填料吸收塔设计附图

1、填料吸收塔课程设计说明书专 业 生物工程 班 级 07-2班 姓 名 X X X 班 级 序 号 72 指 导 老 师 陈 X X 日 期 2010-05-21 成 绩 目录前 言.2水吸收氨气填料塔设计.2一 任务及操作条件.2二 吸收工艺流程的确定.2三 物料计算3四 热量衡算.4五 气液平衡曲线.5六 吸收剂(水)的用量Ls.5七 塔底吸收液浓度X1.6八 操作线.6九 塔径计算6十 填料层高度计算.9十一 填科层压降计算.13十二 填料吸收塔的附属设备.13十三 课程设计总结.15十四 主要符号说明.16十五 参考文献.17十六 附图18前 言 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛

2、应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。 填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集

3、再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。水吸收氨气填料塔设计一 任务及操作条件混合气(氨气、氢气、氮气、甲烷和氩气)处理量：【1500+（72-1）21=】 2991。进塔混合气含氨气 8(体积分数)；含氢气60；含氮气20；含甲烷和氩气；温度:30；进塔吸收剂(清水)的温度30；排放气体中氨气含量200ppm；操作压力为常压。二 吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程流程如下。三 物料计算（1）. 进塔混合气中各组分的量I近似取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量 2991（） 120.3

4、1kmolh混合气的平均摩尔质量 M=170.08+20.6+280.2+（16+40）0.12=14.88/kmol混合气的质量流量= 120.3114.88 = 1790.21/h混合气的平均密度 p=0.5985/m3II混合气中氨气量120.310.08 9.62 kmolh其质量流量 9.6217163.62 kghIII若将除氨气的其他气体视为惰气，则惰气量120.31（1-0.08）110.69kmolh其质量流量120.310.62+0.228+0.12(16+40)1626.59kgh（2）混合气进塔的组成0.08, 出塔的组成y2=200ppmy2=200=119.70mg

5、/m3=119.7010-6/m3y2= 0.0002（3）混合气进出塔（物质的量比）组成进塔组成 Y1=0.08696 kmol(氨气)/kmol(惰气)出塔组成 Y2=0.0002 kmol(氨气)/kmol(惰气)液相进塔组成 X2=0（4）出塔混合气量出塔混合气量=110.69+9.620.0002=110.692kmol/h其质量流量=1626.59+163.620.0002=1626.62kg/h四 气液平衡曲线 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根据XY*数据，绘制XY平衡曲线OE如附图所示。五 吸收剂(水)的用量Ls 由图OE曲线查出，当Y10.08696时,X1*=0.04250,计算最小吸收剂用量=110.69225.96 kmolh（化

7、工单元操作及设备P204 16-43a）取安全系数为2，则Ls2225.96451.93kmolhLs451.93188134.70kg/h六 塔底吸收液浓度X1依物料衡算式：()（）=(0.08696-0.0002) =0.02125七 操作线依操作线方程式 =X+0.0002Y=4.083X+0.0002由上式求得操作线绘于附图中。八 塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气30)，101.325kPa，查表1，吸收液30计算。图2 通用压降关联图 u =（0.60.8）（化工单元操作及设备P206 16-45）（1）.采用Eckert通用关联图法(图2)计算泛点气速有关数据塔底混合气流

8、量VS1790.21kgh吸收液流量L8134.70kgh进塔混合气密度0.5985kg (混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液30时，吸收液密度995.7kg/吸收液黏度80.0710-5 Pas=08007mPas经比较，选DG38mm塑料鲍尔环(米字筋)。查化工原理教材附录可得，其填料因子=200，比表面积A151, 液体密度修正系数=1，关联图的横坐标值 ()1/2=()1/2 =0.111由图2查得纵坐标值为0.135 即0.2=0.2=0.0115=0.135故液泛气速=3.43m/s(2)操作气速 u0.70.73.43 2.40 m/s(3).塔径= 0.664 m =

9、664 mm取塔径为0.7m(700mm)(4)核算操作气速U=1.995 m/s （5）泛点率u/umax=1.995/3.43=0.582 (符合要求)(6)核算径比D/d700/3818.4，满足鲍尔环的径比要求。(7)喷淋密度校核依Morris等推专，d75mm约环形及其它填料的最小润湿速率(MWR)为0.08(mh),由式（4-12）：最小喷淋密度0.0815112.08 /(m2h)因 21.24/(mh)故满足最小喷淋密度要求。十 填料层高度计算计算填料层高度，即Z(1)传质单元高度计算=，其中=（化工单元操作及设备 P209 16-7）用水吸收氨的经验公式：氨吸收系统的体积吸收

10、分系统的经验公式为，kGa = cGmWnLkLa = bwPL式中 kGa -气膜体积吸收分系数，kmol/(m3.h.atm*) kLa -液膜体积吸收分系数，l/h G-气相空塔质量流速，kg/(m2.h) WL-液相空塔质量流速，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由于用水吸收氨气是易溶气体的吸收，吸收阻力主要集中在气膜层，虽然液膜层也占相当的一部分阻力。但对于易溶气体，H值很大，在kG与k

11、L数量级相同接近的情况下存在如下关系，1/HkL1/kG此时，传质阻力的绝大部分存在于气膜中，液膜阻力可以忽略，式可简化为，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则 = =kGaP=706.131=706.13 kmol/(m3.h) = =110.694/(706.130.72)=

12、0.407m (2)传质单元数的计算NoG=其中，Ym=由于Y1=0.08696 Y2=0.0002 =0.025 =0 Ym=0.01077NoG=8.06（3）填料层高度z计算Z0.4078.063.28m取25富余量，则完成本设计任务需Dg50mm塑料鲍尔环的填料层高度z1253.28=4.10m。十一 填料层压降计算取图2(通用压降关联图)横坐标值0.111(前已算出)；将操作气速(1995m/s) 代替纵坐标中的查表，DG38mm塑料鲍尔环(米字筋)的压降填料因子200代替纵坐标中的则纵标值为： ()(0.8007)0.2=0.047查图2(内插)得 P=409.81=392.4Pa

13、/m 填料全塔填料层压降 =4.1392.4=1608.84Pa至此，吸收塔的物科衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。关于吸收塔的物料计算总表和塔设备计算总表此处从略。十二 填料吸收塔的附属设备1、填料支承板分为两类：气液逆流通过平板型支承板，板上有筛孔或栅板式;气体喷射型，分为圆柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。2、填料压板和床层限制板在填料顶部设置压板和床层限制板。有栅条式和丝网式。3、气体进出口装置和排液装置填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mm直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使气

14、流折转向上。对1.5m以下直径的塔，管的末端可制 成下弯的锥形扩大器。气体出口既要保证气流畅通，又要尽量除去夹带的液 沫。最简单的装置是除沫挡板（折板），或填料式、丝网式除雾器。液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。注：(1)本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分布器；且填料层不高，可不设液体再分布器。 (2)塔径及液体负荷不大，可采用较简单的栅板型支承板及压板。其它塔附件及气液出口装置计算与选择此处从略。十三 课程设计总结 1、通过本次课程设计，使我对从填料塔设计方案到填料塔设计的基本过程的设计方法、步骤、思路、有一定的了解与认识。它相

15、当于实际填料塔设计工作的模拟。在课程设计过程中，基本能按照规定的程序进行，先针对填料塔的特点和收集、调查有关资料，然后进入草案阶段，其间与指导教师进行几次方案的讨论、修改，再讨论、逐步了解设计填料塔的基本顺序，最后定案。设计方案确定后，又在老师指导下进行扩初详细设计，并计算物料守衡，传质系数，填料层高度，塔高等；最后进行塔附件设计。 2、此次课程设计基本能按照设计任务书、指导书、技术条件的要求进行。同学之间相互联系，讨论，整体设计基本满足使用要求，但是在设计指导过程中也发现一些问题。理论的数据计算不难，困难就在于实际选材，附件选择等实际问题。这些方面都应在以后的学习中得以加强与改进。以上足本次

16、课程设计的指导过程中的心得与体会以及对课程设计完成情况的总结，希望在以后的学习当中能扬长避短，以取得更好的教学效果。十四 主要符号说明E亨利系数， 气体的粘度， 平衡常数 水的密度和液体的密度之比 重力加速度， 分别为气体和液体的密度，分别为气体和液体的质量流量，气相总体积传质系数， 填料层高度， 塔截面积，气相总传质单元高度， 气相总传质单元数以分压差表示推动力的总传质系数，单位体积填料的润湿面积以分压差表示推动力的气膜传质系数，溶解度系数，以摩尔浓度差表示推动力的液摩尔传质系数，气体通过空塔截面的质量流速，气体常数， 溶质在气相中的扩散系数，十五 参考文献1 王明辉编著 化工单元过程课程设计 化学工业出版社 2