水吸收空气中氨填料塔的工艺设计

1、 化工原理课程设计 课程名称: _ 化工原理 设计题目: _水吸收空气中氨填料塔的工艺设计_ 院 系: _ 学生姓名: _ 学 号: _ 专业班级: _ _ 指导教师: _化工原理课程设计任务书1、 设计题目：水吸收空气中的氨填料塔的工艺设计2、 设计条件 1.生产能力：每小时处理混合气体2000Nm/h； 2.设备型式：填料塔 3.操作压力：101.3KPa 4.操作温度：30（303.15K） 5.进塔混合气中含氨10.1%（体积比） 6.出塔尾气浓度：NH30,03%（体积比） 7.每年按330天计，每天24小时连续生产 8.出塔氨水浓度：含NH3量不大于2%（质量比） 9.氨的回收率为

2、99%3、 设计步骤及要求 1.确定设计方案 （1）流程的选择 （2）初选填料类型 （3）吸收剂的选择 2.查阅物料的物性数据 （1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数 （2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数 （3）氨在水中溶解的相平衡数据 3.物料衡算 （1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成 （2）确定泛点气速和塔径 （3）校核D/d810 （4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。 4.填料层高度计算 5.填料层压降校核 如果不符合上述要求重新进行以上计算 6.填料塔附件的选择 （1）液体分布装置 （2）液体在分布装置 （3）填料支撑装置 （4）气

3、体的入塔分布1.设计方案简介用水吸收氨气为提高传质效率，选用逆流吸收流程。对于水吸收氨气的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用聚丙烯阶梯环填料。2工艺计算2.1基础物性数据2.1.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，30时水的有关物性数据如下：密度为 = 995.7 kg/m3 粘度为 =0.800710-3 Pas =2.9 kg/（mh）表面张力为 氨气在水中的扩散系数为 2.1.2 气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为混合气体的平均密度为 混合气体的粘度可近似取为空

4、气的粘度，查手册得30空气的粘度为=1.8610-5Pas=0.066 kg/（m2h）查手册得氨气在空气中的扩散系数为2.1.3相平衡数据由手册查得，常压下30时氨气在水中的亨利系数为相平衡常数为溶解度系数为 H=（Kmol/（KPam3）2.2 物料衡算进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比为进塔惰性气相流量为 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 取操作液气比为 2.3 填料塔的工艺尺寸的计算2.3.1 采用Eckert通用关联图计算泛点气速气相质量流量为液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即Eckert通用关联图的横坐标为查图6-

5、16得查得取 由 圆整塔径，取 。泛点率校核：（在允许的范围之内）填料规格校核：液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为查得经以上校核可知，填料塔直径选用D=800mm合理。2.3.2填料层高度计算脱吸因数为气相总传质单元数为 气相总传质单元数采用修正的恩田关联式计算：查表5-13得液体质量通量为 气漠吸收系数由下式计算：气体质量通量为 液漠吸收系数由下式计算： 由 ，查表得 : 则 由 ，得 则 由 由 设计取填料层高度为查表，对于阶梯环填料，取则 计算得填料层高度为8000 mm，故需分段，分为两段，每段4000mm。2.3.3填料层压降计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降。横坐标为查表

6、得，纵坐标为 查图得填料层压降为2.4 液体分布器简要设计2.4.1液体分布器的选型该吸收塔塔径较小D=500mm，而多孔直管式喷淋器适用于600mm以下的塔，因此在本次设计中我采用多孔直管式喷淋器作为液体的喷淋装置。2.4.2分布点密度计算按Eckert建议值，D=500mm时，喷淋点密度为285点，因此设计取喷淋点为285点。布液点数为按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为：分布为11道环圆孔，每道孔分布5个孔，实际设计布点数为n=55点，如图1-1所示。 图1-1 直管式液体分布器的分液点示意图2.4.3布液计算由 取 d=0.004设计取 。3. 辅助设备的计算及选

7、型3.1填料支承装置 支承板是用以支承填料和塔内持液的部件。常用的填料支承板有栅板型、孔管型、驼峰型等。对于散装填料，通常选用孔管型、驼峰型支承板。设计中，为防止在填料支承装置处压降过大甚至发生液泛，要求填料支承装置的自由截面积应大于75%。 在本次设计中，我选用的是孔管型支承装置。 3.2填料压紧装置 为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或跳动，需在填料层上方设置填料压紧装置。填料压紧装置有压紧栅板、压紧网板、金属压紧器等不同类型。对于散装填料，可选用压紧网板，也可选用压紧栅板。设计中，为防止在填料压紧装置处压降过大甚至发生液泛，要求填料压紧装置的自由截面积应大于70%。 在本次设计中，

8、我选用的是压紧栅板。4.结论 这次我的课程设计题目是水吸收氨过程填料塔的设计，这是关于吸收中填料塔的设计。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简单，压降低等特点。在本次设计过程中，我通过各种书籍独立查找出各个物性数据，然后根据设计书上的步骤按要求算出各个物理量。但是在整个计算过程中，由于有些物理量没有完全掌握，所以计算过程中出现了不少问题。而在运用Eckert通用关联图计算泛点气速中，我觉得通过查表得出的数据有一定的差距，不能得到较为精确的数值。在整个设计过程中，由于数据繁多，所以整个计算过程都必须特别的小心，尽管如此，我认识还是有一些失误存在。通过这次设计，

9、让我学习到了很多以前没有接触过的知识。能够学习到不同方面的知识。通过这次设计，不仅能提高自己的动手能力和思维能力，同时也能够提高相关知识的运用能力。5参考文献 1 贾绍义 , 柴成敬.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，2004. 2 王树盈 .现代填料塔技术 .北京：中国石化出版社，2010. 3 夏清 .化工原理.天津:天津科学技术出版社.6. 附录6.1主要符号说明符号 意义及单位 符号 意义及单位 填料的有效比表面积， 填料的总比表面积， 填料的润湿比表面积，3 填料直径， 塔径， 液体扩散系数， 气体扩散系数，s 亨利系数， 填料层分段高度， 溶解度系数， 气相总传质单元高度， 气相总传质单元数 气膜吸收系数 液膜吸收系数， 稳定系数，无因次 混合气体的平均摩尔质量 液体体积流量， 相平衡常数，无因次 筛孔数目（分布点数目） 操作压力， 压力降， 空塔气速， 泛点气速， 液体喷淋密度， 液体质量通量，） 气体质量通量， 最小液体喷淋