填料吸收塔設(shè)計(jì)附圖

1、填料吸收塔課程設(shè)計(jì)說明書專 業(yè) 生物工程 班 級 07-2班 姓 名 X X X 班 級 序 號 72 指 導(dǎo) 老 師 陳 X X 日 期 2010-05-21 成 績 目錄前 言.2水吸收氨氣填料塔設(shè)計(jì).2一 任務(wù)及操作條件.2二 吸收工藝流程的確定.2三 物料計(jì)算3四 熱量衡算.4五 氣液平衡曲線.5六 吸收劑(水)的用量Ls.5七 塔底吸收液濃度X1.6八 操作線.6九 塔徑計(jì)算6十 填料層高度計(jì)算.9十一 填科層壓降計(jì)算.13十二 填料吸收塔的附屬設(shè)備.13十三 課程設(shè)計(jì)總結(jié).15十四 主要符號說明.16十五 參考文獻(xiàn).17十六 附圖18前 言 塔設(shè)備是煉油、化工、石油化工等生產(chǎn)中廣泛

2、應(yīng)用的氣液傳質(zhì)設(shè)備。根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸部件的形式，可以分為填料塔和板式塔。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬于微分接觸操作。工業(yè)上對塔設(shè)備的主要要求：（1）生產(chǎn)能力大（2）分離效率高（3）操作彈性大（4）氣體阻力小結(jié)構(gòu)簡單、設(shè)備取材面廣等。 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)簡單、造價(jià)較低、適應(yīng)性強(qiáng)、易于放大等特點(diǎn)。 填料塔由填料、塔內(nèi)件及筒體構(gòu)成。填料分規(guī)整填料和散裝填料兩大類。塔內(nèi)件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集

3、再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點(diǎn)：生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優(yōu)點(diǎn)。水吸收氨氣填料塔設(shè)計(jì)一 任務(wù)及操作條件混合氣(氨氣、氫氣、氮?dú)狻⒓淄楹蜌鍤?處理量：【1500+（72-1）21=】 2991。進(jìn)塔混合氣含氨氣 8(體積分?jǐn)?shù))；含氫氣60；含氮?dú)?0；含甲烷和氬氣；溫度:30；進(jìn)塔吸收劑(清水)的溫度30；排放氣體中氨氣含量200ppm；操作壓力為常壓。二 吸收工藝流程的確定采用常規(guī)逆流操作流程流程如下。三 物料計(jì)算（1）. 進(jìn)塔混合氣中各組分的量I近似取塔平均操作壓強(qiáng)為101.3kPa，故：混合氣量 2991（） 120.3

4、1kmolh混合氣的平均摩爾質(zhì)量 M=170.08+20.6+280.2+（16+40）0.12=14.88/kmol混合氣的質(zhì)量流量= 120.3114.88 = 1790.21/h混合氣的平均密度 p=0.5985/m3II混合氣中氨氣量120.310.08 9.62 kmolh其質(zhì)量流量 9.6217163.62 kghIII若將除氨氣的其他氣體視為惰氣，則惰氣量120.31（1-0.08）110.69kmolh其質(zhì)量流量120.310.62+0.228+0.12(16+40)1626.59kgh（2）混合氣進(jìn)塔的組成0.08, 出塔的組成y2=200ppmy2=200=119.70mg

5、/m3=119.7010-6/m3y2= 0.0002（3）混合氣進(jìn)出塔（物質(zhì)的量比）組成進(jìn)塔組成 Y1=0.08696 kmol(氨氣)/kmol(惰氣)出塔組成 Y2=0.0002 kmol(氨氣)/kmol(惰氣)液相進(jìn)塔組成 X2=0（4）出塔混合氣量出塔混合氣量=110.69+9.620.0002=110.692kmol/h其質(zhì)量流量=1626.59+163.620.0002=1626.62kg/h四 氣液平衡曲線 xi0.0050.0100.0150.0200.0250.0300.0350.0400.0450.050Xi1020.5031.0101.5232.0412.5643.0

6、933.6274.1674.7125.263PNH3(mmHg)2.9256.97212.0918.3926.0035.1045.8658.5073.2190.29PNH3(KPa)0.3890.9271.6082.4463.4584.6686.0997.7819.73712.009Yi1020.3850.9231.6132.4743.5334.8296.4058.31810.63113.446根據(jù)XY*數(shù)據(jù)，繪制XY平衡曲線OE如附圖所示。五 吸收劑(水)的用量Ls 由圖OE曲線查出，當(dāng)Y10.08696時(shí),X1*=0.04250,計(jì)算最小吸收劑用量=110.69225.96 kmolh（化

7、工單元操作及設(shè)備P204 16-43a）取安全系數(shù)為2，則Ls2225.96451.93kmolhLs451.93188134.70kg/h六 塔底吸收液濃度X1依物料衡算式：()（）=(0.08696-0.0002) =0.02125七 操作線依操作線方程式 =X+0.0002Y=4.083X+0.0002由上式求得操作線繪于附圖中。八 塔徑計(jì)算塔底氣液負(fù)荷大，依塔底條件(混合氣30)，101.325kPa，查表1，吸收液30計(jì)算。圖2 通用壓降關(guān)聯(lián)圖 u =（0.60.8）（化工單元操作及設(shè)備P206 16-45）（1）.采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖法(圖2)計(jì)算泛點(diǎn)氣速有關(guān)數(shù)據(jù)塔底混合氣流

8、量VS1790.21kgh吸收液流量L8134.70kgh進(jìn)塔混合氣密度0.5985kg (混合氣濃度低，可近似視為空氣的密度)吸收液30時(shí)，吸收液密度995.7kg/吸收液黏度80.0710-5 Pas=08007mPas經(jīng)比較，選DG38mm塑料鮑爾環(huán)(米字筋)。查化工原理教材附錄可得，其填料因子=200，比表面積A151, 液體密度修正系數(shù)=1，關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值 ()1/2=()1/2 =0.111由圖2查得縱坐標(biāo)值為0.135 即0.2=0.2=0.0115=0.135故液泛氣速=3.43m/s(2)操作氣速 u0.70.73.43 2.40 m/s(3).塔徑= 0.664 m =

9、664 mm取塔徑為0.7m(700mm)(4)核算操作氣速U=1.995 m/s （5）泛點(diǎn)率u/umax=1.995/3.43=0.582 (符合要求)(6)核算徑比D/d700/3818.4，滿足鮑爾環(huán)的徑比要求。(7)噴淋密度校核依Morris等推專，d75mm約環(huán)形及其它填料的最小潤濕速率(MWR)為0.08(mh),由式（4-12）：最小噴淋密度0.0815112.08 /(m2h)因 21.24/(mh)故滿足最小噴淋密度要求。十 填料層高度計(jì)算計(jì)算填料層高度，即Z(1)傳質(zhì)單元高度計(jì)算=，其中=（化工單元操作及設(shè)備 P209 16-7）用水吸收氨的經(jīng)驗(yàn)公式：氨吸收系統(tǒng)的體積吸收

10、分系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)公式為，kGa = cGmWnLkLa = bwPL式中 kGa -氣膜體積吸收分系數(shù)，kmol/(m3.h.atm*) kLa -液膜體積吸收分系數(shù)，l/h G-氣相空塔質(zhì)量流速，kg/(m2.h) WL-液相空塔質(zhì)量流速，kg/(m2.h)【1atm = 1.013105Pa 】填料尺寸/mmcmnbP12.50.06150.90.390.110.6525.00.1390.770.20.030.7838.00.03670.720.380.0270.78由于用水吸收氨氣是易溶氣體的吸收，吸收阻力主要集中在氣膜層，雖然液膜層也占相當(dāng)?shù)囊徊糠肿枇?。但對于易溶氣體，H值很大，在kG與k

11、L數(shù)量級相同接近的情況下存在如下關(guān)系，1/HkL1/kG此時(shí)，傳質(zhì)阻力的絕大部分存在于氣膜中，液膜阻力可以忽略，式可簡化為，1/KG1/kG或KGkG又知，G=1790.214/（0.72）=4651.90 kg/(m2.h)WL=8134.704/( 0.72）=21138.22 kg/(m2.h)kGa=0.03674651.900.7221138.220.38=706.13 kmol/(m3.h.atm*)kLa=0.02721138.220.78=63.81 l/h則 = =kGaP=706.131=706.13 kmol/(m3.h) = =110.694/(706.130.72)=

12、0.407m (2)傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算NoG=其中，Ym=由于Y1=0.08696 Y2=0.0002 =0.025 =0 Ym=0.01077NoG=8.06（3）填料層高度z計(jì)算Z0.4078.063.28m取25富余量，則完成本設(shè)計(jì)任務(wù)需Dg50mm塑料鮑爾環(huán)的填料層高度z1253.28=4.10m。十一 填料層壓降計(jì)算取圖2(通用壓降關(guān)聯(lián)圖)橫坐標(biāo)值0.111(前已算出)；將操作氣速(1995m/s) 代替縱坐標(biāo)中的查表，DG38mm塑料鮑爾環(huán)(米字筋)的壓降填料因子200代替縱坐標(biāo)中的則縱標(biāo)值為： ()(0.8007)0.2=0.047查圖2(內(nèi)插)得 P=409.81=392.4Pa

13、/m 填料全塔填料層壓降 =4.1392.4=1608.84Pa至此，吸收塔的物科衡算、塔徑、填料層高度及填料層壓降均已算出。關(guān)于吸收塔的物料計(jì)算總表和塔設(shè)備計(jì)算總表此處從略。十二 填料吸收塔的附屬設(shè)備1、填料支承板分為兩類：氣液逆流通過平板型支承板，板上有篩孔或柵板式;氣體噴射型，分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支承板和梁式氣體噴射型支承板。2、填料壓板和床層限制板在填料頂部設(shè)置壓板和床層限制板。有柵條式和絲網(wǎng)式。3、氣體進(jìn)出口裝置和排液裝置填料塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。對500mm直徑以下的小塔，可使進(jìn)氣管伸到塔中心位置，管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使氣

14、流折轉(zhuǎn)向上。對1.5m以下直徑的塔，管的末端可制 成下彎的錐形擴(kuò)大器。氣體出口既要保證氣流暢通，又要盡量除去夾帶的液 沫。最簡單的裝置是除沫擋板（折板），或填料式、絲網(wǎng)式除霧器。液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。注：(1)本設(shè)計(jì)任務(wù)液相負(fù)荷不大，可選用排管式液體分布器；且填料層不高，可不設(shè)液體再分布器。 (2)塔徑及液體負(fù)荷不大，可采用較簡單的柵板型支承板及壓板。其它塔附件及氣液出口裝置計(jì)算與選擇此處從略。十三 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 1、通過本次課程設(shè)計(jì)，使我對從填料塔設(shè)計(jì)方案到填料塔設(shè)計(jì)的基本過程的設(shè)計(jì)方法、步驟、思路、有一定的了解與認(rèn)識。它相

15、當(dāng)于實(shí)際填料塔設(shè)計(jì)工作的模擬。在課程設(shè)計(jì)過程中，基本能按照規(guī)定的程序進(jìn)行，先針對填料塔的特點(diǎn)和收集、調(diào)查有關(guān)資料，然后進(jìn)入草案階段，其間與指導(dǎo)教師進(jìn)行幾次方案的討論、修改，再討論、逐步了解設(shè)計(jì)填料塔的基本順序，最后定案。設(shè)計(jì)方案確定后，又在老師指導(dǎo)下進(jìn)行擴(kuò)初詳細(xì)設(shè)計(jì)，并計(jì)算物料守衡，傳質(zhì)系數(shù)，填料層高度，塔高等；最后進(jìn)行塔附件設(shè)計(jì)。 2、此次課程設(shè)計(jì)基本能按照設(shè)計(jì)任務(wù)書、指導(dǎo)書、技術(shù)條件的要求進(jìn)行。同學(xué)之間相互聯(lián)系，討論，整體設(shè)計(jì)基本滿足使用要求，但是在設(shè)計(jì)指導(dǎo)過程中也發(fā)現(xiàn)一些問題。理論的數(shù)據(jù)計(jì)算不難，困難就在于實(shí)際選材，附件選擇等實(shí)際問題。這些方面都應(yīng)在以后的學(xué)習(xí)中得以加強(qiáng)與改進(jìn)。以上足本次

16、課程設(shè)計(jì)的指導(dǎo)過程中的心得與體會以及對課程設(shè)計(jì)完成情況的總結(jié)，希望在以后的學(xué)習(xí)當(dāng)中能揚(yáng)長避短，以取得更好的教學(xué)效果。十四 主要符號說明E亨利系數(shù)， 氣體的粘度， 平衡常數(shù) 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，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)， 填料層高度， 塔截面積，氣相總傳質(zhì)單元高度， 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)以分壓差表示推動(dòng)力的總傳質(zhì)系數(shù)，單位體積填料的潤濕面積以分壓差表示推動(dòng)力的氣膜傳質(zhì)系數(shù)，溶解度系數(shù)，以摩爾濃度差表示推動(dòng)力的液摩爾傳質(zhì)系數(shù)，氣體通過空塔截面的質(zhì)量流速，氣體常數(shù)， 溶質(zhì)在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)，十五 參考文獻(xiàn)1 王明輝編著 化工單元過程課程設(shè)計(jì) 化學(xué)工業(yè)出版社 2