填料塔設(shè)計說明書

1、填料塔設(shè)計說明書設(shè)計題目：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 者：趙海江學(xué)號： 8107專業(yè)班級： 08 級環(huán)境工程 1 班一、設(shè)計題目試設(shè)計一座填料吸收塔，用于脫出混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理為32400m/h ，其中含氨5%，要求塔頂排放氣體中含氨低于%。采用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小量的倍。二、操作條件1、操作壓力常壓2、操作溫度20 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)計選擇用清水作吸收劑，氨氣為吸收質(zhì)。水廉價易得，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。

2、且氨氣不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?。四、流程選擇及流程說明逆流操作氣相自塔底進入由塔頂排出， 液相自塔頂進入由塔底排出， 此即逆流操作。逆流操作的特點是傳質(zhì)平均推動力大，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，與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形翻邊。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械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的間隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新，

3、有利于傳質(zhì)效率的提高。 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：公稱直徑比表面積空隙率填料類型外徑×高×厚DN/mm23）33at （ m/mm/m (%)塑料階梯環(huán)5050*25*六、填料塔塔徑的計算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水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為 :L =998.2 kg/m3粘度為 : L= Pa·S=3.6 kg/ （m·h）表面張力為 L= dyn/cm =940896 kg/h22、氣相物性數(shù)據(jù)：20下氨在水中的溶解度

4、系數(shù)為：H=(m3· kPa)?；旌蠚怏w的平均摩爾質(zhì)量為：Mvm=×17.03 g/mol +×29g/mol=28.40g/mol,混合氣體的平均密度為：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空氣的粘度為 : v=×10- 5 Pa·S=0.065 kg/(m ·h) 3、氣相平衡數(shù)據(jù)20時 NH3在水中的溶解度系數(shù)為H= kmol/(m3 ·kPa), 常壓下 20時 NH3在水中的亨利系數(shù)為E=。4、物料衡算：亨利系數(shù)LEHM S相平衡常數(shù)EL998.20.754mHM SP0.7

5、25 18.02P101.3E 亨利系數(shù)H 溶解度系數(shù)Ms相對摩爾質(zhì)量m 相對平衡常數(shù)進塔氣相摩爾比為：0.05Y10.0526310.05出塔氣相摩爾比為：Y20.05(10.998)0.00010526310.05混合氣體流量：273199.83( kmol / h)240022 .4293惰性氣體流量：QnG 99.83(10.05)94 .8385(kmol / h)最小液氣比： X2=0( QnL min )Y1Y2Y1 Y20.05263 0.0001052630.752QnGX1X 2Y1X 20.05263m00.754取實際液氣比為最小液氣比的倍，則可得吸收劑用量為：Qnl

6、0.75294.83851.5 106.977828( kmol / h)Q nG (Y1Y2 )(0.05263 0.000105263 ) * 94 .8385X 10.04656Qnl106.977828則液氣比：QnL106.977828 * 18Q0.67922400 / 24.04 * 28.4氣體質(zhì)量流量：WV24001.1832839.2kg / h液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算，即：WL106.97782818.021927.74 kg / h填料總比表面積： at=114.2m2/m3u 2Fat1/ 41 / 8lgV0 .2AKLVg3LLVLu 2F1/ 41 /

7、 8lg114.21.1831.004 0.20.2041.751927.741.1830.48039.810.9273998.22839.2998.2u F2114.21.1830.20.3319.810.92731.004998.22u F143.36 * 0.001185* 1.0079870.331u F20.33199.81（/143.36 * 0.001185 * 1.007987） 19.1u F =4.37m/su=* u F =*=3.496m/s4VS4 2400 / 3600D0.497mu3.496取證后 D=0.5m=500muLh0.785D 2泛點率校核：2400

8、/ 36003.397m/ su0.520.785u / u F3.397 / 4.37 0.777符合三散裝的D500/50108d液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：( L )min0.08m3/( m h)Wat114.2m2 / m3所以U min(LW ) min at0.08114.2 9.136 m3 /(m 2 h)LhU0.785 D 2106.977828 * 189.830m3 /(m 2 h) U min0.785 0.5* 0.5998.2經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D0.5m 合理。七、填料層高度計算查表知， 0C， kpa 下， NH 3 在空氣中的擴散系數(shù) D

9、o 0.17 cm2 / s3DGDo ( Po )( T ) 2PTo，則 293 k ， kpa 下， NH 3 在空氣中的擴散系數(shù)為D101.3293)1.750. 192cm2/sD ()(G101.3273液相擴散系數(shù)D L1.80 10 9 m2 / s液體質(zhì)量通量為U L106.977828189811 .97923 kg /( m 2 h)0.7850.52氣體質(zhì)量通量為U Vawatc24001.18314467.26115kg /(m2h)0.7850.52U L( U L2at ) 0 .05 (U21 exp 1.45 ( c ) 0.75()0.1L0.2 2)Lat

10、LLgLL at33dyn / cm427680kg / h 2a w1exp 1.45(4276800.759811 .97923)0.1(9811 .97923 2114.2)0.05at)(.2 3.6998.221.27108940896114(9811 .97923 2)0.20.351124998.2940896114.2氣膜吸收系數(shù)由下式計算：237( U V ) 0.71a t DV )G 0.(V) 3(atvV DVRT14467 .26115) 0.70.0651114 .2 0.1923600 10 40.237 (1.18343600) 3()114.20 .0650

11、.192108.3142930.143kmol /( m2hkpa )液膜吸收系數(shù)由下式計算：U L21g1L 0.0095() 3(L) 2(L) 3a wLL D LL9811.9792323.60.0095() 3()114.23.6998.21.8010 90.35112436000.5171( 3.6 1.27 10812) 3998.2查表得：1.45G aGaw1.10.143 0.351 114.21.451.18.63mol /( m3 h kpa)L aLa w0.40.517 0.351 114.21.450.424.05 1hu / u F3.397 / 4.370.7

12、77 >需要矯正G a19.5( u0.5)1.4 G auFL a12.6( u0.5) 2.2 L a由uF得，G a19.5(0.80.5)1.4 8.6323.83kmol /( m3h kpa)L a12.6(0.80.5)2 .2 24.0528.5 1h則G a111G aHL a11111.21kmol /( m3hkpa)23.80.72528.5kGa 氣膜體積吸收系數(shù)，kmol /( m3hkPa) ；kLa 液膜體積吸收系數(shù)， 1/ h ；H OGVK Y aV94.83850.42 mG aP11.21 101.3 0.785 0.52氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：Y1m

13、X 10.754 0.04980.037549Y2mX 20SmqnG0.754 * 94.83850.668qnl106.977828N OG1ln(1S) Y1Y2S1SY2Y21ln(10.668)0.0526300.66815.110.00010526300.668ZH OGN OG0.4215.16.342m設(shè)計取填料層高度為： Z7mh8 15, hmax6m對于階梯環(huán)填料， D將填料層分為 2 段設(shè)置，每段 3.5m，兩段間設(shè)置一個液體再分布器。八、壓降的計算采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降橫坐標(biāo)為：已知：L (V )0.5106.977828 18(1.183) 0

14、.50.0233VL2400 1.183998.2P 127 m 1縱坐標(biāo)為：u 2PV0.23.3972 127 11.1830.20.177gL9.811.004L998.2查圖得，PZ1962 pa / m填料層壓降為：P19627 pa13.734kpa九、進出口管徑的計算常壓塔氣體進出口管氣速可取 1020m/s（高壓塔氣速低于此值） ；液體進出口管氣速可取 1.5m/s 。管徑依所選氣速決定后， 應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進行圓整， 并規(guī)定其厚度。氣體進氣口氣速取18m/s，液體進液口流速取1.2m/s氣體進出口管直徑：4Vs42400D 13.140.217m 217mmu18 3600液體流量：L 106.977828kmol / h106.977828 18.021.93m 3 / h998.2液體進出口管直徑：41.93D 210.0261m 26.1mm3.143600按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)格進行圓整后得氣體進出口管直徑D1=200mm液體進出口管直徑D2=32mm十、分布器與在分布器選擇1、分布器蓮蓬式噴淋器 : 液體經(jīng)半球形噴頭的小孔噴出。小孔直徑為 310m，做同心圓排列，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 600mm的塔中，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=（）