水吸收氨过程填料吸收塔设计.docx

此文档收集于网络，如有侵权，请联系网站删除 徐州工程学院食品（生物）工程学院食品工程原理课程设计 题目：水吸收氨的课程设计专 业： 班 级： 学生姓名： 学 号： 指导教师： 水吸收氨过程填料吸收塔设计1 设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理量为6000 m3/h，其中含氨为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。操作条件 操作压力 常压 操作温度 20填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选工作日 每年300天，每天24小时连续运行厂址 厂址为徐州地区设计内容 吸收塔的物料衡算 吸收塔的工艺尺寸计算 填料层压降的计算 绘制生产工艺流程图设计基础数据 20下氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3kPa)其他物性数据可查有关手册。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。2.2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：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177页表45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179页表47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180页表48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181页 图411得填料层压降为 2.7液体分布器简要设计液体分布器的选型： 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，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。1. 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