填料塔设计.doc

重庆理工大学化工原理课程设计说明书题目：水吸收氨过程填料塔的设计学生班级： 112150201 学生姓名： 苏叶同 学生学号： 11215020120 指导教师： 赵清华 化学化工学院 2015 年 6 月 18 日目录1、前言 22、确定设计方案 32.1填料及吸收剂的选择32.2基础物性33、工艺计算 43、1物料横算 43、2塔径的计算 53、3填料层的计算 64填料塔压降的计算85、液体分布器设计96、填料支撑装置97、气体的入塔分布108、设计结果概表109、设计总结1210、参考文献121前言 1.1设计要求 1、混合气处理量 8000 m3/h，其中含氨为7%（体积分数）。 2、操作压力为常压，操作温度为40。该温度下氨在水中的溶解度系数为 H=4.244kmol/(m3kPa)。回收率99%。 3、每年按300天计，每天24小时连续运行。 4、建厂地址浙江宁波 1.2填料塔简介塔体：一般取为圆筒形，可由金属、塑料或陶瓷制成，金属筒体内壁常衬以防腐材料。 填料：大致可分为散装填料和规整填料两大类，是传热和传质的场所。塔内件：包括填料支承与压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流动，并与在压强差推动下穿过填料空隙的气体相互接触，发生传热和传质。 2 确定设计方案 2.1 填料及吸收剂的选择2.1.1 本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，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。工业生产中多采用逆流操作。 2.1.2 吸收剂的选择：水。因水来源广泛且费用低廉。 2.1.3 本次采用散装填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。鲍尔环是目前应用较广的填料之一，本次选用鲍尔环。 2.1.4 填料材质的选择工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类聚丙烯填料在低温（低于0度）时具有冷脆性，在低于0度的条件下使用要慎重，可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料2.2基础物性2.2.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得水的有关物性数据如下：1.=998.22.黏度：=3.6m=3.40:H=2.00 kmol/(m3kPa)-=2.2.2气相物性数据3工艺计算 3.1 物料衡算查表知，40下氨在水中的溶解度系数亨利系数 相平衡常数进塔气相摩尔比为： 出塔气相摩尔比为：对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：(清水)混合气体的平均摩尔质量为： 混合气体流量：惰性气体流量：最小液气比：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：实际气液比为3.2 塔径计算 混合气体的密度：采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：取泛点率为0.6，即圆整后取 泛点率校核：（在0.5到0.8范围之间）填料规格校核： 液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为： 所以得3、3填料层的计算查表知， 0，101.3 下，在空气中的扩散系数由，则313，101.3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脱吸因数为所以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：查表知所以，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：则所以可以由得到所以由 由 设计取填料层高度为：4填料塔压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降横坐标为：查表得：纵坐标为：查图得，填料层压降为：5液体分布器设计液体在塔顶的初始均匀喷淋，是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件。液体分布装置的安装位置，须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间，让上升气流不受约束地穿过分布器。根据该物系性质，可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器。多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道（自由截面一般在70%以上），也便于制成分段可拆结构。液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。由于液体的最大负荷低于，按照设计参考数据可提供良好的液体分布：主管直径-50mm,支管排数-5,排管外缘直径-160mm，最大体积流量-12.56填料支撑装置填料支撑装置对于保证填料塔的操作性能具有重大作用。采用结构简单、自由截面较大、金属耗用量较小的栅板作为支撑板。为了改善边界状况，可采用大间距的栅条，然后整砌一、二层按正方形排列的瓷质十字环，作为过渡支撑，以取得较大的孔隙率。由于采用的是的填料，所以可用的十字环。7气体的入塔分布设计位于塔底的进气管时，主要考虑两个要求：压力降要小和气体分布要均匀。由于填料层压力降较大，减弱了压力波动的影响，从而建立了较好的气体分布；同时，本装置由于直径较小，可采用简单的进气分布装置。由于对排放的净化气体中的液相夹带要求不严，可不设除液沫装置。8设计结果概表吸收塔类型：聚氯乙烯鲍尔环吸收填料塔混合气处理量：8000m3/h工艺参数名称 用量物料名称清水氨气操作压力，kPa1013101.3操作温度，4040流速，m/s液体密度，kg/m3998.20.991流量，kg/h塔径，mm210填料层高度，mm490压降，Pa137.34操作液气比0.639黏度，kg/(m*h)3.6 9设计总结通过本课程设计，学习了化学工业当中的填料塔的基本设计思路，从而了解和掌握化工计算的基本知识、基本方法，培养我们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之一，本次课程设计的一个重要功能在于自主运用已学习的化学化工知识，检验学习成果。通过本次课程设计，培养了我们查阅相关资料，运用公式