水吸收氨氣過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì)

《化工原理》課程設(shè)計(jì)水吸收氨填料吸收塔設(shè)計(jì)題目:系別:班級(jí):姓名:學(xué)號(hào):隊(duì)別:隊(duì)員:教師:日期:水吸收氨填料吸收塔設(shè)計(jì)TOC\o"1-5"\h\z1?概述 3\o"CurrentDocument"物料衡算 3\o"CurrentDocument"熱量衡算 4\o"CurrentDocument"塔的工藝尺寸計(jì)算 54.1塔徑的計(jì)算 54.2填料層高度計(jì)算 6\o"CurrentDocument"填料層壓降的計(jì)算 8液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 96.1液體初始分布器 96.2液體初始再布器 9\o"CurrentDocument"繪制生產(chǎn)工藝流程圖 9\o"CurrentDocument"繪制吸收塔設(shè)計(jì)條件圖 9\o"CurrentDocument"對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論 9\o"CurrentDocument"10?總結(jié) 10\o"CurrentDocument"11.參考文獻(xiàn) 111.概述這是關(guān)于化工原理的基礎(chǔ)知識(shí)的課程設(shè)計(jì)，此次設(shè)計(jì)的目的是借助工具書(shū)以及上網(wǎng)查找資料完成滿足工藝需要的化工設(shè)備的設(shè)計(jì)。氨氣填料吸收的設(shè)計(jì)有助于我們加深對(duì)吸收工藝的理解。本次設(shè)計(jì)中主要參考教科書(shū)、課程設(shè)計(jì)書(shū)以及上網(wǎng)收集的資料。對(duì)于氨氣的吸收過(guò)程工藝設(shè)計(jì)，以期提高我們對(duì)于處理工程問(wèn)題的能力，氨氣吸收的一般性問(wèn)題在于給定氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，完成工藝設(shè)計(jì)任務(wù)。3?設(shè)計(jì)明書(shū)中涉及氨吸收塔，并對(duì)其進(jìn)行說(shuō)明，吸收塔是化學(xué)工業(yè)中重要的塔設(shè)備，因此對(duì)吸收塔進(jìn)行設(shè)計(jì)和分析，能使我們對(duì)其有很深的了解和理解。2?物料衡算進(jìn)塔氣體摩爾比為Y=y/(l-yl)=0.05/(l-0.05)=0.052611出塔氣體摩爾比為Y=Y(1-^A)=0.0526X(1-0.95)=0.0026321進(jìn)塔惰性氣體流量為V=1000X273X130X(1-0.05)/(22.4X293X101)=50.86(kmol/h)該吸收為低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比按下式計(jì)算即(L/V) =(Y-Y)/(Y/m-X)min 1 2 1 2對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成X=02(L/V) =(0.0526-0.00263)/(0.0526-/0.588-0)=0.5586min取實(shí)際液氣比為最小液氣比的1.8倍，則可以得到吸收劑用量L/V=1.8X50.86X0.5586=51.139(kmol/h)

由公式得：V(Y-Y)=L(X-X)1212X=50.86X(0.0526-0.00263)/51.139=0.05X2=°.°°X2=°.°°產(chǎn)量：1000m3/h丫2=°.00263Y]=0.0526X1=0.053.熱量衡算假設(shè)氨氣全部溶于水放出的熱量全部被水吸收，且忽略氣相溫度的變化及塔的散熱損失。查手冊(cè)，氨氣的為分溶解熱(氨氣的冷凝潛熱+在水中溶解熱)H=18688.27+34748=53436.27KJ/mol水的平均比熱容 C=75.366KJ/(Kmol°C)由T二T-l+H(X-X)/Cnn nn-1對(duì)于低濃度氣體的吸收，吸收液濃度變化很低時(shí)，按惰性組分及摩爾比濃度計(jì)算較為方便，故上式可以寫(xiě)為T(mén)=T+(53436.27/75.366)AX,液體進(jìn)塔溫度T0=20Cnn-1由上式可以得出液相濃度變化0.001時(shí)，溫度升高0.71Co4?塔的工藝尺寸計(jì)算4.1塔徑的計(jì)算利用?？嗣撏ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖就算泛點(diǎn)氣速0.1GQlowacrtwDWlIO08X0002ODIo.oa O.CMHl2 0.40?QjS1^! 3 ?4百盛謚Wv=1000X1.52=1520(kg/h)液相質(zhì)量流量可近似按水的流量計(jì)算，即WL=51.139X18.02=912.525(kg/h)利用吉利蘭關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為Wzpv 921.525LWzpv 921.525L(m)0.5= XWp 1520vL查圖可知，Cg/g)p/pf vL(152、o.5上2 =0.0241998.2丿1 0.2=0.22L查表可知0=17Om-l則(0.22gp)(0.22gp) L3屮pU0.2丿vL=2.89m/s操作氣速u(mài)=0.8u=2.31m/s塔徑D二 s口u丿-1.24m圓整塔徑，取D=1.4m4.2填料層高度計(jì)算廠T'lp丿l牙丿3/2D=DV0273K,101.3kpa下，氨氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D°=0.17(cm2/3/2D=DV0,則293K,101.3kpa下，氨氣在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)D=0.189(cm2/s)v293K,101.3kpa下，氨氣在水中的擴(kuò)散系數(shù)dl=1.76“0-9(m2/(查化工原理附錄)Y*=mX=0.588X0.05=0.029411Y*=mX=022脫吸因數(shù)為：S=mV/L=0.588X50.86/51.139=0.584N=-1—N=-1—?dú)庀嗫倐髻|(zhì)單元數(shù)為："1-SIn(1-S)-Y*-+S--*22=5.26氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算:A-0.05(=A-0.05(=1-exp1-.45&L丿at 、液體質(zhì)量通量為:U2OfL^”a丿LLt7、0.2W=9125.25/0.785X1.42=5989.4kg/(m2.h)L氣膜吸收系數(shù)為'WW/lWi'WW/lWi丿氣體質(zhì)量流率為:k二0.237G、0.7(u\1/3/u v—pD丿vvaD) vRT丿屮1.1W=1520X(0.785X1.42)=9879.1kg/(m2.h)V查表得，屮=1.45，則kG=0.146h?液膜吸收系數(shù)血=0.0095血=0.0095=0.445m/s則GaGawk—?jiǎng)tGaGawk—5.52得Gah?則kLa—kLaw得k—16.821/hJ得La——0.625>0.5u以下公式為修正計(jì)算公式:1.4K'a=K'a=G1+9.5—-0.5代丿KaG二837Kmol/(mhk-pa)2.2Ka'—L1+9.5—-0.5Iuf丿二1727Kmol/(mhk-pa)Ka- ―G1 1+Ka'HKaG L(H為溶解度系數(shù))二Ka- ―G1 1+Ka'HKaG LH-—^ —ogKanKaPn=o.5imZ=HXN=0.51X5.26=2.68mOGOG設(shè)計(jì)填料層的高度為Z'=1.4Z=3.75m,取整后為4m。查散裝填料分段高度推薦值查得:塑料階梯環(huán) h/du8~15h<6mmax取h/d=10得h=10X1400=14000(mm)計(jì)算得填料層高度為14000mm,,故不需分段5?填料層壓降的計(jì)算填料層壓降:氣體通過(guò)填料層的壓降采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計(jì)算,其中橫坐標(biāo)為：查得①=116查得①=116m-iWv\Pl)=0.024縱坐標(biāo)為U2①屮px厶xua2=0.194gp1l查圖得瓷(筈)=981pa/m填料層壓力降A(chǔ)P=981X4=3924(pa)

6?液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)6.1液體初始分布器a.布液孔數(shù)根據(jù)本物系性質(zhì)可選用盤(pán)式液體分布器，按Eckert建議值,應(yīng)取噴淋點(diǎn)密度為42點(diǎn)/m2,因?yàn)樵撍合嘭?fù)荷比較大，設(shè)計(jì)時(shí)取100點(diǎn)/m2，則總布液孔數(shù)154個(gè)。b.液體保持管高度。取布液孔直徑為5mm,則液位保持管中的液位高度可由h=式得出/2g=0.087(h=式得出- ，則高度為h'=1.15x87=100(mm)6.2液體初始再布器由于填料層高度不夠，可不設(shè)液體再分布器。7?繪制生產(chǎn)工藝流程圖見(jiàn)附圖18?繪制吸收塔設(shè)計(jì)條件圖見(jiàn)附圖29?對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論本設(shè)計(jì)中，開(kāi)始的時(shí)候我打算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速，但是我發(fā)現(xiàn)用查圖的方法誤差很大，同時(shí)參考了其他的一些資料上的算法發(fā)現(xiàn)也有用貝恩(Bain)――霍根(Hougen)關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)氣速的，所以最后采用了關(guān)聯(lián)式來(lái)計(jì)算泛點(diǎn)速度。在填料的選擇中，我?guī)缀跏怯门懦▉?lái)選擇的，后來(lái)認(rèn)為DN38計(jì)算得的結(jié)果比比較好。雖然在同類(lèi)填料中，尺寸越小的，分離效率越高，但它的阻力將增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。用DN38計(jì)算所得的D/d值也符合階梯環(huán)的推薦值。10?總結(jié)通過(guò)這次的課程設(shè)計(jì)不僅檢驗(yàn)了我所學(xué)習(xí)的知識(shí)，也培養(yǎng)了我如何去把握一件事情，如何去做一件事情，又該如何完成一件事情。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，與同學(xué)分工設(shè)計(jì)，和同學(xué)們相互探討，相互學(xué)習(xí)，相互監(jiān)督。學(xué)會(huì)了合作，學(xué)會(huì)了運(yùn)籌帷幄，學(xué)會(huì)了寬容，學(xué)會(huì)了理解，也學(xué)會(huì)了做人與處世。課程設(shè)計(jì)是我們專(zhuān)業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，是我們邁向社會(huì)，從事職業(yè)工作前一個(gè)必不少的過(guò)程?！鼻Ю镏惺加谧阆隆?。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地邁開(kāi)這一步，就是為明天能夠穩(wěn)健地在社會(huì)大潮中奔跑打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ).通過(guò)這次氨氣吸收的設(shè)計(jì)，我在多方面都有所提高。通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)我懂得了怎樣分析吸收塔的工藝性，怎樣去確定工藝方案，了解填料塔的基本結(jié)構(gòu)，提高了計(jì)算能力，繪圖能力，熟悉了規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)各科相關(guān)的課程都有了全面的實(shí)踐，獨(dú)立思考的能力也有了提高。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，體現(xiàn)出自己?jiǎn)为?dú)設(shè)計(jì)模具的能力以及綜合運(yùn)用知識(shí)的能力，體會(huì)了學(xué)以致用、獨(dú)立思考、團(tuán)隊(duì)合作的重要性，但也從中發(fā)現(xiàn)自己平時(shí)學(xué)習(xí)的不足和薄弱環(huán)