氨吸收塔的設計【精選文檔】

1、氨吸收塔的設計【精選文檔】電信工程系畢業(yè)設計(論文)學生自擬課題審批表學生姓名班級1屆數(shù) 專業(yè)(專業(yè)方向）精細化學品生產(chǎn)技術選題名稱填料塔的設計選題理由及準備情況： 填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備.它是化工企業(yè)中最常見的氣液傳質設備之一。而填料塔內(nèi)件及工藝流程又是填料塔技術發(fā)展的關鍵。聚丙烯材料填料作為塔填料的重要一類，在化工上應用較為廣泛，與其他材質的填料相比，具有質輕、價廉、耐腐蝕、不容易破碎及加工方便等優(yōu)點，但明顯的缺點是表面潤濕不足。學生簽名: 2014年8 月 1 日指導教師意見： 指導教師簽名:年 月 日2江蘇聯(lián)合職業(yè)技術學院江蘇省惠山中等專業(yè)學校(辦學點)畢

2、業(yè)設計(論文)任務書設計課題 填 料 吸 收 塔 的 設 計 系 部 電 信 工 程 系 專 業(yè) 精細化學品生產(chǎn)技術 年 級 班 級 姓 名 學 號 指導教師 職 稱 2014年 4月 2 3 日畢業(yè)設計（論文）任務書 精細化學品生產(chǎn)技術 專業(yè) G1051 教學班課題名稱填 料 吸 收 塔 的 設 計畢業(yè)論文（設計）起始時間2009年 9 月 1 日 至 2010年 10 月 30 日指導教師職稱學生姓名學號任務下達時間2014年8月25日課題內(nèi)容： 填 料 吸 收 塔 的 設 計課題任務的具體要求：1、流程布置與說明2、工藝過程的計算3、填料的選擇4、填料塔工藝尺寸的確定擬定的工作進度（以周

3、為單位）:2014年5月28：學生開始畢業(yè)設計，指導老師審核開題報告2014年9月10號：學生對畢業(yè)設計進行中期匯報，系部組織老師對畢業(yè)設計進行中期檢查（周五）2014年10月10號:學生完成畢業(yè)論文初稿2014年10月15號：成立系答辯委員會，布置畢業(yè)答辯各項工作2014年10月19號:學生完成畢業(yè)論文終稿;教師完成對論文的評閱;組織學生進行畢業(yè)論文答辯主要參考文獻：1、化工原理 王振中主編 化學工業(yè)出版社20052、化工單元操作及設備 冷士良主編 化學工業(yè)出版社2007 3、化工單元過程課程設計 王明輝主編 化學工業(yè)出版社2001 任務下達人(簽字）: 日期： 年 月 日任務接受人（簽字)

4、： 日期： 年 月 日1吸收塔課程設計摘要：氨是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料,但是其強烈的刺激性氣味對于人體健康和大氣環(huán)境都會造成破壞和污染，因此，為了避免化學工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對于工業(yè)尾氣中的氨氣進行吸收,本次化工原理課程設計的目的是根據(jù)設計要求采用填料吸收塔吸收的方法來凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使其達到排放標準.設計采用填料塔進行吸收操作是因為填料可以提供巨大的氣液傳質面積而且填料表面具有良好的湍流狀況,從而使吸收過程易于進行,而且，填料塔還具有結構簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點，從而可以使吸收操作過程節(jié)省大量人力和物力

5、。引言：填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相間接觸構件的汽液傳質設備。填料塔于19世紀中期已應用于工業(yè)生產(chǎn),此后，它與板式塔競相發(fā)展，構成了兩類不同的汽液傳質設備。填料塔屬于連續(xù)接觸式的汽液傳質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。與板式塔相比，填料塔具有以下特點:生產(chǎn)能力大。分離效率高。壓力降小。持液量小。操作彈性大。但是，填料塔也有一些不足之處,如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效的潤濕填料表面,使傳質效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對側線進料和出料等復雜精餾不太合適等.因此，在選擇塔的類型時，應根據(jù)分離物系的具體情況和操作所追求的目標綜

6、合考慮上述各因素。填料的種類很多,根據(jù)裝填方式不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類.散裝填料中較為典型的有拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金屬環(huán)矩鞍填料、球形填料.工業(yè)上常用的規(guī)整填料有格柵填料、波紋填料、脈沖填料等。塔型的合理選擇是做好塔設備設計的首要環(huán)節(jié),選擇時應考慮物料的性質、操作的條件、塔設備的性能以及塔設備的制造、安裝、運轉和維修等方面的因素.板式塔的研究起步較早，具有結構簡單、造價較低、適應性強、易于放大等特點.目錄第一章設計任務和條件51。1 設計任務51.2 操作條件5第二章設計方案的確定和流程說明62。1 設計方案的確定62.1。1吸收劑的選擇62。1

7、。2 設計方案的流程說明7第三章吸收塔的物料衡算83。1 基礎物性數(shù)據(jù)8第四章吸收塔的工藝尺寸計算104.1 填料塔的工藝尺寸的計算104.1。1塔徑的計算10 4。1.2填料層高度計算11 4。1。3填料層壓降計算13 4。1。4吸收塔接管口徑的計算14第五章輔助設備計算選型165.1液體分布器的選擇185。2設計一覽表17第六章對本設計的評價18附錄19參考文獻21致謝223第一章 設計任務和條件1。1設計任務 1。設計方案簡介：工程概況試設計一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理量為3.8萬Nm3/h，其中含氨為5。2（體積分數(shù)），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.025（

8、體積分數(shù))1.2操作條件（1）混合氣(空氣+ 氨)處理量：100000m3/h；（2)混合氣的溫度：30(3）進塔混合氣中氨的體積分數(shù):0.02；（4）進塔吸收劑（清水）溫度：20;（5）操作壓力:常壓。（6）操作溫度：20。（7)工作日:每年300天,每天24小時連續(xù)運轉.（8)廠址:江蘇 5第二章 設計方案的確定和流程說明2。1設計方案的確定2。1.1吸收劑的選擇吸收過程是依靠氣體溶質在吸收劑中的溶解來實現(xiàn)的，因此吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關鍵之一,選擇吸收劑時應著重考慮以下幾個方面:溶解度：吸收劑對溶質組分的溶解度要大。以提高吸收速率并減少吸收劑的需用量。選擇性：吸收劑對溶質

9、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或吸收甚微，否則不能直接實現(xiàn)有效的分離.揮發(fā)度要低:操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，以減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發(fā)損失。粘度:吸收劑在操作溫度下的粘度越低。其在塔內(nèi)的流動性越好，有助于傳質速率和傳熱速率的提高。其他：所選用的吸收劑應盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得以及化學性質穩(wěn)定等要求。因為設計要求用水做吸收劑，故采用純?nèi)軇? 62.1。2設計方案的流程說明 該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經(jīng)由填料塔的下側進入填料塔中,與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。經(jīng)吸收后的混合氣體由塔頂排除,吸收

10、了氨氣的水由填料塔的下端流出.(如下圖所示）0第三章 吸收塔的物料衡算3。1基礎物性數(shù)據(jù)試設計一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理量為3.8萬Nm3/h，其中含氨為5.2%(體積分數(shù)),要求塔頂排放氣體中含氨低于0.025%（體積分數(shù)）空氣和水的物性常數(shù)如下：空氣:.H=0。725kmol/(m3。kPa）混合氣體的平均摩爾質量為:混合氣體流量：混合氣體流量：最小液氣比：取實際液氣比為最小液氣比的1。5倍，則可得吸收劑用量為：0液氣比:0第4章 填料塔的工藝尺寸 采用散裝填料，并使用綜合性能較好的金屬環(huán)矩鞍填料，而且工業(yè)應用普遍,實踐性能好。對于本吸收，由于吸收量大，估計所

11、需的塔徑較大，塔高也較高，環(huán)矩鞍無論在直徑比上,還是填料分段高度上都有很好的選擇性。4.1填料塔的工藝尺寸的計算4.1。1塔徑的計算混合氣體的密度：采用貝恩霍根泛點關聯(lián)式計算泛點速度：UF=6。89m/s取泛點率為0.6,即u=0.6*6。89=4.134m/s圓整塔徑,取D=1。9m選用金屬換矩鞍散裝填料04。1.2填料層高度計算參照化學工程手冊，選擇公稱直徑為76mm的金屬環(huán)矩鞍。主要特性如下:比表面積a=57。6m3 空隙率=97%干填料因子=63m1填料層的計算查表知（注2），0,101。3kpa下，NH3在空氣中的擴散系數(shù)D。=0.17cm2/s液相擴散系數(shù)DL=1。8010m2/s

12、液體質量通量為11487。2kg/（m2。h）氣體質量通量為17115。58kg/（m2.h）脫吸因數(shù)為S=0.6702所以氣相總傳質單元數(shù)為:氣相總傳質單元高度采用修正恩田關聯(lián)式計算：查表5-13（注1)知，所以,氣膜吸收系數(shù)由下式計算：查手冊可知（注2）：氨氣在空氣中的擴散系DV=0.06804m2/h混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度：Uv=0。065kg/(m.h）0液膜吸收系數(shù)由下式計算：查表得：則=0.6020。5得到所以Z=1。25*12.68615.857m設計取填料層高度為：Z=15.9m04.1。3填料層壓降計算采用Eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降橫坐標為:查表518得

13、(注1）:縱坐標為：查表得：填料層壓降為：選用槽式液體分布器,D1200mm,噴淋密度為42點/m2，因該塔液相負荷較大,設計取噴淋點密度為120點/m2，布液點數(shù)：n=340點04。1.4吸收塔接管口徑的計算氣體管徑：低壓氣體，根據(jù)經(jīng)濟流速范圍，選用20m/s的氣體流速=0。852m=852mm選用內(nèi)徑為900mm,壁厚為19。5mm，有效長度為4000mm的承插式鑄鐵管進口壓降：出口壓降：液體管徑：液體為水，根據(jù)經(jīng)濟流速范圍,選用2。0m/s的液體流速液體流量V=1808.518998。23600=0。00906m3/sd=0.076m=76mm選用外徑為83mm,壁厚為3mm的熱軋無縫鋼

14、管進口阻力:出口阻力：離心泵的選擇：壓頭：的估算:裙座高度5m，進氣口高度2m，填料層高度16m，0再分器高度1m，噴頭與填料層表面高度0。5m，故25m:對于全管路，忽略管壁損失,根據(jù)進出口的阻力，由于可能用到2-3個彎頭,有可能引起彎頭損失,故計算：=進口阻力+出口阻力+彎頭阻力=（1.5+3。0+1。5）/9.81=0。510mHe=25.816m根據(jù)壓頭和流量查IS型離心泵的型譜，考慮到效率,選用型號為IS10080160離心泵，其轉速為2900r/min，流量為60m/h風機的選擇:流量為41000hm/3全壓=42844。31+186。4+93。2=43123pa43123pa根據(jù)

15、流量和全壓.考慮到效率，選用風機類型:809單吸機號26。5傳動類型：A轉速:1450r/min0第五章 輔助設備計算選型5。1液體分布器設計液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏?，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。 液體分布裝置的安裝位置，須高于填料層表面200mm，以提供足夠的自由空間,讓上升氣流不受約束地穿過分布器。根據(jù)該物系性質，可選用目前應用較為廣泛的多孔型布液裝置中的排管式噴淋器。多孔型布液裝置能提供足夠均勻的液體分布和空出足夠大的氣體通道（自由截面一般在70%以上)，也便于制成分段可拆結構.液體引入排管噴淋器的方式采用液體由水平主管一側引入,通過支管上的小孔向填料層噴淋。 由于液體的最大

16、負荷低于）/（2523hmm，按照設計參考數(shù)據(jù)可提供良好的液體分布：主管直徑-50mm，支管排數(shù)-5，排管外緣直徑-160mm，最大體積流量-12。5m/h填料支撐裝置填料支撐裝置對于保證填料塔的操作性能具有重大作用.采用結構簡單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條,然后整砌一、二層按正方形排的瓷質十字環(huán),作為過渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用的是的填料,所以可用75mm的十字環(huán)。氣體的入塔分布設計位于塔底的進氣管時,主要考慮兩個要求：壓力降要小和氣體分布要均勻.由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動的影響,從而建立了較好的氣體分布；同時,本裝

17、置由于直徑較小，可采用簡單的進氣分布裝置。由于對排放的凈化氣體中的液相夾帶要求不嚴，可不設除液沫裝置。05.2設計一覽表填料吸收塔設計一覽表0第六章 對本設計的評價 通過這次吸收氨的課程設計,檢查了我平時的化學計算的基礎知識，是對自己的基礎知識情況進一步的了解。由于是第一次做此課程設計，雖然參考了一些課程文件和前人的案例,有些大同小異.在設計過程中，我感受到查閱一些手冊參數(shù)是十分重要的。對于填料的選擇，由于我此次進料量大，導致吸收塔直徑較寬，選擇性較廣，參考最佳范圍，我選擇了金屬環(huán)矩鞍?？赡茉O計上會有很多缺憾，但是有這第一次的感受。我知道了自己的缺陷，下次一定會完善學習計劃,提高知識水平，做的

18、更好.0附錄主要符號說明a填料層的有效比表面積，；單位體積填料的潤濕面積；E亨利系數(shù),；平衡常數(shù)；-氣體的粘度， ；uL氣體的粘度， ;水的密度和液體的密度之比；-重力加速度，；，分別為氣體和液體的密度，；wL，wG分別為氣體和液體的質量流量， ；氣相總體積傳質系數(shù)，；Z-填料層高度，；塔截面積，m2；氣相總傳質單元高度，；氣相總傳質單元數(shù),m；以分壓差表示推動力的氣膜傳質系數(shù)，；以摩爾濃度差表示推動力的液摩爾傳質系數(shù)，；-溶解度系數(shù),;V惰性氣體的摩爾流速kmol/h；0L-溶劑的摩爾流量kmol/h；氣體常數(shù)，；-溶質在氣相中的擴散系數(shù)，DL-溶質在液體中的擴散系數(shù),0參考文獻:【1】賈紹義、柴誠敬化工單元操作課程設計M。 天津：天津大學出版社,2011【2】蔣維鈞。化工原理上、下冊M.北京:清華大學出版社，2003.【3】賈紹義，柴誠敬化工原理課程設計M. 天津:天津大學出版社,2003，149.【4】柴誠敬，天津大學化工學院.化工原理(下冊)M。 北京:高等教育出版社，2009。【5】魏姚燦等塔設備設計上海：上?？茖W技術出版社，1988。【6】譚天恩,麥本