水吸收氨氣過程填料吸收塔的設(shè)計

1、課程設(shè)計任務(wù)書一、設(shè)計題目：水吸收氨氣過程填料吸收塔的設(shè)計；試設(shè)計一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理量為2600m3/h，其中含氨為7%（體積分?jǐn)?shù)），混合氣體的進(jìn)料溫度為25。要求：氨氣的回收率達(dá)到98%。（20氨在水中的溶解度系數(shù)為H0.725kmol/（m3.kPa）二、工藝操作條件：（1）操作平均壓力 常壓（2）操作溫度 : t=20 （3）吸收劑用量為最小用量的倍數(shù)自己確定（4）選用填料類型及規(guī)格自選。三、設(shè)計內(nèi)容（1）設(shè)計方案的確定和說明（2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工藝尺寸計算； （4）填料層壓降的計算； （5）液體分布器簡要設(shè)計； （6）繪制液

2、體分布器施工圖（7）吸收塔接管尺寸計算； （8）設(shè)計參數(shù)一覽表；（9）繪制生產(chǎn)工藝流程圖（A4號圖紙）； （10）繪制吸收塔設(shè)計條件圖（A4號圖紙）； （11）對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。目 錄1. 設(shè)計方案簡介 11.1設(shè)計方案的確定11.2填料的選擇12. 工藝計算 12.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)12.1.1液相物性的數(shù)據(jù) 12.1.2氣相物性的數(shù)據(jù) 12.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù) 12.1.4 物料衡算 12.2 填料塔的工藝尺寸的計算22.2.1 塔徑的計算 22.2.2 填料層高度計算 32.2.3 填料層壓降計算 62.2.4 液體分布器簡要設(shè)計73. 輔助設(shè)備的計算及選型 8 3.1

3、填料支承設(shè)備 83.2填料壓緊裝置 83.3液體再分布裝置84. 設(shè)計一覽表 95. 后記96. 參考文獻(xiàn)97. 主要符號說明108. 附圖（工藝流程簡圖、主體設(shè)備設(shè)計條件圖）121. 設(shè)計方案簡介1.1設(shè)計方案的確定該填料塔中，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。1.2填料的選擇金屬環(huán)矩鞍選用50×40×1.0的金屬環(huán)矩鞍填料，其主要參數(shù)如下：比表面積at：74.9 空隙率：0.96濕填料因子： 填料常數(shù) A:0.06225 K：1.752

4、. 工藝計算2.1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.1.1液相物性的數(shù)據(jù) 2.1.2氣相物性的數(shù)據(jù)混合氣體平均密度：=427680()空氣黏度：2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)273K，101.3Kpa.氨氣在空氣中擴(kuò)散系數(shù)：2.1.4 物料衡算20，101.3Kpa下氨氣在水中的溶解度系數(shù) 進(jìn)塔氣相摩爾比： 出塔氣相摩爾比： 對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成：混合氣體流量 ： kmol/h進(jìn)塔惰性氣體流量: kmol/h吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)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(jù)全塔物料衡算式:V(Y1-Y2)=L(X1-X2)液氣比 ： 2.2 填料塔

5、的工藝尺寸的計算2.2.1 塔徑的計算采用貝恩-霍夫泛點關(guān)聯(lián)式:即取泛點率為0.6，即圓整后取 泛點率校核：（在允許的范圍內(nèi)）填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：所以 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。2.2.2 填料層高度計算查表知， 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)式計算：查表知，所以，氣膜吸收系數(shù)由下式計算：液膜吸收系數(shù)由下式計算：查表得：則由 得，則 由 由 設(shè)計取填料層高度為：查表：對于環(huán)矩鞍填料，計算得填

6、料高度為6000mm，故不需分段。2.2.3 填料層壓降計算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計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：2.2.4 液體分布器簡要設(shè)計2.2.4.1 液體分布器簡的類型該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對較低，故選用槽式液體分布器。槽式液體分布器2.2.4.2 分布密度的計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數(shù)。但是，由于結(jié)構(gòu)的限制，不可能將噴淋點設(shè)計得很多。根據(jù)Eckert建議，當(dāng)時。則總布液孔數(shù)為： 取補(bǔ)液孔數(shù)為：48點布液計算：由 取，則 取有計算得，設(shè)計布液點數(shù)為48點，直徑為4mm3. 輔助設(shè)備的計算及選型3.1 填料

7、支承設(shè)備填料支承結(jié)構(gòu)用于支承塔內(nèi)填料及其所持有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強(qiáng)度以支承填料的重量;提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此產(chǎn)生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易裝卸等。常用填料支承板有柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。駝峰支撐3.2 填料壓緊裝置為保持操作中填料床層為一高度恒定的固定床，從而保持均勻一致的空隙結(jié)構(gòu)。使操作正常，穩(wěn)定，在填料安裝后在其上方要安裝填料壓緊裝置。這樣可以防止在高壓降，瞬時負(fù)荷波動等情況下填料床層發(fā)生松動和跳動。填料床層限位器適用于除脆性易碎材質(zhì)填料以外的填料（如金屬、塑料填料）。本次設(shè)計的填料是金

8、屬環(huán)矩鞍，所以選擇填料床層限位器。駝峰支撐3.3 液體再分布裝置在離填料頂面一定距離處，噴淋的液體便開始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中心處填料的不到好的潤濕，形成所謂的“干錐體”的不正常現(xiàn)象，減少了氣液兩相的有效接觸面積。因此每隔一定的距離設(shè)置液體再分布裝置，以克服此現(xiàn)象。由于填料塔層高度為6米，所以不需要液體再分布器4. 設(shè)計一覽表吸收塔類型金屬環(huán)矩鞍吸收填料塔混合氣體處理量（m3/h）2600塔徑D（m）0.6填料層高度Z（m）6氣相總傳質(zhì)單元高度（m）0.5305氣相總傳質(zhì)單元數(shù)8.790泛點氣速（m/s）4.940泛點率0.6壓降（pa）207.6操作壓力（kpa）101.3操作溫度

9、（）20填料直徑（mm）25孔隙率0.96填料比表面積a(/m3)74.9填料常數(shù)A0.06225填料常數(shù)K1.755. 后記在課程設(shè)計過程中,我加深了對課本知識的認(rèn)識，也鞏固了所學(xué)到的知識。此次課程設(shè)計按照設(shè)計任務(wù)書、指導(dǎo)書、技術(shù)條件的要求進(jìn)行。在設(shè)計過程中，我通過跟同學(xué)之間相互討論與向老師提問，整體設(shè)計基本滿足使用要求，但是在設(shè)計指導(dǎo)過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題，發(fā)現(xiàn)自己基礎(chǔ)知識不牢固，需加強(qiáng)學(xué)習(xí)，擴(kuò)大知識面的廣度。另外，我通過這次的課程設(shè)計，我對從填料塔設(shè)計方案到填料塔設(shè)計的基本過程的設(shè)計方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識。6. 參考文獻(xiàn)1 大連理工大學(xué)等化工容器與設(shè)計手冊北京：化學(xué)工業(yè)出版社

10、，1989*2 陳敏恒等化工原理北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20043 匡國柱，史啟才等化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計北京：化學(xué)工業(yè)出社，20024 華南理工大學(xué)化工原理教研室著化工過程及設(shè)備設(shè)計M廣州: 華南理工大學(xué)出版社, 1986.5 賈紹義,柴誠敬. 化工原理課程設(shè)計M. 天津:天津大學(xué)出版社, 2002.7. 主要符號說明填料層的有效傳質(zhì)比表面積（m²/m³）填料層的潤滑比表面積m²/m³吸收因數(shù);無因次填料直徑，mm；填料當(dāng)量直徑，mm擴(kuò)散系數(shù)，m²/s； 塔徑亨利系數(shù)，KPa重力加速度，kg/(m².h)溶解度系數(shù)，kmol /(m³.KPa)氣相總傳質(zhì)單元高度，m氣膜吸收系數(shù), kmol /(m³.s.KPa)氣相總傳質(zhì)系數(shù)，無因次氣膜吸收系數(shù), kmol /(m³.s.KPa)氣體通用常數(shù)，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