水吸收氨過程填料吸收塔的設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目： 水吸收氨過程填料吸收塔的設(shè)計(jì) 系 別： 食品科學(xué)系 專 業(yè)： 食品科學(xué)與工程專業(yè) 學(xué)生姓名： 學(xué) 號: 起迄日期： 2016年12月19日2016年12月21日指導(dǎo)教師： 教研室主任： 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：1 .處理能力：14222m3/d混合氣體 .設(shè)備型式：填料吸收塔2 .操作條件： 混合氣體含氨量為5%，塔頂排放氣體中含氨量低于0.22%，采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。操作壓力：常壓操作溫度：20填料類型：選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。每年按300天計(jì)，每天24小

2、時(shí)連續(xù)運(yùn)行。廠址：天津地區(qū)。設(shè)計(jì)要求：吸收塔的物料衡算；吸收塔的工藝尺寸設(shè)計(jì)；填料層壓降的計(jì)算；繪制吸收塔計(jì)算結(jié)果列表；對設(shè)計(jì)過程的評述和有關(guān)問題的討論。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)20下氨在水中的溶解度系數(shù)為。 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書2對課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求：1. 設(shè)計(jì)出滿足課程設(shè)計(jì)要求的填料吸收塔。2. 制作相關(guān)的任務(wù)書、說明書及設(shè)計(jì)結(jié)果表。3主要參考文獻(xiàn)：1 柴誠敬等. 化工原理(上、下冊)(第二版). 北京：高等教育出版社，20022 時(shí)鈞，汪家鼎等. 化學(xué)工程手冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996年3 柴誠敬，賈邵義. 化工原理課程設(shè)計(jì). 天津：天津大學(xué)出版社，2002年8月4課

3、程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容12016-12-19對題目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)資料及收集數(shù)據(jù)22016-12-20對設(shè)計(jì)進(jìn)行修改并計(jì)算設(shè)計(jì)過程32016-12-21完成設(shè)計(jì)題目相關(guān)任務(wù)書、說明書及結(jié)果表主指導(dǎo)教師日期： 2016 年 12 月 19 日- 2 -天津農(nóng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說明書 設(shè)計(jì)名稱 化工原理課程設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)題目 水吸收氨過程填料吸收塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間 2015年 12 月 19日 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導(dǎo)教師 2016 年 12月 19 日化工原理課程設(shè)計(jì)說明書 目 錄一.設(shè)計(jì)方案簡介 1二.設(shè)計(jì)計(jì)算 2（一）設(shè)計(jì)方案的確定 2（二）填料的選擇 2（

4、三）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 21.液相物性數(shù)據(jù) 22.氣相物性數(shù)據(jù) 23.氣液相平衡數(shù)據(jù) 2（四）物料衡算 3（五）填料塔的工藝尺寸的衡算 31.塔徑計(jì)算 32.填料層高度計(jì)算 4（六）填料層壓降計(jì)算 5（七）計(jì)算結(jié)果列表 6三設(shè)計(jì)體會 6一、設(shè)計(jì)方案簡介：塔設(shè)備是化工、石油化工、生物化工、制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級接觸逆流操作過程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下

5、流，氣體逆流向上流動，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流操作過程。工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過程。蒸餾過程多選用板式塔，而吸收過程多選用填料塔。二、設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）設(shè)計(jì)方案的確定用水吸收屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?。（二）填料的選擇對于水吸收的過程，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。（三）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1.液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的

6、物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。13由手冊查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為 =998.2kg/m3粘度為 =0.001pas=3.6kg/m·h表面張力為 z=72.6dyn/cm=940896kg/h220NH3:H = 0.725kmol/m3·kpa20NH3: 20NH3: 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20空氣的粘度為 3.相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得，常壓下20時(shí)氨氣在水中的亨利系數(shù)為1 20下氨在水中的溶解度系數(shù)為: 相平衡常數(shù)為 溶解度系數(shù)為 (四) 物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為出塔氣

7、相摩爾比為進(jìn)塔氣體混合流量為: 進(jìn)塔惰性氣相流量為： 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為 取操作液氣比為 (五)填料塔的工藝尺寸的計(jì)算 1.采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)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(jì)算，即Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為查圖5-21得查表5-11得取 由 圓整塔徑，取 。泛點(diǎn)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附錄五得經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1200mm合理。2.填料層高度計(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)采用修正的恩田

8、關(guān)聯(lián)式計(jì)算：查表5-13得液體質(zhì)量通量為 氣漠吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為 液漠吸收系數(shù)由下式計(jì)算： 由 ，查表得 : 則 由 ，得 則 由 由 設(shè)計(jì)取填料層高度為查表，對于階梯環(huán)填料，取則 計(jì)算得填料層高度為10000 mm，故需分段，分為四段，每段2500mm。（六）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2.4 液體分布器簡要設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)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(diǎn)密度計(jì)算按Ecker

9、t建議值，D=500mm時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為285點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)為285點(diǎn)。布液點(diǎn)數(shù)為按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：分布為11道環(huán)圓孔，每道孔分布5個(gè)孔，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為n=55點(diǎn)，如圖1-1所示。 圖1-1 直管式液體分布器的分液點(diǎn)示意圖2.4.3布液計(jì)算由 取 設(shè)計(jì)取 。三設(shè)計(jì)體會在這個(gè)課程設(shè)計(jì)過程當(dāng)中，我們綜合地運(yùn)用了我們所學(xué)習(xí)過的流體力學(xué)，吸收等方面的化工基礎(chǔ)知識，設(shè)計(jì)了一款可應(yīng)用于吸收氨的填料塔。當(dāng)中我感觸最深的便是實(shí)踐聯(lián)系理論的重要性，當(dāng)遇到實(shí)際問題時(shí)，只要認(rèn)真思考，用所學(xué)的知識再一步步探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。這次的課程設(shè)計(jì)內(nèi)容包括工藝流程的設(shè)計(jì)，塔板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)的校驗(yàn)。目的主要是使我們對化學(xué)工藝原理有一定的感性和理性認(rèn)識；對水吸收氨等方面的相關(guān)知識做進(jìn)一步的理解；培養(yǎng)和鍛煉我們的思維實(shí)踐能力，使我們的理論知識與實(shí)踐充分地結(jié)合，做到不僅具有專業(yè)知識，而且還具有較強(qiáng)的實(shí)踐能力，能自主分析問題和解決問題。在設(shè)計(jì)的過程當(dāng)中，有很多數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)出來不一定能如人意，有些