填料塔设计说明书

1、填料塔设计说明书设计题目：水吸收氨填料吸收塔学 院：资源环境学院指导老师：吴根义 罗惠莉设 计 者：赵海江学 号：200840408107专业班级：08级环境工程1班一、设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h，其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.5倍。二、操作条件1、操作压力 常压2、操作温度 20三、吸收剂的选择吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸

2、收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。四、流程选择及流程说明逆流操作 气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。五、塔填料选择阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的间隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以

3、促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前使用的环形填料中最为优良的一种选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格：填料类型公称直径DN/mm外径×高×厚比表面积at（m2/m3）空隙率m3/m3(%)塑料阶梯环5050*25*1.5114.20.927六、填料塔塔径的计算1、液相物性数对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20水的有关物性数据如下：密度为:=998.2 kg/m3粘度为:L=0.001004 Pa·S=3.6 kg/（m·h）表面张力为L=72.6 dyn/cm=940896 kg/

4、h22、气相物性数据：20下氨在水中的溶解度系数为：H=0.725kmol/(m3·kPa)。混合气体的平均摩尔质量为：Mvm=0.05×17.03g/mol+0.95×29g/mol=28.40g/mol ,混合气体的平均密度为：vm=1.183 kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20空气的粘度为:v=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h)3、气相平衡数据20时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20时NH3在水中的亨利系数为E=7

5、6.41kPa。4、物料衡算：亨利系数相平衡常数 E亨利系数 H溶解度系数 Ms相对摩尔质量 m相对平衡常数进塔气相摩尔比为：出塔气相摩尔比为：混合气体流量：惰性气体流量：最小液气比：X2=0取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：则液气比：气体质量流量：液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：填料总比表面积：at=114.2m2/m3=4.37m/s u=0.80*=0.80*4.37=3.496m/s 取证后D=0.5m=500m泛点率校核：符合三散装的0.50.85液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：所以 经以上校核可知，填料塔直径选用合理。七、填料层高度计算查表知， 0

6、，101.3 下，在空气中的扩散系数，则293，101.3下，在空气中的扩散系数为液相扩散系数液体质量通量为气体质量通量为气膜吸收系数由下式计算：液膜吸收系数由下式计算：查表得：>0.5需要矫正由 得，则 气膜体积吸收系数，；液膜体积吸收系数，；气相总传质单元数为：设计取填料层高度为：对于阶梯环填料，将填料层分为2段设置，每段3.5m，两段间设置一个液体再分布器。八、压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降横坐标为：已知：纵坐标为：查图得，填料层压降为：九、进出口管径的计算常压塔气体进出口管气速可取1020m/s（高压塔气速低于此值）；液体进出口管气速可取0.81.5m/s。管

7、径依所选气速决定后，应按标准管规格进行圆整，并规定其厚度。气体进气口气速取18m/s，液体进液口流速取1.2m/s气体进出口管直径： 液体流量： 液体进出口管直径： 按标准管规格进行圆整后得气体进出口管直径D1=200mm液体进出口管直径D2=32mm十、分布器与在分布器选择1、分布器莲蓬式喷淋器:液体经半球形喷头的小孔喷出。小孔直径为310m，做同心圆排列，喷洒角不超过。这种喷淋器结构简单，但只适用于直径小于600mm的塔中，且小孔易堵塞。2、再分布器截锥型再分布器：截锥体与塔壁的夹角一般取为35-400，截锥下口直径D1=（0.70.8）D。适于直径800mm以下的塔应用十一、根据计算绘制填料塔图十二、填料塔设计一览表表：填料吸收塔设计一览表吸收塔类型：聚丙烯阶梯环吸收填料塔混合气处理量： 2400m3/h名称 工艺参数物料名称清水混合气体操作压力，kPa101.3101.3操作温度，2020流体密度，kg/m3998.21.183黏度，kg/(m*h)3.60.065表面张力，kg/h94