為：液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)液體分布器及液體再分布器的選型根據(jù)本吸收的要求和物系的性質(zhì)可選用重力型排管式液體分布器，布液孔數(shù)應(yīng)依據(jù)所用填料所需的質(zhì)量分布要求決定，噴淋點(diǎn)密度應(yīng)遵循填料的效率越高所需的噴淋點(diǎn)密度越大這一規(guī)律。由于此次設(shè)計(jì)填料層高度為11m需分段，故根據(jù)實(shí)際情況選取多孔盤式液體再分布器。為防止上一填料層來(lái)的液體直接流入升氣管，應(yīng)于升氣管上設(shè)蓋帽。分布點(diǎn)密度的計(jì)算按Eckert建議值，D600mm時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為240點(diǎn)m2，所以設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為240點(diǎn)m2。布液

12、點(diǎn)數(shù)為： 取布液點(diǎn)數(shù)為68點(diǎn)。布液計(jì)算由得取，則設(shè)計(jì)取。填料塔接收尺寸的計(jì)算一氣體進(jìn)料管由于常壓下塔氣體進(jìn)出口管氣速可取1020，故假設(shè)取氣體進(jìn)出口流速近似為16m/s，則由公式可求得氣體進(jìn)出口徑為采用直管進(jìn)料，查附錄可知，應(yīng)選擇熱軋無(wú)縫鋼管，則氣體進(jìn)出口壓降:進(jìn)口：出口：二液體進(jìn)料管由于常壓下塔液體進(jìn)出口管速可取，故假設(shè)取液體進(jìn)出口流速近似為2.6m/s，則由公式可求得液體進(jìn)出口徑為采用直管進(jìn)料，查附錄可知，應(yīng)選擇熱軋無(wú)縫鋼管，則離心泵的計(jì)算和選擇管液體流速：雷諾準(zhǔn)數(shù)為：摩擦系數(shù)為：局部阻力損失：三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)截止閥全開三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)90彎頭 管路總壓頭損失：填料塔壓降：其它阻力壓降較小可忽略。揚(yáng)程：

13、流量： 查附錄可知，選型號(hào)IS50-32-160泵較適宜，該泵揚(yáng)程32米，流量12.5立方米/小時(shí)，轉(zhuǎn)速2900轉(zhuǎn)/分鐘。注：(1)本設(shè)計(jì)任務(wù)液相負(fù)荷不大，可選用排管式液體分布器 (2)塔徑及液體負(fù)荷不大，可采用較簡(jiǎn)單的柵板型支承板及壓板。其它塔及氣液出口裝置計(jì)算與選擇此處從略。十一、設(shè)計(jì)結(jié)果一覽表吸收塔類型：DN=50mm聚丙烯鮑爾環(huán)散裝填料吸收塔塔的生產(chǎn)能力：3001kg/h工藝參數(shù)名稱清水混合氣體操作壓力/kPa101.3101.3操作溫度/2020流速/ms-12.2615.75密度/kgh-1998.21.180質(zhì)量流量/kgh-12306.383001摩爾流量/kmolh-1127

14、.99105.78進(jìn)料管管徑/mm19239出口管徑/mm19239擴(kuò)散系數(shù)/m2h-16.3410-60.068黏度/kgm-1h-13.60.065外表力/kgh-2940896塔徑/mm600填料層高度/mm11000分布點(diǎn)數(shù)/點(diǎn)68填料層壓降/Pa8767.66填料塔壓降/Pa8987.2十二、參考文獻(xiàn)1常用化工單元設(shè)備的設(shè)計(jì).英南主編.華東理工大學(xué)，20052) 塔的工藝計(jì)算. 石油化學(xué)工業(yè)規(guī)劃. ：石油化學(xué)工業(yè)，19973化工設(shè)備全書-塔設(shè)備設(shè)計(jì). 化工設(shè)備技術(shù)全書編輯委員會(huì). ：科學(xué)技術(shù)，19884化學(xué)工程手冊(cè)汽液傳質(zhì)設(shè)備分冊(cè). 時(shí)鈞，汪家鼎等. ：化學(xué)工業(yè)，19865) 化工工

15、藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(上、下). 醫(yī)藥. ：化學(xué)工業(yè)，19866) 化工原理(上、下冊(cè))(第二版). .柴誠(chéng)敬，夏清等. ：化學(xué)工業(yè)，20007) 化工原理課程設(shè)計(jì). 柴誠(chéng)敬，國(guó)維，阿娜. *：*科學(xué)技術(shù)，19958) 化工原理課程設(shè)計(jì). 理工大學(xué)化工原理教研室. ：理工大學(xué)，19949化工過(guò)程設(shè)備及設(shè)計(jì).華東理工大學(xué)化工原理教研室編.：華南理工大學(xué)，1996.十三、對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述及心得體會(huì)通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，我們受到了一次化工設(shè)計(jì)專業(yè)技術(shù)方面的根本訓(xùn)練，從而了解和掌握了塔設(shè)備設(shè)計(jì)計(jì)算的根本知識(shí)和根本方法，培養(yǎng)了獨(dú)立分析和解決化工技術(shù)問(wèn)題的能力。作為整個(gè)學(xué)習(xí)體系的有機(jī)組成局部，課程設(shè)計(jì)的一個(gè)重要作用就是使我們把課堂上學(xué)到的系統(tǒng)化的理論知識(shí)嘗試性地應(yīng)用于實(shí)際設(shè)計(jì)工作中，從而檢驗(yàn)我們的學(xué)習(xí)成果，并通過(guò)綜合分析，找出學(xué)習(xí)中存在的缺乏。這次課程設(shè)計(jì)我選擇的設(shè)計(jì)題目是水吸收氨填料塔的設(shè)計(jì)