填料塔設(shè)計(jì)說明書

1、設(shè)計(jì)題目：水吸收氨填料吸收塔 學(xué) 院：資源環(huán)境學(xué)院指導(dǎo)老師:吳根義羅惠莉設(shè)計(jì)者:趙海江學(xué) 號(hào):專業(yè)班級(jí):08級(jí)環(huán)境工程1班試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫出混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理為2400m3/h，其中含氨5%要求塔頂排放氣體中含氨低于 0.02%。采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小量的1.5倍。、操作條件1、操作壓力常壓2、操作溫度20 C三、吸收劑的選擇吸收劑對溶質(zhì)的組分要有良好地吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸 收，且揮發(fā)度要低。所以本設(shè)計(jì)選擇用清水作吸收劑，氨氣為吸收質(zhì)。水廉價(jià)易 得，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。且氨氣 不作為產(chǎn)品，故采用純

2、溶劑。四、流程選擇及流程說明逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入由塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出，此即逆 流操作。逆流操作的特點(diǎn)是傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收 劑利用率高。工業(yè)生產(chǎn)中多用逆流操作。五、塔填料選擇階梯環(huán)填料。階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進(jìn)，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的 機(jī)械強(qiáng)度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點(diǎn)接觸為主， 這樣不但增加了填料間的間隙，同時(shí)成為液體沿填料表面流動(dòng)的匯集分散點(diǎn)， 可以促進(jìn)液膜的表面 更新，有利于傳質(zhì)效率的提高。

3、階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格:填料類型公稱直徑DN/mm外徑X高X厚比表面積at (m/m3)空隙率m/m3(%)塑料階梯環(huán)5050*25*1.5114.20.927六、填料塔塔徑的計(jì)算1、液相物性數(shù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。 由手冊查得,20 °C水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下:密度為：L =998.2 kg/m3粘度為：卩 L=0.001 004 Pa - S=3.6 kg/ (m- h)表面張力為(T L=72.6 dyn/cm =940896 kg/h22、氣相物性數(shù)據(jù):20C下氨在水中的

4、溶解度系數(shù)為：H=0.725kmol/(m3 - kPa)?；旌蠚怏w的平均摩爾質(zhì)量為:Mvm=0.05<l 7.03g/mol +0.95 x 29g/mol=28.40g/mol混合氣體的平均密度為：P vm=1.183 kg/m3混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得20 C空氣的粘度為:卩 v=1.81 x 10-5 Pa - S=0.065 kg/(m - h)3、氣相平衡數(shù)據(jù)20C時(shí)NH3在水中的溶解度系數(shù)為 H=0.725 kmol/(m3 - kPa),常壓下20C時(shí)NH3在水中的亨利系數(shù)為 E=76.41k Pa。4、物料衡算:亨利系數(shù)相平衡常數(shù)998.2HM sP

5、0.725 18.02 101.30.754亨利系數(shù) 溶解度系數(shù)Ms相對摩爾質(zhì)量m相對平衡常數(shù)進(jìn)塔氣相摩爾比為:丫10.050.052631 0.05出塔氣相摩爾比為：0.05 (1 O.998)0.0001052631 0.05混合氣體流量：27312400 99.83( kmol/h)293 22.4惰性氣體流量：QnG 99.83(10.05)94.8385(kmol /h)最小液氣比:X2=0(QnLmin )(QnG丫1 丫2X1 X2丫 丫2X2m0.05263 0.000105263 門 o.7520.754Qnl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：0.752

6、 94.8385 1.5106.977828( kmol / h)X1QnGM Y2)(0.05263 0.000105263)* 94.8385Qnl106.9778280.04656則液氣比:0.6792QnL 106.977828* 18Q 2400/24.04* 28.4 氣體質(zhì)量流量:Wv 2400 1.1832839.2kg/h 液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即:Wl 106.97782818.021927.74kg/h填料總比表面積:at=114.2m2/m32I U FatVlgr gL1/8V1/402A K 二V2IguF114.21.18302耳1.004 9.81

7、 0.9273998.20.204 1.751927.742839.21/41/81.183998.20.48032uf114.20.9273黑.004“0.331uF143.36* 0.001185*1.0079870.3319.8119.12uf 0.33199.81/(143.36* 0.001185 *1.007987)UF=4.37m/su=0.80* UF=o.8O*4.37=3.496m/s3.496D J4VsJ4 2400/3600 0.497mV u V 取證后 D=0.5m=500mLhu 0.785 D2泛點(diǎn)率校核:u 迴響 3.397m/s0.785 0.52u /u

8、F 3.397 /4.370.777符合三散裝的0.50.85d 500/50 10 8液體噴淋密度校核: 取最小潤濕速率為:(LW)min0.08m3/(m h)at 114.2m2/ m3所以h)Umin (LW)min d 0.08 114.29.136m3/(m2LhU 0.785 D2106.977828 * 180.7850.5* 0.5 998.29.830m3/(m2 h) U min經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用 D 0.5m合理。七、填料層咼度計(jì)算2查表知，0 C ，101.3kpa下，NH3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)Do 0.17cm /sDG Do（P）（F）2則 293k，1

9、01.3 kpa下,NH3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為Dg d (需)(算7520.192cm 2/s液相擴(kuò)散系數(shù)Dl 1.80 10 9m2/s液體質(zhì)量通量為Ul106.977828 189811.97923kg/(m2 h)0.785 0.52氣體質(zhì)量通量為Uv2400 1.1830.785 0.5214467.26115kg/(m2 h)awat1 exp 1.45( c )0.75( U L )0.1LatL2(UL at) 0.05(2丿L g2(丄)0.2L Lat33dyn/cm 427680kg/h2awat1 ex p 1.45 (氓嚴(yán)(8)0.1940896114.2 3.62(9

10、811.97923114.2、0.05(998.22 1.2710829811.97923(998.2 940896114.2)0.20.351124氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:G0.237止)07at v1(FatDvcccr 14467.26115 0.70.237 ()114.2 0.06520.143kmol /(m h kpa)(1.1830.0650.192 10 4 3600)4114.2 0.192 3600 10)& 314 293液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:2L 0.0095 ( 'L )3 (aw LUlL Dl1L g) 3L9811.97923查表得:La0.

11、0095 (0.351124 114.2 3.6(998.2 1.803.610 936000.5171.45awaw1.10.4U / UF3.397 /4.37需要矯正Ga19.5La12.6(uUFGa10.143 0.3510.517 0.3510.777 >0.50.5)1.40.5) 2.2114.2 1.451.1114.2 1.450.48.63mol/(m3 h kpa)24.05%La19.5 (0.8 0.5)1.42.6 (0.8 0.5)2'2Ga23.80.725 28.5kLaLa得,8.6324.0523.83kmol/(m3 h kpa)28.5

12、1h11.21kmol /(m3 h kpa)氣膜體積吸收系數(shù),kmol/(m3 h kPa)；液膜體積吸收系數(shù),1/h ；VVH OGKYa94.8385Ga P11.21 101.320.42m0.785 0.5V氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為:丫1mX10.754 0.04980.037549丫2mX2mqnG0.754* 94.8385qnl106.9778280.668Nogln(1S)Y2丫1 丫2丫2S1 0.668ln(10.668)0.0526300.0001052630668】15.1Z HogN OG0.4215.16.342 m設(shè)計(jì)取填料層高度為:Z 7m對于階梯環(huán)填料，D8 15

13、, hmax 6m將填料層分為2段設(shè)置，每段3.5m，兩段間設(shè)置一個(gè)液體再分布器。八、壓降的計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降S06.977828 18(1)0.50.0233橫坐標(biāo)為:2400 1.183998.2已知:P 127m縱坐標(biāo)為:0.2L3.3972 127 11.1839.811.OO40.20.177998.2查圖得,才 1962 pa/m填料層壓降為:P 1962 7 pa 13.734 kpa九、進(jìn)出口管徑的計(jì)算常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取1020m/s （高壓塔氣速低于此值）；液體進(jìn)出 口管氣速可取0.81.5m/s。管徑依所選氣速?zèng)Q定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整

14、, 并規(guī)定其厚度。氣體進(jìn)氣口氣速取18m/s,液體進(jìn)液口流速取1.2m/s氣體進(jìn)出口管直徑:D1 J4VS J4 2400一 0.217m 217mmY u V3.14 18 3600液體流量:L 106.977828kmol/h106.977828 18.02998.21.93m3/h液體進(jìn)出口管直徑:D j 4 匸932 V3.14 1 36000.0261m26.1mm排列，噴灑角不超過80。這種噴淋器結(jié)構(gòu)簡單,但只適用于直徑小于600mn的按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進(jìn)行圓整后得氣體進(jìn)出口管直徑 D1=200mm液體進(jìn)出口管直徑D2=32mm、分布器與在分布器選擇1、分布器小孔直徑為 310m做同心圓蓮蓬式噴淋器：液體經(jīng)半球形噴頭的小孔噴出。塔中，且小孔易堵塞。2、再分布器截錐型再分布器：截錐體與塔壁的夾角一般取為35-400，截錐下口直徑D1 =（0.70.8 ） D。適于直徑800mn以下的塔應(yīng)用、根據(jù)計(jì)算繪制填料塔圖二、填料塔設(shè)計(jì)一覽表表：填料吸收塔設(shè)計(jì)一覽表吸收塔類型：聚丙烯階梯環(huán)吸收填料