水吸收氨填料塔的设计

目录TOC\o"1-3"\h\u一、设计条件 2二、设计方案的确定 2三、填料的选择 2四、基础物性数据 2（一）DN50的聚丙烯鲍尔环特性数据 2（二）液相物性数据 2（二）气相物性数据 3（三）气液相平衡数据 3五、物料衡算 3六、填料塔工艺尺寸的计算 4（一）塔径的计算 4（二）填料层高度的计算 5七、填料层压降的计算 7八、液体分布器简要设计 8(一) 液体分布器及液体再分布器的选型 8(二) 分布点密度的计算 8(三) 布液计算 8九、填料塔接管尺寸的计算 8（一）气体进料管 8（二）液体进料管 9十、离心泵的计算和选择 9十一、设计结果一览表 10十二、参考文献 11十三、对本设计的评述及心得体会 11化工原理课程设计任务书5（化工11-5/6班）一、设计题目题目：水吸收氨填料塔的设计。工艺参数：原料含氨(5+*0.05*学号)％(体积分数)塔顶氨含量为：<0.02％，(体积分数)塔的生产能力为：质量流量=（3000+0.2*学号）kg/h基本条件：顶压强为常压，操作温度20℃二、设计容：(1)设计方案的确定及流程说明；(2)塔的工艺计算：物料衡算；(3)塔高、塔径；(4)填料层压降的计算；。(5)液体分布器简要计算;(6）接管尺寸计算；(7)绘制装置工艺流程图、塔设备结构简图；(8)设计结果一览表；(9)对本设计的评述或有关问题的分析讨论。三、设计要求：1、设计完成后，必须提交设计成果，其中设计成果包括设计说明书一份。2、设计说明书包括：封面、目录、设计任务书、设计计算书、设计结果汇总表、装置工艺流程图、塔设备装置工艺流程图、塔设备结构简图、参考文献及设计自评表等。3、设计计算书主要包括：设计容四、参考书目:1、玉英.化工原理,上册,1版.天津:天津大学,19992、柴诚敬.化工原理课程设计.1版.天津:天津大学,19943、匡国柱.化工单元过程及设备课程设计.1版.:化学工业,20024、功祥.常用化工单元设备设计.1版.:华南理工大学,2003一、设计条件塔的生产能力3001kg/h进料组成(质量分率)/%氨气空气5.25%94.75%分离要求塔顶NH3含量≤0.02%(体积分数)基本条件顶压强为常压，操作温度20℃回收率99.6%二、设计方案的确定用水吸收NH3属于易溶气体的吸收，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂价格经济低廉，且NH3不作为产品，故采用纯溶剂。三、填料的选择对于水吸收NH3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，塑料鲍尔环填料的综合性能较好，故选用DN50的聚丙烯鲍尔环填料。四、基础物性数据（一）DN50的聚丙烯鲍尔环特性数据公称直径DN：50mm外径*高*厚（d*h*s）：50mm*50mm*1.5mm比表面积a：100m2/m3空隙率ε：91.7％=0.917个数n：6300m-3堆积密度ρ：76kg/m3干填料因子Ф：130m-1（二）液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下密度：黏度：表面力：氨气在水中的扩散系数为：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空气的黏度可近似取为空气的的黏度，查手册得20℃空气的黏度为查手册得氨气在空气中的扩散系数为气液相平衡数据查手册得，常压下20℃时氨气在水中的亨利系数为相平衡常数为溶解度系数为五、物料衡算进塔气体摩尔比为出塔气体的摩尔比为进塔混合气体体积流量为进塔混合气体摩尔流量为进塔惰性气体流量为纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小气液比为取操作液气比为最小液气比的1.7倍，则操作液气比为由物料衡算得填料塔工艺尺寸的计算塔径的计算气相质量流量为液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即采用贝恩-霍根关联式计算泛点速度：代入数据解得取塔径圆整塔径，取泛点率校核：（在允许围）填料规格校核：液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为则经以上校核可知，填料塔直径选用合理。填料层高度的计算脱吸因数为气相总传质单元数为气相总传质单元数高度采用修正的恩田关联式计算：查表得液体质量通量为=0.344气膜吸收系数由下式计算：气体质量通量为则液膜吸收系数由下式计算：查表得，则因为，故需进行校正由，，得，则气相总传质单元高度为填料层高度为取，则设计填料层高度为圆整设计填料层高度，取查表得，鲍尔环散装填料分段高度推荐值：,取，则计算所得填料层高度为，大于，故需分2段，每段为。填料层压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降。横坐标为：查表得：，则纵坐标为：查图得：填料层压降为：液体分布器简要设计液体分布器及液体再分布器的选型根据本吸收的要求和物系的性质可选用重力型排管式液体分布器，布液孔数应依据所用填料所需的质量分布要求决定，喷淋点密度应遵循填料的效率越高所需的喷淋点密度越大这一规律。由于此次设计填料层高度为11m需分段，故根据实际情况选取多孔盘式液体再分布器。为防止上一填料层来的液体直接流入升气管，应于升气管上设盖帽。分布点密度的计算按Eckert建议值，D≈600mm时，喷淋点密度为240点／m2，所以设计取喷淋点密度为240点／m2。布液点数为：取布液点数为68点。布液计算由得取，，则设计取。填料塔接管尺寸的计算（一）气体进料管由于常压下塔气体进出口管气速可取10～20，故若取气体进出口流速近似为16m/s，则由公式可求得气体进出口径为采用直管进料，查附录可知，应选择热轧无缝钢管，则气体进出口压降:进口：出口：（二）液体进料管由于常压下塔液体进出口管速可取，故若取液体进出口流速近似为2.6m/s，则由公式可求得液体进出口径为采用直管进料，查附录可知，应选择热轧无缝钢管，则离心泵的计算和选择管液体流速：雷诺准数为：摩擦系数为：局部阻力损失：三个标准截止阀全开三个标准90°弯头管路总压头损失：填料塔压降：其它阻力压降较小可忽略。扬程：流量：查附录可知，选型号IS50-32-160泵较合适，该泵扬程32米，流量12.5立方米/小时，转速2900转/分钟。注：(1)本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分布器(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。十一、设计结果一览表吸收塔类型：DN=50mm聚丙烯鲍尔环散装填料吸收塔塔的生产能力：3001kg/h工艺参数名称清水混合气体操作压力/kPa101.3101.3操作温度/℃2020流速/m·s-12.2615.75密度/kg·h-1998.21.180质量流量/kg·h-12306.383001摩尔流量/kmol·h-1127.99105.78进料管管径/mm19239出口管径/mm19239扩散系数/m2·h-16.34×10-60.068黏度/kg·m-1·h-13.60.065表面力/kg·h-2940896塔径/mm600填料层高度/mm11000分布点数/点68填料层压降/Pa8767.66填料塔压降/Pa8987.2十二、参考文献1）常用化工单元设备的设计

.英南主编

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华东理工大学，20052)塔的工艺计算.石油化学工业规划.：石油化学工业，19973）化工设备全书-塔设备设计.化工设备技术全书编辑委员会.：科学技术，19884）化学工程手册

汽液传质设备分册

.时钧，汪家鼎等.：化学工业，19865)化工工艺设计手册(上、下).医药.：化学工业，19866)化工原理(上、下册)(第二版)..柴诚敬，夏清等.：化学工业，20007)化工原理课程设计.柴诚敬，国维，阿娜.天津：天津科学技术，19958)化工原理课程设计.理工大学化工原理教研室.：理工大学，19949）化工过程设备及设计.华东理工大学化工原理教研室编.：华南理工大学，1996.十三、对本设计的评述及心得体会通过本次课程设计，我们受到了一次化工设计专业技术方面的基本训练，从而了解和掌握了塔设备设计计算的基本知识和基本方法，培养了独立分析和解决化工技术问题的能力。作为整个学习体系的有机组成部分，课程设计的一个重要作用就是使我们把课堂上学到的系统化的理论知识尝试性地应用于实际设计工作中，从而检验我们的学习成果，并通过综合分析，找出学习中存在的不足。这次课程设计我选择的