化工原理課程設(shè)計水吸收氨過程填料吸收塔的設(shè)計

1、 天 津 農(nóng) 學 院 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目： 水吸收氨過程填料吸收塔的設(shè)計 系 別： 食品科學系 專 業(yè)： 學生姓名： 學 號: 起迄日期： 2010年11月25日2010年11月27日指導教師： 教研室主任： 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書1課程設(shè)計的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：.處理能力：4124m3/h混合氣體 .設(shè)備型式：填料吸收塔.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0.42%，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小時連續(xù)運行

2、。廠址：天津地區(qū)。設(shè)計要求：吸收塔的物料衡算；吸收塔的工藝尺寸設(shè)計；填料層壓降的計算；繪制吸收塔計算結(jié)果列表；對設(shè)計過程的評述和有關(guān)問題的討論。設(shè)計基礎(chǔ)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(shè)計任務(wù)書2對課程設(shè)計成果的要求包括圖表、實物等硬件要求：1. 設(shè)計出滿足課程設(shè)計要求的填料吸收塔。2. 制作相關(guān)的任務(wù)書、說明書及設(shè)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(shè)計. 天津：天津大學出版社，2002年8月4課程設(shè)計工作

3、進度計劃：序號起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容12010-11-25對題目進行初步設(shè)計，查閱相關(guān)資料及收集數(shù)據(jù)22010-11-26對設(shè)計進行修改并計算設(shè)計過程32010-11-27完成設(shè)計題目相關(guān)任務(wù)書、說明書及結(jié)果表主指導教師 日期： 2010 年 11 月 27 日- 2 -天津農(nóng)學院課程設(shè)計說明書 設(shè)計名稱 化工原理課程設(shè)計 設(shè)計題目 水吸收氨過程填料吸收塔設(shè)計設(shè)計時間 2010年 11 月 27日 系 別 食品科學系 專 業(yè) 班 級 姓 名 指導教師 2010 年 11 月 27 日化工原理課程設(shè)計說明書 目 錄一.設(shè)計方案簡介 1二.設(shè)計計算 2（一）設(shè)計方案的確定 2（二）填料的選擇

4、 2（三）基礎(chǔ)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(shè)計體會 6一、設(shè)計方案簡介：塔設(shè)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(shè)備，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)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

5、表面下流，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(shè)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(shè)計計算：（一）設(shè)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(chǔ)物性數(shù)據(jù) 1.液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程

6、，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 在水中的擴散系數(shù)為 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 查手冊并計算得在空氣中的擴散系數(shù)為 3.氣液相平衡數(shù)據(jù)由題目已經(jīng)20下氨在水中溶解度系數(shù)為 則常壓下20時在水中的亨利系數(shù)為 相平衡常數(shù)為 （四）物料衡算進塔氣相摩爾比為 出塔氣相摩爾比為 進塔惰性氣體流量為 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，進塔液相組成為 由題意知，操作液氣比為（五）填料

7、塔的工藝尺寸的計算1.塔徑計算采用eckert通用關(guān)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(guān)聯(lián)圖的橫坐標為 查通用關(guān)聯(lián)圖得查散裝填料泛點填料因子平均值表得 取 由 圓整塔徑，取泛點率校核：填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為 查常用散裝填料的特性參數(shù)表得 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。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)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算： 查常見材質(zhì)的臨界便面張力值表得液體質(zhì)量通量為 氣膜吸收系數(shù)由下式計算： 氣體質(zhì)量通量為 液膜吸收系數(shù)由下式計算： 由 ，查常見填料的形狀系數(shù)表得

8、 則 由 ，得 則 由 由 設(shè)計取填料層高度為 查表得，對于階梯環(huán)填料， 取 ，則 計算得填料層高度6000mm，故需分段。（六）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為 查散裝填料壓降填料因子平均值表得 縱坐標為 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得 填料層壓降為 （七）計算結(jié)果列表操作壓力常壓y10.0526操作溫度20y20.004218工作介質(zhì)變換氣，水x10.0467填料形式階梯環(huán)x20塔徑1400mm填料層壓降35316pa填料高度11200mm三、設(shè)計體會計算時，首先要對設(shè)計任務(wù)要求及其工藝流程進行分析，再準確設(shè)計計算過程，進而對設(shè)備進行選型，最后用簡潔的語言、清晰的圖表來表達設(shè)計思路和設(shè)計結(jié)果。并對設(shè)計結(jié)果進行反復核算，而且要結(jié)合實際兼顧技術(shù)上的先進性、可行性以及經(jīng)濟上的合理性進行選型。通過對本課程的設(shè)計，我對填料吸收的工藝流程、設(shè)備有了更深一