水吸收氨过程填料吸收塔设计.docx

过程系统原理课程设计说明书 设计题目： 设计者班级： 设计者姓名： 设计者学号： 设计日期： 指导教师：（签名） 设计成绩： 评定日期： 水吸收氨过程填料吸收塔设计目录1. 概述-第1页1.1设计题目-第1页1.2基础数据-第1页2. 设计计算过称-第1页2.1吸收流程的确定-第1页2.2填料的选择-第2页2.3基础物性数据整理-第2页2.4物料衡算-第3页2.5吸收塔的工艺尺寸的计算-第4页2.6填料层压降计算-第8页2.7填料塔塔内件的设计与选型-第8页3. 设计结果-第9页4. 心得体会-第10页1. 概述1.1设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计。1.2 基础数据1、混合气体的处理量为： 3600 m3/h。每年300天，每天24小时连续运行。 2、原料气组成： 氨 5 ；空气 95 3、产品质量： 塔顶：氨含量不大于0.02，用清水吸收；（以上均为体积分数） 4、设计条件： 操作压力： 常压 ； 操作温度： 20 ； 吸收剂用量： 最小用量的1.5倍 ； 填料类型、尺寸：自选。 厂址：天津地区。 设计基础数据：20下氨在水中的溶解度系数为H0.725kmol/(m3kPa)。 其它物性数据可查有关资料或手册。2. 设计计算过程2.1吸收流程的确定除了少数情况只需单独进行吸收外，一般需对吸收后的溶液继以脱吸，使溶剂再生，循环使用。因此，除了吸收塔以外，还需与其他设备一道组成一个完整的吸收-脱吸流程。 吸收塔过程的原则流程1-吸收塔；2-富液泵；3-贫液泵；4-解吸塔2.2填料的选择长期的研究，开发出许多性能优良的填料，如图是几种填料的形状。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，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN50聚丙烯阶梯环填料。2.3基础物性数据整理对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20时水的有关物性数据如下：密度：粘度：表面张力：NH3在水中的扩散系数：混合气体的平均摩尔质量：混合气体的平均密度：混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20空气的粘度为：查手册得NH3在空气中的扩散系数为：由手册查得：常压下20时NH3在水中的亨利系数：相平衡常数为：溶解度系数为：2.4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：2.5吸收塔的工艺尺寸计算吸收塔塔径的计算：填料塔的直径D与操作空塔气速u及气体体积流量Vs之间存在以下关系式中：D 塔径，m; Vs气体体积流量，m3/s; u 操作空塔气速，m/s采用埃克特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 埃克特通用关联图的横坐标为： 得得 液相为水其液体密度校正系数，20时水的粘度取由圆整塔径取泛点率校核填料规格校核10液体喷淋密度校核取最小润湿速率为得经以上校核可知，填料塔直径选用合理。填料层高度计算：采用传质单元数法计算，其基本公式为：式中为脱吸因数。为方便计算，以S为参数，为横坐标，为纵坐标，在半对数坐标上标绘上式的函数关系，得到右图所示的曲线。此图可方便地查出值吸脱因数为：气相总传质单元数为： 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：查化工原理课程设计第143页表513得液体质量流量为： 气膜吸收系数由下式计算气体质量通量为：液膜吸收系数由下式计算由 查化工原理课程设计第143页表514得则由则由由 得设计取填料层高度为： 查化工原理课程设计第145页表516得对于阶梯环填料 取计算得填料层高度为,故需分两段 2.6填料层压降计算采用埃克特通用关联图计算填料层压降横坐标为： 查化工原理课程设计第146页 图521得填料层压降为 2.7填料塔塔内件的设计与选型液体分布器的选型： 该吸收塔液相负荷较小，而气相负荷相对较低，所以选用筛孔型分布器分布点密度计算： 按埃克特建议值，D=400时，喷淋点密度为，D=750时，喷淋点密度为因该塔液相负荷较小，设计取喷淋点密度为。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：二级槽共设十一道，在槽侧面开孔，槽宽度为80mm，槽高度为210mm，两槽中心矩为120mm。分布点采用三角形排列，实际设计布点数为n=77点。填料支承及压紧装置：填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。选用栅板型，它的优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。3. 设计结果25时清水的密度998.2kg/m20时清水的黏度1cp20时清水的表面张力72.6dyn/cm混合气体平均分子量28.4混合气体平均密度1.181kg/m混合气体黏度NH3在空气中的扩散系数0081cm/s20时NH3在水中的亨利系数E相平衡常数m0.754溶解度系数H0.725kmol/kpam最小液气比0.752操作液气比1.128出塔吸收剂中溶质的摩尔比0.0465填料塔的塔径D0.65m填料层高度10.1m填料层的压力降10.1 kpa液体分布器布液点数n77点液体分布器槽宽度80mm液体分布器槽高度210mm液体分布器的孔径3.7mm填料塔高度12m4. 心得体会历时一个星期的化工原理课程设计结束了，在这个课程设计过程当中，我们综合地运用了我们所学习过的流体力学，吸收等方面的化工基础知识，设计了一款可应用于吸收氨的填料塔。在为期一周的课程设计当中我感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，只要认真思考，用所学的知识，再一步步探索，是完全可以解决遇到的一般问题的。这次的课程设计内容包括工艺流程的设计，塔板结