化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)

1、1 题目含氨为 的混合气体, 处理量为 500m /h, 尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸3收, 吸收剂的用量为最小用量的 1.5 倍. 均为体积分数).,2 设计任务和操作条件:(1)操作压力 常压。(2)操作温度 20(3)年工作 300 天,每天 24 小时运行.3 填料类型4 设计内容(1)吸收塔的物料衡算(2)填料层压降的计算(3)液体分布器的简单设计(4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算(5)绘制分布器施工图(6)对本设计进行评述5 基础数据20下氨在水中的溶解度系数为 0.725Kmol/( m kpa)3.一 吸收工艺流程的确定二 物料计算122.4混合气中氨量V 20.800

2、.543 1.129 kmolh hb混合气中空气量20.80-1.129 = 19.671kmolhh2y11 y1Y =Y (1-=0.0002296(以塔顶排放气体中氨含量 0.02%计)1A1三 平衡曲线方程查表知:20时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;EP277.3101.3m = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂水的用量Ls由操作线方程知:当Y 0.0574 时,X =0.021,计算最小吸收剂用量L*11S,minY Y-10LSV=19.67153.77 kmolh12X *XB12取安全系数为1.5，则1.553.7780.65kmolh = 14

3、51.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度X1-10X = 19.671= 0.0141四 塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件混合气20，101.325kPa2图 1 通用压降关联图（1）.采用 Eckert通用关联图法图 计算泛点气速uF29进塔混合气密度 G1.206kgm (混合气浓度低，可近似视为3L吸收液黏度 1.005 asL3经比较，选 DN38mm 聚丙烯阶梯环。查化工原理教材附录可得，其填料因子=175m ，比表面积a 132.5m /m123t错误未找到引用源。关联图的横坐标值L1451.7 ( ) =) =0.0861/2G 1/2V589.7 L错误未找到引用源。由图1

4、 查得纵坐标值为0.152F即（ =0.15G0.2g LL求得液泛气速u =2.64m/sF操作气速取u0.6u 0.62.64 1.58 m/sF塔径D V= 0.335 m=335mmSu4取塔径为0.4m(400mm)核算操作气速U=1.11m/s ，满足阶梯环的径比要求。喷淋密度校核取(L )m /(mh)=3w minL最小喷淋密度0.0810.6 m /(m h)=23喷minLL1451.7998.20.42因11.6m /(mh) 3喷喷min故满足最小喷淋密度要求。4五 填料层高度计算传质单元高度H 计算OG本设计采用恩田式计算填料润湿面积 a 作为传质面积 wk 及k ，

5、再合并为k 和k 。LGLaGa列出备关联式中的物性数据气体性质以塔底 20101.325kPa 空气计： 1.206 kg/m 前已算出； 3GG0.0181103 . 查附录；D 198 m /sPas52G液体性质 998.2 kg/m ； 1.005 Pas；D =1.344 m /s3392LLL, 72.6 m(查化工原理附录。3L气体与液体的质量流速：L =3.21kg/ m .s）2G0.42589.7V =1.30kg/ m .s）2G0.7850.42DN38mm 聚丙烯阶梯环 (乱堆)特性： d 38mm; a 132.5m /m ; =331023-3ptCN/m; 有

6、关形状系数=1.45（阶梯环为开孔环）错误未找到引用源。依式 acLL aL a1exp 1.45( )0.752G2G0.1G 0.050.2wttg2aaat tLLtLLL 3.21 132.52333=1exp-1.45（） （0.75） （0.1）-0.05998.2 9.81321033.212（） 0.2998.272.6103=10.317=0.6835a故a = =0.683132.5=90.5m /m23wawtt错误未找到引用源。依式L gGK =0.0095() (2/3) (-1/21/3LLLa DwGLLL1.00531.0059.813.21=0.0095()

7、(2/3) (-1/21/3998.290.50.01811031.3349=1.1710 m/s-2错误未找到引用源。依式V aDk 0.237() (0.7) (13)GGtGG=aDRTtGGG0.0181103132.51.9858.3141.30= 0.237 () (0.7) (1/3)132 .5 0.0181 10 31.2061.98105=8.110 kmol/(m SkPa)-62 =8.1 90.5 =1.110 (m/s)-3故k a k a61.1GG w =1.17 10 =1.23m/sk a k a0.4-290.5LL w计算K aY111K aK aP，而

8、，H=0.725kmol/(m kpa)3YGGGL111=K a1.230.7251.13G求得: K a1.0910 kmol/(m SkPa)3-3GK aK aP=1.0910 101.3=0.11kmol/(m S)3-3YG计算HOG6V/H =OG=0.40mBK 20.110.4Y传质单元数N 计算OGY Y X= 111Y Y 10-4=222Y YY =m=0.01021Y)1Y2Y Y1 N =5.5732OGYm所以:z=H N =0.45.573=2.23mOGOG取安全系数1.2， 则完成本设计任务需DN38mm 聚丙烯阶梯环的填料层高度z122.23=2.28m。

9、六 填料层压降计算之前计算得:空塔气速u=1.11m/s 横坐标值:0.0862(纵坐标值:查图1 得)(1.005) =0.0270.2P/z=199.81=186.4Pa/m 填料全塔填料层压降 P=2.28186.4=425Pa七 填料吸收塔的附属设备1、填料支承板;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7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，使气流折转向上

10、。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。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。 排管式液体分布器简单设计如下:取孔径d0孔径系数 ;HL d 2g()得204 gsL 8九 主要符号说明/sE亨利系数，m 平衡常数气体的粘度，PaG水的密度和液体的密度之比 g/kg/m3重力加速度，ms分别为气体和液体的密度，L2G,W ,W/s分别为气体和液体的质量流量，LG kmol/ m s3K aY气相总体积传质系数， D24Z填料层高度，m塔截面积，HN气相总传质单元高度，m气相总传质单元数OGOG