水吸收氨過程填料吸收塔的設計

1、化工原理課程設計任務書設計題目： 水吸收氨過程填料吸收塔的設計 系 別： 食品科學系 專 業(yè)： 食品科學與工程專業(yè) 學生姓名： 學 號: 起迄日期： 2016年12月19日2016年12月21日指導教師： 教研室主任： 化工原理課程設計任務書1課程設計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、工作要求等）：1 .處理能力：14222m3/d混合氣體 .設備型式：填料吸收塔2 .操作條件： 混合氣體含氨量為5%，塔頂排放氣體中含氨量低于0.22%，采用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。操作壓力：常壓操作溫度：20填料類型：選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。每年按300天計，每天24小

2、時連續(xù)運行。廠址：天津地區(qū)。設計要求：吸收塔的物料衡算；吸收塔的工藝尺寸設計；填料層壓降的計算；繪制吸收塔計算結(jié)果列表；對設計過程的評述和有關問題的討論。設計基礎數(shù)據(jù)20下氨在水中的溶解度系數(shù)為。 化工原理課程設計任務書2對課程設計成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：1. 設計出滿足課程設計要求的填料吸收塔。2. 制作相關的任務書、說明書及設計結(jié)果表。3主要參考文獻：1 柴誠敬等. 化工原理(上、下冊)(第二版). 北京：高等教育出版社，20022 時鈞，汪家鼎等. 化學工程手冊，北京：化學工業(yè)出版社，1996年3 柴誠敬，賈邵義. 化工原理課程設計. 天津：天津大學出版社，2002年8月4課

3、程設計工作進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容12016-12-19對題目進行初步設計，查閱相關資料及收集數(shù)據(jù)22016-12-20對設計進行修改并計算設計過程32016-12-21完成設計題目相關任務書、說明書及結(jié)果表主指導教師日期： 2016 年 12 月 19 日- 2 -天津農(nóng)學院課程設計說明書 設計名稱 化工原理課程設計 設計題目 水吸收氨過程填料吸收塔設計設計時間 2015年 12 月 19日 系 別 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導教師 2016 年 12月 19 日化工原理課程設計說明書 目 錄一.設計方案簡介 1二.設計計算 2（一）設計方案的確定 2（二）填料的選擇 2（

4、三）基礎物性數(shù)據(jù) 21.液相物性數(shù)據(jù) 22.氣相物性數(shù)據(jù) 23.氣液相平衡數(shù)據(jù) 2（四）物料衡算 3（五）填料塔的工藝尺寸的衡算 31.塔徑計算 32.填料層高度計算 4（六）填料層壓降計算 5（七）計算結(jié)果列表 6三設計體會 6一、設計方案簡介：塔設備是化工、石油化工、生物化工、制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設備，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構件的結(jié)構形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過板上的液層，進行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級接觸逆流操作過程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下

5、流，氣體逆流向上流動，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流操作過程。工業(yè)上，塔設備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過程。蒸餾過程多選用板式塔，而吸收過程多選用填料塔。二、設計計算：（一）設計方案的確定用水吸收屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇＃ǘ┨盍系倪x擇對于水吸收的過程，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。（三）基礎物性數(shù)據(jù)1.液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的

6、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，20時水的有關物性數(shù)據(jù)如下：密度為 =998.2kg/m3粘度為 =0.001pas=3.6kg/m·h表面張力為 z=72.6dyn/cm=940896kg/h220NH3:H = 0.725kmol/m3·kpa20NH3: 20NH3: 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20空氣的粘度為 3.相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得，常壓下20時氨氣在水中的亨利系數(shù)為1 20下氨在水中的溶解度系數(shù)為: 相平衡常數(shù)為 溶解度系數(shù)為 (四) 物料衡算進塔氣相摩爾比為出塔氣

7、相摩爾比為進塔氣體混合流量為: 進塔惰性氣相流量為： 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算，即對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為 取操作液氣比為 (五)填料塔的工藝尺寸的計算 1.采用Eckert通用關聯(lián)圖計算泛點氣速氣相質(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通用關聯(lián)圖的橫坐標為查圖5-21得查表5-11得取 由 圓整塔徑，取 。泛點率校核：（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=1200mm合理。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

8、關聯(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 由 由 設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10000 mm，故需分段，分為四段，每段2500mm。（六）填料層壓降計算采用Eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降。橫坐標為查表得，縱坐標為 查圖得填料層壓降為2.4 液體分布器簡要設計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分布點密度計算按Ecker

9、t建議值，D=500mm時，噴淋點密度為285點，因此設計取噴淋點為285點。布液點數(shù)為按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。設計結(jié)果為：分布為11道環(huán)圓孔，每道孔分布5個孔，實際設計布點數(shù)為n=55點，如圖1-1所示。 圖1-1 直管式液體分布器的分液點示意圖2.4.3布液計算由 取 設計取 。三設計體會在這個課程設計過程當中，我們綜合地運用了我們所學習過的流體力學，吸收等方面的化工基礎知識，設計了一款可應用于吸收氨的填料塔。當中我感觸最深的便是實踐聯(lián)系理論的重要性，當遇到實際問題時，只要認真思考，用所學的知識再一步步探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。這次的課程設計內(nèi)容包括工藝流程的設計，塔板結(jié)構的設計，數(shù)據(jù)的校驗。目的主要是使我們對化學工藝原理有一定的感性和理性認識；對水吸收氨等方面的相關知識做進一步的理解；培養(yǎng)和鍛煉我們的思維實踐能力，使我們的理論知識與實踐充分地結(jié)合，做到不僅具有專業(yè)知識，而且還具有較強的實踐能力，能自主分析問題和解決問題。在設計的過程當中，有很多數(shù)據(jù)設計出來不一定能如人意，有些