水吸收氨氣填料塔設(shè)計

1、 課程名稱: _ 化工原理 設(shè)計題目: _水吸收空氣中氨填料塔的工藝設(shè)計_ 院 系: _化學(xué)與生物工程學(xué)院_ 學(xué)生姓名: _王永奇_ 學(xué) 號: _200907117_ 專業(yè)班級: _化學(xué)工程與工藝093_ 指導(dǎo)教師: _張玉潔_化工原理課程設(shè)計任務(wù)書1、 設(shè)計題目：水吸收空氣中的氨填料塔的工藝設(shè)計2、 設(shè)計條件 1.生產(chǎn)能力：每小時處理混合氣體4500Nm/h； 2.設(shè)備型式：填料塔 3.操作壓力：101.3KPa 4.操作溫度：298K 5.進(jìn)塔混合氣中含氨8%（體積比） 6.氨的回收率為99% 7.每年按330天計，每天24小時連續(xù)生產(chǎn) 8.建廠地址：蘭州地區(qū) 9.要求每米填料的壓降都不大

2、于103Pa3、 設(shè)計步驟及要求 1.確定設(shè)計方案 （1）流程的選擇 （2）初選填料類型 （3）吸收劑的選擇 2.查閱物料的物性數(shù)據(jù) （1）溶液的密度、粘度、表面張力、氨在水中的擴(kuò)散系數(shù) （2）氣相密度、粘度、表面張力、氨在空氣中的擴(kuò)散系數(shù) （3）氨在水中溶解的相平衡數(shù)據(jù) 3.物料衡算 （1）確定塔頂、塔底的氣液流量和組成 （2）確定泛點(diǎn)氣速和塔徑 （3）校核D/d>810 （4）液體噴淋密度校核：實(shí)際的噴淋密度要大于最小的噴淋密度。 4.填料層高度計算 5.填料層壓降校核 如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計算 6.填料塔附件的選擇 （1）液體分布裝置 （2）液體在分布裝置 （3）填料支撐

3、裝置 （4）氣體的入塔分布 7.計算結(jié)果列表（見下表）4、 設(shè)計成果1. 設(shè)計說明書（A4）（1） 內(nèi)容包括封面、任務(wù)書、目錄、正文、參考文獻(xiàn)、附錄（2） 格式必須嚴(yán)格按照蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計的格式打印。2. 精餾塔工藝條件圖（2號圖紙）（手繪）5、 時間安排（1）第十九周-第二十二周（2）第二十二周的星期五（7月20日）下午兩點(diǎn)本人親自到指定地點(diǎn)交設(shè)計成果，最遲不得晚于星期五的十八點(diǎn)鐘。6、 設(shè)計考核（1） 設(shè)計是否獨(dú)立完成；（2） 設(shè)計說明書的編寫是否規(guī)范（3） 工藝計算與圖紙正確與否以及是否符合規(guī)范（4） 答辯7、 參考資料 1.化工原理課程設(shè)計 賈紹義 柴成敬 天津科學(xué)技術(shù)出版社 2.

4、現(xiàn)代填料塔技術(shù) 王樹盈 中國石化出版社 3.化工原理 夏清 天津科學(xué)技術(shù)出版社 填料吸收塔設(shè)計一覽表參數(shù) 符號單位計算結(jié)果操作條件平均壓力平均溫度平均流率氣相液相氨的濃度塔頂塔底物性參數(shù)平均密度氣相液相平均粘度平均表面張力主要工藝結(jié)構(gòu)尺寸填料的類型填料的規(guī)格空塔氣速泛點(diǎn)氣速塔徑填料層高度氣膜傳質(zhì)系數(shù)液膜傳質(zhì)系數(shù)總傳質(zhì)系數(shù)壓降操作液氣比最小噴淋密度實(shí)際噴淋密度1.設(shè)計方案簡介用水吸收氨氣為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。對于水吸收氨氣的過程，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。122工藝計算2.1基礎(chǔ)物性數(shù)

5、據(jù)2.1.1液相物性數(shù)據(jù)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)。13由手冊查得，25時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為 粘度為 表面張力為 氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 2.1.2 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25空氣的粘度為查手冊得氨氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為2.1.3相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得，常壓下25時氨氣在水中的亨利系數(shù)為1相平衡常數(shù)為溶解度系數(shù)為2.2 物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比為進(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算，即對于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為

6、取操作液氣比為 2.3 填料塔的工藝尺寸的計算2.3.1 采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點(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=800mm合理。2.3.2填料層高度計算脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算：查表5-13得液體質(zhì)量通量為 氣漠吸收系數(shù)由下式計算：氣體質(zhì)量通量為 液漠吸收系數(shù)由下式計算： 由 ，查表得 : 則 由 ，得 則

7、由 由 設(shè)計取填料層高度為查表，對于階梯環(huán)填料，取則 計算得填料層高度為8000 mm，故需分段，分為兩段，每段4000mm。2.3.3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2.4 液體分布器簡要設(shè)計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)密度計算按Eckert建議值，D=500mm時，噴淋點(diǎn)密度為285點(diǎn)，因此設(shè)計取噴淋點(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。設(shè)計結(jié)

8、果為：分布為11道環(huán)圓孔，每道孔分布5個孔，實(shí)際設(shè)計布點(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布液計算由 取 設(shè)計取 。3. 輔助設(shè)備的計算及選型3.1填料支承裝置 支承板是用以支承填料和塔內(nèi)持液的部件。常用的填料支承板有柵板型、孔管型、駝峰型等。對于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型支承板。設(shè)計中，為防止在填料支承裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支承裝置的自由截面積應(yīng)大于75%。 在本次設(shè)計中，我選用的是孔管型支承裝置。 3.2填料壓緊裝置 為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動或跳動，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置。填料壓緊裝置有壓緊柵板、

9、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同類型。對于散裝填料，可選用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板。設(shè)計中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應(yīng)大于70%。 在本次設(shè)計中，我選用的是壓緊柵板。4.結(jié)論 這次我的課程設(shè)計題目是水吸收氨過程填料塔的設(shè)計，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的結(jié)構(gòu)較簡單，壓降低等特點(diǎn)。在本次設(shè)計過程中，我通過各種書籍獨(dú)立查找出各個物性數(shù)據(jù)，然后根據(jù)設(shè)計書上的步驟按要求算出各個物理量。但是在整個計算過程中，由于有些物理量沒有完全掌握，所以計算過程中出現(xiàn)了不少問題。而在運(yùn)用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點(diǎn)氣速中，我覺得通過查表得出的數(shù)據(jù)有一定的差距，不能得到較為精確的數(shù)值。在整個設(shè)計過程中，由于數(shù)據(jù)繁多，所以整個計算過程都必須特別的小心，盡管如此，我認(rèn)識還是有一些失誤存在。通過這次設(shè)計，讓我學(xué)習(xí)到了很多以前沒有接觸過的知識。能夠?qū)W習(xí)到不同方面的知識。通過這次設(shè)計，不僅能提高自