氨吸收塔的設(shè)計(jì)【精選文檔】

1、氨吸收塔的設(shè)計(jì)【精選文檔】電信工程系畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)學(xué)生自擬課題審批表學(xué)生姓名班級(jí)1屆數(shù) 專業(yè)(專業(yè)方向）精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù)選題名稱填料塔的設(shè)計(jì)選題理由及準(zhǔn)備情況： 填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)備.它是化工企業(yè)中最常見(jiàn)的氣液傳質(zhì)設(shè)備之一。而填料塔內(nèi)件及工藝流程又是填料塔技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵。聚丙烯材料填料作為塔填料的重要一類，在化工上應(yīng)用較為廣泛，與其他材質(zhì)的填料相比，具有質(zhì)輕、價(jià)廉、耐腐蝕、不容易破碎及加工方便等優(yōu)點(diǎn)，但明顯的缺點(diǎn)是表面潤(rùn)濕不足。學(xué)生簽名: 2014年8 月 1 日指導(dǎo)教師意見(jiàn)： 指導(dǎo)教師簽名:年 月 日2江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院江蘇省惠山中等專業(yè)學(xué)校(辦學(xué)點(diǎn))畢

2、業(yè)設(shè)計(jì)(論文)任務(wù)書設(shè)計(jì)課題 填 料 吸 收 塔 的 設(shè) 計(jì) 系 部 電 信 工 程 系 專 業(yè) 精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù) 年 級(jí) 班 級(jí) 姓 名 學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師 職 稱 2014年 4月 2 3 日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)技術(shù) 專業(yè) G1051 教學(xué)班課題名稱填 料 吸 收 塔 的 設(shè) 計(jì)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）起始時(shí)間2009年 9 月 1 日 至 2010年 10 月 30 日指導(dǎo)教師職稱學(xué)生姓名學(xué)號(hào)任務(wù)下達(dá)時(shí)間2014年8月25日課題內(nèi)容： 填 料 吸 收 塔 的 設(shè) 計(jì)課題任務(wù)的具體要求：1、流程布置與說(shuō)明2、工藝過(guò)程的計(jì)算3、填料的選擇4、填料塔工藝尺寸的確定擬定的工作進(jìn)度（以周

3、為單位）:2014年5月28：學(xué)生開(kāi)始畢業(yè)設(shè)計(jì)，指導(dǎo)老師審核開(kāi)題報(bào)告2014年9月10號(hào)：學(xué)生對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行中期匯報(bào)，系部組織老師對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)進(jìn)行中期檢查（周五）2014年10月10號(hào):學(xué)生完成畢業(yè)論文初稿2014年10月15號(hào)：成立系答辯委員會(huì)，布置畢業(yè)答辯各項(xiàng)工作2014年10月19號(hào):學(xué)生完成畢業(yè)論文終稿;教師完成對(duì)論文的評(píng)閱;組織學(xué)生進(jìn)行畢業(yè)論文答辯主要參考文獻(xiàn)：1、化工原理 王振中主編 化學(xué)工業(yè)出版社20052、化工單元操作及設(shè)備 冷士良主編 化學(xué)工業(yè)出版社2007 3、化工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 王明輝主編 化學(xué)工業(yè)出版社2001 任務(wù)下達(dá)人(簽字）: 日期： 年 月 日任務(wù)接受人（簽字)

4、： 日期： 年 月 日1吸收塔課程設(shè)計(jì)摘要：氨是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料,但是其強(qiáng)烈的刺激性氣味對(duì)于人體健康和大氣環(huán)境都會(huì)造成破壞和污染，因此，為了避免化學(xué)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(duì)于工業(yè)尾氣中的氨氣進(jìn)行吸收,本次化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來(lái)凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn).設(shè)計(jì)采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況,從而使吸收過(guò)程易于進(jìn)行,而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以使吸收操作過(guò)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(gòu)件的汽液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔于19世紀(jì)中期已應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn),此后，它與板式塔競(jìng)相發(fā)展，構(gòu)成了兩類不同的汽液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔屬于連續(xù)接觸式的汽液傳質(zhì)設(shè)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(diǎn):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(jià)高；當(dāng)液體負(fù)荷較小時(shí)不能有效的潤(rùn)濕填料表面,使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料;對(duì)側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太合適等.因此，在選擇塔的類型時(shí)，應(yīng)根據(jù)分離物系的具體情況和操作所追求的目標(biāo)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(shè)備設(shè)計(jì)的首要環(huán)節(jié),選擇時(shí)應(yīng)考慮物料的性質(zhì)、操作的條件、塔設(shè)備的性能以及塔設(shè)備的制造、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和維修等方面的因素.板式塔的研究起步較早，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、造價(jià)較低、適應(yīng)性強(qiáng)、易于放大等特點(diǎn).目錄第一章設(shè)計(jì)任務(wù)和條件51。1 設(shè)計(jì)任務(wù)51.2 操作條件5第二章設(shè)計(jì)方案的確定和流程說(shuō)明62。1 設(shè)計(jì)方案的確定62.1。1吸收劑的選擇62。1

7、。2 設(shè)計(jì)方案的流程說(shuō)明7第三章吸收塔的物料衡算83。1 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)8第四章吸收塔的工藝尺寸計(jì)算104.1 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算104.1。1塔徑的計(jì)算10 4。1.2填料層高度計(jì)算11 4。1。3填料層壓降計(jì)算13 4。1。4吸收塔接管口徑的計(jì)算14第五章輔助設(shè)備計(jì)算選型165.1液體分布器的選擇185。2設(shè)計(jì)一覽表17第六章對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)18附錄19參考文獻(xiàn)21致謝223第一章 設(shè)計(jì)任務(wù)和條件1。1設(shè)計(jì)任務(wù) 1。設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：工程概況試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣。混合氣體的處理量為3.8萬(wàn)Nm3/h，其中含氨為5。2（體積分?jǐn)?shù)），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.025（

8、體積分?jǐn)?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(jìn)塔混合氣中氨的體積分?jǐn)?shù):0.02；（4）進(jìn)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(shí)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn).（8)廠址:江蘇 5第二章 設(shè)計(jì)方案的確定和流程說(shuō)明2。1設(shè)計(jì)方案的確定2。1.1吸收劑的選擇吸收過(guò)程是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解來(lái)實(shí)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(guān)鍵之一,選擇吸收劑時(shí)應(yīng)著重考慮以下幾個(gè)方面:溶解度：吸收劑對(duì)溶質(zhì)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(duì)溶質(zhì)

9、組分要有良好地吸收能力,而對(duì)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(shí)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(guò)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(dòng)性越好，有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。其他：所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿足無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。因?yàn)樵O(shè)計(jì)要求用水做吸收劑，故采用純?nèi)軇? 62.1。2設(shè)計(jì)方案的流程說(shuō)明 該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經(jīng)由填料塔的下側(cè)進(jìn)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(jìn)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(chǔ)物性數(shù)據(jù)試設(shè)計(jì)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(wàn)Nm3/h，其中含氨為5.2%(體積分?jǐn)?shù)),要求塔頂排放氣體中含氨低于0.025%（體積分?jǐn)?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(zhì)量為:混合氣體流量：混合氣體流量：最小液氣比：取實(shí)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(yīng)用普遍,實(shí)踐性能好。對(duì)于本吸收，由于吸收量大，估計(jì)所

11、需的塔徑較大，塔高也較高，環(huán)矩鞍無(wú)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(jì)算4.1。1塔徑的計(jì)算混合氣體的密度：采用貝恩霍根泛點(diǎn)關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)速度：UF=6。89m/s取泛點(diǎn)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(jì)算參照化學(xué)工程手冊(cè)，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(jì)算查表知（注2），0,101。3kpa下，NH3在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D。=0.17cm2/s液相擴(kuò)散系數(shù)DL=1。8010m2/s

12、液體質(zhì)量通量為11487。2kg/（m2。h）氣體質(zhì)量通量為17115。58kg/（m2.h）脫吸因數(shù)為S=0.6702所以氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為:氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：查表5-13（注1)知，所以,氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：查手冊(cè)可知（注2）：氨氣在空氣中的擴(kuò)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(jì)算：查表得：則=0.6020。5得到所以Z=1。25*12.68615.857m設(shè)計(jì)取填料層高度為：Z=15.9m04.1。3填料層壓降計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降橫坐標(biāo)為:查表518得

13、(注1）:縱坐標(biāo)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(diǎn)/m2，因該塔液相負(fù)荷較大,設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為120點(diǎn)/m2，布液點(diǎn)數(shù)：n=340點(diǎn)04。1.4吸收塔接管口徑的計(jì)算氣體管徑：低壓氣體，根據(jù)經(jīng)濟(jì)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(zhǎng)度為4000mm的承插式鑄鐵管進(jìn)口壓降：出口壓降：液體管徑：液體為水，根據(jù)經(jīng)濟(jì)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(wú)縫鋼

14、管進(jìn)口阻力:出口阻力：離心泵的選擇：壓頭：的估算:裙座高度5m，進(jìn)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(duì)于全管路，忽略管壁損失,根據(jù)進(jìn)出口的阻力，由于可能用到2-3個(gè)彎頭,有可能引起彎頭損失,故計(jì)算：=進(jìn)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(hào)為IS10080160離心泵，其轉(zhuǎn)速為2900r/min，流量為60m/h風(fēng)機(jī)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(fēng)機(jī)類型:809單吸機(jī)號(hào)26。5傳動(dòng)類型：A轉(zhuǎn)速:1450r/min0第五章 輔助設(shè)備計(jì)算選型5。1液體分布器設(shè)計(jì)液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏埽潜ＷC填料塔達(dá)到預(yù)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(guò)分布器。根據(jù)該物系性質(zhì)，可選用目前應(yīng)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(jié)構(gòu).液體引入排管噴淋器的方式采用液體由水平主管一側(cè)引入,通過(guò)支管上的小孔向填料層噴淋。 由于液體的最大

16、負(fù)荷低于）/（2523hmm，按照設(shè)計(jì)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(duì)于保證填料塔的操作性能具有重大作用.采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(zhì)十字環(huán),作為過(guò)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(shè)計(jì)位于塔底的進(jìn)氣管時(shí),主要考慮兩個(gè)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(dòng)的影響,從而建立了較好的氣體分布；同時(shí),本裝

17、置由于直徑較小，可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置。由于對(duì)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求不嚴(yán)，可不設(shè)除液沫裝置。05.2設(shè)計(jì)一覽表填料吸收塔設(shè)計(jì)一覽表0第六章 對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià) 通過(guò)這次吸收氨的課程設(shè)計(jì),檢查了我平時(shí)的化學(xué)計(jì)算的基礎(chǔ)知識(shí)，是對(duì)自己的基礎(chǔ)知識(shí)情況進(jìn)一步的了解。由于是第一次做此課程設(shè)計(jì)，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(shè)計(jì)過(guò)程中，我感受到查閱一些手冊(cè)參數(shù)是十分重要的。對(duì)于填料的選擇，由于我此次進(jìn)料量大，導(dǎo)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(shè)計(jì)上會(huì)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(huì)完善學(xué)習(xí)計(jì)劃,提高知識(shí)水平，做的

18、更好.0附錄主要符號(hào)說(shuō)明a填料層的有效比表面積，；單位體積填料的潤(rùn)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(zhì)量流量， ；氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)，；Z-填料層高度，；塔截面積，m2；氣相總傳質(zhì)單元高度，；氣相總傳質(zhì)單元數(shù),m；以分壓差表示推動(dòng)力的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，；以摩爾濃度差表示推動(dòng)力的液摩爾傳質(zhì)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(zhì)在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)，DL-溶質(zhì)在液體中的擴(kuò)散系數(shù),0參考文獻(xiàn):【1】賈紹義、柴誠(chéng)敬化工單元操作課程設(shè)計(jì)M。 天津：天津大學(xué)出版社,2011【2】蔣維鈞?；ぴ砩稀⑾聝?cè)M.北京:清華大學(xué)出版社，2003.【3】賈紹義，柴誠(chéng)敬化工原理課程設(shè)計(jì)M. 天津:天津大學(xué)出版社,2003，149.【4】柴誠(chéng)敬，天津大學(xué)化工學(xué)院.化工原理(下冊(cè))M。 北京:高等教育出版社，2009?！?】魏姚燦等塔設(shè)備設(shè)計(jì)上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1988?！?】譚天恩,麥本