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文檔簡介
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
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