水吸收氨氣填料塔設(shè)計(jì)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)課程名稱: _ 化工原理 設(shè)計(jì)題目: _水吸收空氣中氨填料塔的工藝設(shè)計(jì)_院系: _化學(xué)與生物工程學(xué)院_學(xué)生姓名: _王永奇_學(xué)號(hào): _200907117_專業(yè)班級(jí): _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(jì)任務(wù)書1、 設(shè)計(jì)題目：水吸收空氣中的氨填料塔的工藝設(shè)計(jì)2、 設(shè)計(jì)條件 1.生產(chǎn)能力：每小時(shí)處理混合氣體4500Nm/h； 2.設(shè)備型式：填料塔 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(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)生產(chǎn) 8.建廠地址：蘭州地區(qū)3Pa3、 設(shè)計(jì)步驟及要求1.確定設(shè)計(jì)方案 （1）流程的選擇

2、（2）初選填料類型 （3）吸收劑的選擇 （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) （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。如果不符合上述要求重新進(jìn)行以上計(jì)算 （1）液體分布裝置 （2）液體在分布裝置 （3）填料支撐裝置 （4）氣體的入塔分布 7.計(jì)算結(jié)果列表（見(jiàn)下表）4、 設(shè)計(jì)成果1. 設(shè)計(jì)說(shuō)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

3、蘭州交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)的格式打印。2. 精餾塔工藝條件圖（2號(hào)圖紙）（手繪）5、 時(shí)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(jì)成果，最遲不得晚于星期五的十八點(diǎn)鐘。6、 設(shè)計(jì)考核（1） 設(shè)計(jì)是否獨(dú)立完成；（2） 設(shè)計(jì)說(shuō)明書的編寫是否規(guī)范（3） 工藝計(jì)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(jì) 賈紹義 柴成敬 天津科學(xué)技術(shù)出版社 2.現(xiàn)代填料塔技術(shù) 王樹盈 中國(guó)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(jì)一覽表參數(shù)符號(hào)單位計(jì)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

4、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(jì)方案簡(jiǎn)介用水吸收氨氣為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。對(duì)于水吸收氨氣的過(guò)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(jì)算2.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)2.對(duì)低濃度吸收過(guò)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(cè)查得，25時(shí)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.氣相物性數(shù)據(jù)

5、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(cè)得25空氣的粘度為查手冊(cè)得氨氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為2.由手冊(cè)查得，常壓下25時(shí)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(guò)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(jì)算，即對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為取操作液氣比為2.3 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算.1采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)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(jì)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 。

6、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(rùn)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填料層高度計(jì)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(jì)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(jì)算：氣體質(zhì)量通量為液漠吸收系數(shù)由下式計(jì)算：由 ，查表得 :則 由 ，得 則 由 由 設(shè)計(jì)取填料層高度為查表，對(duì)于階梯環(huán)填料，取則計(jì)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(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降。橫坐標(biāo)為查表得，縱坐標(biāo)為查圖得填料層壓降為液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)

7、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(jì)中我采用多孔直管式噴淋器作為液體的噴淋裝置。按Eckert建議值，D=500mm時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為285點(diǎn)，因此設(shè)計(jì)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(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：分布為11道環(huán)圓孔，每道孔分布5個(gè)孔，實(shí)際設(shè)計(jì)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)示意圖由 取 設(shè)計(jì)取 。3. 輔助設(shè)備的計(jì)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(duì)于散裝填料，通常選用孔管型、駝峰型

8、支承板。設(shè)計(jì)中，為防止在填料支承裝置處壓降過(guò)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(jì)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(dòng)或跳動(dòng)，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、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等不同類型。對(duì)于散裝填料，可選用壓緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板。設(shè)計(jì)中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過(guò)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(jì)中，我選用的是壓緊柵板。4.結(jié)論這次我的課程設(shè)計(jì)題目是水吸收氨過(guò)程填料塔的設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)

9、件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，壓降低等特點(diǎn)。在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中，我通過(guò)各種書籍獨(dú)立查找出各個(gè)物性數(shù)據(jù)，然后根據(jù)設(shè)計(jì)書上的步驟按要求算出各個(gè)物理量。但是在整個(gè)計(jì)算過(guò)程中，由于有些物理量沒(méi)有完全掌握，所以計(jì)算過(guò)程中出現(xiàn)了不少問(wèn)題。而在運(yùn)用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速中，我覺(jué)得通過(guò)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(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，由于數(shù)據(jù)繁多，所以整個(gè)計(jì)算過(guò)程都必須特別的小心，盡管如此，我認(rèn)識(shí)還是有一些失誤存在。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，讓我學(xué)習(xí)到了很多以前沒(méi)有接觸過(guò)的知識(shí)。能夠?qū)W習(xí)到不同方面的知識(shí)。通過(guò)這次設(shè)計(jì)，不僅能提高自己的動(dòng)手能力和思維能力，同時(shí)也能夠提高相關(guān)知識(shí)的運(yùn)用能

10、力。5參考文獻(xiàn) 1 賈紹義 , 柴成敬.化工原理課程設(shè)計(jì).天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，2004. 2 王樹盈 .現(xiàn)代填料塔技術(shù) .北京：中國(guó)石化出版社，2010. 3 夏清 .化工原理.天津:天津科學(xué)技術(shù)出版社.6. 附錄主要符號(hào)說(shuō)明符號(hào) 意義及單位 符號(hào) 意義及單位 填料的有效比表面積，填料的總比表面積， 填料的潤(rùn)濕比表面積，3填料直徑， 塔徑， 液體擴(kuò)散系數(shù)，氣體擴(kuò)散系數(shù)，s亨利系數(shù)，填料層分段高度，溶解度系數(shù)，氣相總傳質(zhì)單元高度，氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣膜吸收系數(shù)液膜吸收系數(shù)，穩(wěn)定系數(shù)，無(wú)因次 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量液體體積流量，相平衡常數(shù)，無(wú)因次篩孔數(shù)目（分布點(diǎn)數(shù)目） 操作壓力，壓力降， 空塔氣速，泛點(diǎn)氣速，