水吸收氨过程填料吸收塔设计

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6000M3/H，其中含氨为5（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于002（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的15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H0725KMOL/M3KPA其他物性数据可查有关手册。21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。22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。23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3/298MKGL/601HSPA2/94087KGCDYNNH3在水中的扩散系数HM262929L10734H/360104S/M104D混合气体的平均摩尔质量/89515KOLGM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24物料衡算进塔气相摩尔比为05261YY1出塔气相摩尔比为105982进塔惰性气相流量为KMOL/H3420527346V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21MINX/YVL对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为0X2750754/02613VLMIN取操作液气比为3/123480RTPVM/065185HKGSPAVHMDV/0812KPAE4767540316PEM/23MKPAOLMHSLMINVL5112870/L65KOL1423XLY210X125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，MVS气体体积流量，M3/SU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KG/H251648360WV液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即9/51L埃克特通用关联图的横坐标为0234981642550LVX得30G2LVFY得液相为水其液体密度校正系数，20时水的粘度1FM81SMPA1M/S8541822930G230U0LVF取/S457VS4由M6120431/6U4VDS圆整塔径取M05泛点率校核/S261783/470542UF填料规格校核101306DD液体喷淋密度校核取最小润湿速率为HM/8L3MINW得32T/10AHM/248103U23TMINWINAIN2U7065789/经以上校核可知，填料塔直径选用合理。506D填料层高度计算采用传质单元数法计算，其基本公式为035146750MXY122吸脱因数为68505163470LVS气相总传质单元数为SYLNN21OG无因次气相总传质单元数气相总传质单元高度,OGNMHZ431568001526851LN68501气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算20TL02LTT750LCTWUGAAU4EXPAA查化工原理课程设计第177页表45得2CKG/H7680DYN/M3液体质量流量为/31578029U2L202058210750LW1394867179836385EXP1A350气膜吸收系数由下式计算RTDU2370KVT31V30TGAA气体质量通量为HKG/M12896582V293148006503270K37GKPAHKOL/4162液膜吸收系数由下式计算M/H708298107631034729866310259GDU03216231L21L32LWLA由查化工原理课程设计第179页表47得KGA451则KPAHKMOL/519084103265140K3GA27780L50467UF由得和K50U621KKU91KL2FLG41FGAAAA58L/H0327570462PM9O2L341则KAHKL/1266191KH1K3LGAA由54M0678503284PV2YO由得M1540NZG68251设计取填料层高度为0MZ查化工原理课程设计第180页表48得对于阶梯环填料M6，H158DAX取6501H8则计算得填料层高度为,故需分两段126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0234W5LV查化工原理课程设计第181页图411得PA/M10ZP填料层压降为10PAK27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，D400时，喷淋点密度为，D750时，喷淋点密2M/30点度为因该塔液相负荷较小，设计取喷淋点密度为。2M/170点2/30点布液点数为点点728630658N2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N77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L9982KG/M20时清水的黏度1CP20时清水的表面张力L726DYN/CM混合气体平均分子量VMM284混合气体平均密度1181KG/M混合气体黏度VSPA5108NH3在空气中的扩散系数VD0081CM/S20时NH3在水中的亨利系数EPA4176相平衡常数M0754溶解度系数H0725KMOL/KPAM