有害气体课设森

1、课程设计(综合实验)报告( 2014 - 2015 年度第二 学期)名 称：有害气体控制工程课程设计 题 目：常压逆流填料塔系统 院 系：环境工程 班 级：环工1201 学 号：201205010118 学生姓名：王炳森 指导教师：陈岚 设计周数：1周 成 绩： 日期： 2015 年 6 月 25 日目录有害气体控制工程课程设计任务书.21、 设计目的.22、 设计任务.23、 设计内容和要求.24、 参考文献.25、 设计进度安排.2有害气体控制工程课程设计计算书.31、 物料衡算.32、 填料的选择.43、 塔径的计算.44、 填料层高度的计算.55、 填料塔附属设备的设计.96、 参考文

2、献.11七、参考附图.11有害气体控制工程课程设计任 务 书一、设计目的通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。二、设计任务试设计一个填料塔，常压，逆流操作，操作温度为25，以清水为吸收剂，吸收脱除混合气体中的NH3，气体处理量为1500m3/h，其中含氨1.9%（体积分数），要求吸收率达到99%。三、设计内容和要求1）研究分析资料。2）净化设备的计算，包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。3）附属设备的设计等。

3、4）编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写，即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整，叙述简明，层次清楚，计算过程详细、准确，书写工整，装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等，格式参照学校要求。5）设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制，标出设备、零部件等编号，并附明细表，即按工程制图要求。图纸幅面、图线等应符合国家标准；图面布置均匀；符合制图规范要求。6）对设计过程的评述和有关问题的讨论。四、参考文献设计计算过程请参阅参考书及其他文献资料，并在设计计算书中列明。五、设计进度安排下达任务书后，开始进行课程设计计算。完成时间：一周。安排时间进行答辩

4、。有害气体控制工程课程设计计 算 书1、 物料衡算常压，逆流操作，操作温度为25，以清水为吸收剂，吸收脱除混合气体中的NH3，气体处理量为1500m3/h，其中含氨1.9%（体积分数），吸收率99%。1、进塔气体各组分的量进入吸收塔摩尔流量为：（kmol/h)进塔气体中惰性组分的摩尔流量：（kmol/h）2、 混合气体进出塔组成进塔气体中氨气浓度：出塔气体中氨气浓度为：因为吸收剂为清水=03、 吸收剂清水的用量L:（1）最小液气比（2）吸收剂用量：最小吸收剂用量：（kmol/h）根据生产实践，一般情况下取吸收剂用量为最小吸收剂用量的1.12.0倍：L=1.5L=1.556.6=84.9（kmo

5、l/h）4、 塔底吸收液组成X对单位时间内进、出塔的氨气的量作全塔物料衡算：因此5、 操作线由以上计算可写出操作线方程2、 填料的选择填料塔性能的优劣，关键在于填料。为使填料塔发挥良好的性能，填料应符合以下几项主要要求。1、要有较大的比表面积：填料的表面只有被流体的液相所湿润，才能构成有效的传质面积，因此，还要求填料有良好的润湿性能及有利于液体均匀分布的形状。2、要求有较高的空隙率3、经济、实用及可靠：要求填料单位体积的质量轻、造价低、坚固耐用、不易堵塞、有足够的机械强度、对于气液两相介质都具有良好的化学稳定性。按照设计要求，该系统不属于难分离系统，采用乱推方式充填，考虑到吸收对象为,本次设计

6、采用规格为38*19*1的塑料阶梯环作为填料。其相关性能如下： 比表面积a：132.5m/m 空隙率：0.91 填料因子：115m3、 塔径的计算1、 求泛点气速u进塔混合气的平均分子量：M=1.9%17+（1-1.9%）29=28.772kg/kmol气体密度:kg/m 气体粘度:mPa.s=3.2kg/m.h液体密度：kg/m 液体粘度：=1.8110pa.s=0.065kg/m.h液体表面张力：气体质量流量：（kg/h）根据经验公式： =m/s2、 对于环形填料有u=（0.751.0）u取u=0.8u=0.84.548=3.638m/s3、塔径m圆整塔径D=0.4m4、 利用圆整后的塔径

7、，再计算操作气速5、 校核（1） 泛点率校核利用操作气速和泛点气速的比值进行校核。由于乱堆填料，其泛点率的经验值为0.50.85之间。u/u=3.316/4.548=0.73因此，泛点率符合标准（2） 填料尺寸校核：（3） 液体喷淋密度校核：因填料尺寸小于75mm，取最小润湿速率为：。则：操作条件下的喷淋密度U:经以上校核可知，填料塔直径选用D=0.4m合理4、 填料层高度的计算1、 传质单元数气体扩散系数：=0.194cm/s=0.06984m/h液体扩散系数：脱吸因数因此气相传质单元数：M=m2、传质单元高度（1）气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：查表得：液体质量通量：气体质量通

8、量： =0.367气膜吸收系数可由下式计算：=查表得则：（2） 和的校正因为u=0.73u>0.5u因此需要对和进行校正。校正公式如下：带入数据得：(3) 的计算P=101.3kpa亨利系数：E=mp=0.95×101.3=96.235kpa塔的截面积：m3、 填料层高度的计算m根据设计经验，取圆整后为h=5m4、 确定填料分段数填料的分段数应该根据塔径D和填料层总高度决定，如果二者的比值超过一定的界限，则需要分段。以表示每个填料层的高度，对于阶梯环，。，不用分段。5、 填料层压降的计算采用埃克特通用关联图计算填料层压降横坐标为：查表得：115纵坐标为：查图可得：填料塔结构图五

9、、填料塔附属设备设计： 填料塔得附属结构包括填料支撑板，液体分布器，液体再分布器，气、液体进口及出口装置等。1、  支承板支承板得主要用途式支承塔内得填料及填料上得持液量，同时又能保证气液两相顺利通过。支承板应有足够的机械强度和耐腐蚀能力。支承板若设计不当，填料塔的液泛可能首先在支承板上发生。对于普通填料，支承板的自由截面积应不低于全塔截面积的50，并且要大于填料层的自由截面积。常用的支承板有栅板和各种具有升气管结构的支承板（图105）。栅板式支承装置是由竖立的扁钢条焊接而成，如图105（a）所示，扁钢条的间距应为填料外径的0.60.7倍。升气管式支承装置多是为了适应高空隙率填料的要

10、求，如图105（b）所示。在本设计中采用栅板式支承板。 （c）条形升气管图105 填料的支撑2、  液体分布器液体分布器对填料塔的性能影响颇大。分布器设计不当，液体预分布不均，填料层内的有效润湿面积减少而偏流现象和沟流现象增大，影响传质效果。（1）管式喷淋器管式喷淋器如图106所示，(a)为弯管式，（b）为缺口式，这两种一般用于直径在300mm以下的填料塔。(c)为多孔直管式，(d)为多孔盘式。多孔直管式喷淋器适用于直径600mm以下的塔，多孔管式喷淋器适用于1.2m直径以下的填料塔。（2）莲蓬式喷淋器莲蓬式喷淋器如图107所示。莲蓬式喷淋器只适用于直径小于600mm的填料塔。（3）

11、盘式喷淋器如图108，分布盘上开有许多筛孔或装有溢流管，通过筛孔或溢流管将液体均布在整个塔截面上。这种喷淋器可用于直径大于0.8m的填料塔。（4）齿槽式分布器如图109所示，液体先由上层的主齿槽向下层的分齿槽作预分布，然后再向填料层喷洒。特别适用于大直径的塔设备。在本设计中塔径为500mm，故选用多孔直管式喷淋器。图106 管式喷淋器图109 槽式喷淋器3、  液体再分布器液体再分布器的作用是将流到塔壁附近的液体重新汇集并引向中央区域。为改善向壁偏流效应造成的液体分布不均，可在填料层内部每隔一定高度设置一液体再分布器。每段填料层的高度因填料种类而异，偏流效应越严重的填料，每段高度应越小。常用的液体再分布器为截锥形（图1010）。如考虑分段卸出填料，再分布器之上可另设支撑板图1010（b）。在本设计中采用的液体再分布器为截锥形。4、 除雾器除雾器用来除去填料层上方逸出的