水吸收氨气填料塔设计样本

1、成绩东南大学成贤学院课程设 计报告题目填料吸收塔的设计课程名称化工原理课程设计专业制药工程班级学生姓名学号设计地点东南大学成贤学院指导教师设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9月14日目 录课程任务设计书3第一节吸收塔简介41.1 吸收技术概况41.2 吸收设备-填料塔概况 41.3 典型的吸收过程5第二节填料塔主体设计方案的确定62.1 装置流程的确定 62.2 吸收剂的选择62.3 填料的类型与选择72.3.1填料种类的选择72.3.2填料规格的选择 82.3.3填料材质的选择8第三节填料塔工艺尺寸的计算103.1 基础物性数据 103.1.1 液相物性数据103.1.2 气

2、相物性数据103.1.3 气液相平衡数据 103.2 物料衡算及校核113.2.1水吸收氨气平衡关系 113.2.2 绘制 X-Y 图113.2.3物料衡算163.3 塔径的计算及校核183.3.1塔径的计算183.3.2塔径的校核203.4填料层高度的计算及分段203.4.1填料层高度的计算203.4.2填料层的分段233.5填料层压降的计算 23第四节其他辅助设备的计算与选择244.1吸收塔的主要接管尺寸计算244.2气体进出口的压降计算 244.3离心泵的选择与计算24附件一：1. 计算结果汇总 262. 主要符号及说明273. 参考文献284. 个人小结28附件二：1. 填料塔设备图3

3、02. 塔设备流程图313. 埃克特通用压降关联图 324. X-Y关系图（见计算过程）化工原理课程设计任务书一、设计项目水吸收氨气的填料吸收塔二、设计条件1、 混合气体流量2400 m3 （标）/h.2、 混合气体组分含氨15 %，空气 85 % （体积比）3、混合气体温度404、 吸收率94%5、 吸收剂温度20C6、 操作压强 1atm三、设计内容1、确定操作流程，绘制流程图2、选择吸收剂、填料3、 确定吸收平衡关系，绘制X-Y图、进行物料衡算4、计算塔径、填料层高度5、填料层压降核算、喷淋密度计算6、附属设备选型和计算7、绘制设备图第一节吸收技术简介1.1 吸收技术概况在化学工业中，经

4、常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理， 或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。吸收操作广泛地用于气体混合物的分离， 其在工业上的具体应用大致有以下几种：（1）原料气的净化。为出去原料气中所含的杂质，吸收可说是最常见的方法。就杂质 的浓度来说，多数很底，但因为危害大而仍要求高的净化率。例如用水或碱液脱除合 成氨原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。（2 ）有用组分的回收

5、。如从合成氨厂的放空气中用水回收氨；从焦炉煤气中以洗油回 收粗苯（包括苯、甲苯、二甲苯等）蒸气和从某写干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。（3 ）某些产品的制取。将气体中需用的成分以指定的溶剂吸收出来，成为溶液态的产 或半成品。如制酸工业中从含盐酸、氮氧化物、三氧化硫的气体制取盐酸、硝酸、硫 酸；在甲醇| （乙醇）蒸气经氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）半成品等。（4）废气的治理。很多工业废气中含有二氧化硫、氮氧化物（主要是一氧化氮及二氧 化氮）、汞蒸气等有害成分虽然浓度一般很底，但对人体和环境的危害甚大而必须进行 治理。这类环境保护问题在我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收， 是废气治

6、理中应用教广的方法。当然，以上目的有时也难于截然分开，如干燥废气中的有机溶剂，能回收下来 就很有价值，任其排放则会然大气。1.2 吸收设备-填料塔概况填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填 料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气 体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变 化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料

7、层向下流动时， 有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁 流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较 高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体 再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经 重新分布后喷淋到下层填料上。该设计填料塔中，氨气和空气混合气体，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从 填料塔顶流下的水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶 排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。填料塔的设备图见附录二1.3典型的吸收过程一个完整的吸收分离过程

8、，包括吸收和解吸两个部分。典型过程有单塔和多塔、 逆流和并流、加压和减压等。以煤气脱苯为例：在炼焦及制取城市煤气的生产过程中，焦炉煤气内含有少量的苯、 甲苯类低碳氢化合物的蒸汽（约35 g/m3）应予以分离回收，所用的吸收溶剂为该工业 生产过程中的副产物，即焦煤油的精制品称为洗油。回收苯系物质的流程包括吸收和解吸两个大部分。含苯煤气在常温下由底部进入 吸收塔，洗油从塔顶淋入，塔内装有木栅等填充物。在煤气与洗油接触过程中，煤气 中的苯蒸汽溶解于洗油，使塔顶离去的煤气苯含量降至某允许值（2g/m3），而溶有较多苯系物质的洗油（称富油）由吸收塔底排出。为取出富油中的苯并使洗油能够再次使用（称溶剂的再

9、生）,在另一个称为解吸塔的设备中进行与吸收相反的操作-解吸。为此,可先将富油预热到170 C左右由解吸塔顶淋下，塔底通入过热水蒸气。洗油中的苯在高温下逸出而被水蒸气带走，经冷凝分层将水除去，最终可得苯类液体（粗苯），而脱除溶质的洗油（称贫油）经冷却后可作为吸收溶剂再次送入吸收塔循环使用第二节填料塔的主体设计方案的确定2.1流程说明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。填料塔的工艺流程图见附录二2.2 吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂

10、中的溶解来实现的，因此，吸收剂性能的优劣, 是决定吸收操作效果的关键之一，选择吸收剂时应着重考虑以下几方面:(1)溶解度 吸收剂对溶质组分的溶解度要大，以提高吸收速率并减少吸收剂的用量(2) 选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力，而对混合气体中其他组分不吸收 或吸收甚微，否则不能直接实现有效分离。(3) 挥发度要低操作温度下吸收剂的蒸气压要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的 挥发损失。(4) 黏度 吸收剂在操作温度下的黏度越低，其在塔内的流动性越好，有助于传质速率 和传热速率的提高。其他所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性，不易燃易爆、不发泡、冰 点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求

11、。氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此吸收空气中的氨，防止氨超标具有重要意义。为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染， 需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，本次课程设计的目的是根据设计 要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气，使其达到排放标准。设计 采填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良 好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填 料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。吸

12、收 剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度 要低。所以本课程设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性 能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采用 纯溶剂工业常用吸收剂溶质溶剂溶质溶剂氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氢水二氧化碳水、碱液二氧化硫水硫化氢碱液、有机溶剂苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳铜氨液2.3填料的类型与选择塔填料（简称为填料）是填料塔的核心构件，它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面，其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面积越大， 气液分布也就越均匀，传质效率也越高，它与塔内件一起决定了填

13、料塔的性质。因此, 填料的选择是填料塔设计的重要环节。231填料种类的选择填料的种类很多根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。本次采用散装填料。散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般 以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。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。拉西环 鲍尔环阶梯环弧鞍形填料矩鞍形填料填料的阶梯环结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有长方形小孔，环内有两层交错45的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形状的翻边。这样的结构 使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高约10

14、%，压降则可降低25%，且由于填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象。阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。因此本次设计选用阶梯环。232填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有 Dn 16Dn25Dn38 Dn76等几种规格。同类填料,尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。而大尺寸 的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降 低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。常用填料的塔径与填料公称直径比值 D/d的推荐值。填料种类D/d的推荐值拉西环D/d 2030鞍环D/d 15

15、鲍尔环D/d 1015阶梯环D/d>8环矩鞍D/d>82.3.3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。塑料填料的材质主 丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100 C以下使用综合以上：选用50mm聚丙烯阶梯环塔填料。其主要性能参数查表得: 比表面积a： 114.2 m2/m3空隙率 ：0.927填料因子：89m国内阶梯环特性数据见表2.1表2.1国内阶梯环特性数据材外径外径x高X厚比表面积空隙率个数堆积密度干填料因子填料因子质d ,d xh xgat,£,n

16、,个pp,at/ ?, m-1，m-1mmm 2/m 3m 3/m 3/m 3kg/m 3塑2525 X17.5 X1.42280.908150097.83132403838 x19 x1132.50.912720057.5175.61205050 x30 x1.5114.20.927998076.8143.180料7676 X37 X389.950.929342068.411272第三节填料塔工艺尺寸的计算3.1基础物性数据3.1.1液相数据1).水的密度:l 998.2kg/m32)黏度：i0.001 pa.s 3.6kg /m.h3).表面张力：72.6dy n/cm 940896 kg

17、4).20 CNH3:H0.725kmol /m3 kpa5).20 CNH 3:Di7.34 10 6m2/h6).20 CNH3:Dv2 20.225cm /s m /h7).NH3的微分溶解热：34738J/mol/h23.1.2气相数据1. 混合气体的平均摩尔质量为：27.2kg /kmol31.0586 kg/m3Mvm xm 0.15 0.17 0.85 292. 混合气体密度:PM 101.325 103 27.2 10 3vRT8.314 313.153.混合气体黏度可近似取为空气黏度。 查手册得40 C空气黏度：v 19.1610 pa0.0688kg/mh3.1.3气液相平

18、衡数据已知20 C下氨在水中的溶解度系数 H 0.725kmol/(m3 kpa)亨利系数ELHM sEm P相平衡常数PLHM SP998.20.725 18.02 101.30.754E亨利系数H溶解度系数M s相对摩尔质量m相对平衡常数3.2物料衡算及校核3.2.1水吸收氨气平衡关系(Xn冷 1 ) C L (tntn 1 )tn 1Xn 1)tnXCl(x 0.003 ”0.005)CL水在塔温度tm=(塔顶+塔底)/2下的比热=(20+273.15+40+273.15)/2 下的比热=303.15k = 30°C 下的比热CL 在 304.174kJ/(kg k)=4.17

19、4*18=75.132kJ/kmolk=75.132J/molk:氨气的微分溶解热=34738J/mol水溶液的亨利系数-温度关联式mE *,y* mx P-乂CltEmyY*Yy*1y*x单位 E: PaT: klgE=11.468-1922/Tx取值：0.005，也有固定值:x= 34748*0.0052.31246CL 75.1323.2.2绘制X-Y图当 x=0 , x =0.005 时,lgE=11.468-=4.9116273.15 20m 0.8059 y mx 0 PE=81588.61pa=0.8059atm当 x=0.005 时t2 t1x (20+273.15)+2.31

20、246=295.46kCLlgE=11.468-1922 =4.9629295.46E=91812.12pa=0.9062atmm 0.9062Pmx4.5309*10 34.5515*105.0226* 10当x=0.01时t3 t2x 295.46+2.31246=297.77k32 CllgE=11.468-1922 =5.0134297.77E=103133.56pa=1.0179atmE1.0179y mx 0.01020.01031 yYX0.0101m当 x=0.015 时t4 t3x 297.77+2.31246=300.0825k43 CllgE=11.468-1922300

21、.0825=5.0631E=115637.85pa=1.1412atmm 1.1414Py mx 0.01710.01741 yYX0.0152m当x=0.02时t5 t4x 300.0825+2.31246=302.39496k54 Cl1922lgE=11.468-292=5.1121302.395m E 1.27743y mxPE=129441.88pa=1.27743atm0.02554860.02620.0205当 x=0.025 时t6 t5x 302.39496+2.31246=304.7074k65 CllgE=11.468-1922304.7074=5.16031E=1446

22、46.99pa=1.4275atmm E 1.4275 Py mx 0.035690.037020.0259当x=0.03时t7 t6x 304.7074+2.31246=307.0199kCLlgE=11.468-1922307.0199=5.20782E=161368.46pa=1.5925atmm -1.5925Py mx 0.04780.05020.03152当 x=0.035 时t8 t7x 307.0199+2.31246=309.33236kCllgE=11.468-=5.25462309.33236m -1.7737 y mx 0.06208PE=179729.092pa=1.

23、7737atm0.06621 yYX0.0373m当x=0.04时t9t8x 309.33236+2.31246=311.645kCllgE=11.468-1922311.645=5.300726E=199860.21pa=1.97237atmEm -1.97237Py mx 0.0788950.08570.0434当 x=0.045 时如 t9x 311.645+2.31246=313.96klgE=11468- 313.9619经=5.3462E=221897.045pa=2.18985atmt11E 2.18985Pmx 0.09850.10930.0499mx=0.05 时t10Clx

24、 313.96+2.31246=316.27246klgE=11.468-1922=5.391316.27246E=246014.7997pa=2.4279-2.4279 Py mx 0.12140.1382Y0.0569mx=0.055t12t11Clx 316.27246+2.31246=318.585klgE=11.468-19生=5.4351318.585E=272315.05pa=2.68741E 2.68741Py mx 0.147810.1734Y0.0645m x=0.06 时t13t12x 318.585+2.31246=320.897kCLlgE=11.468-1922 =

25、5.47855320.897E=300987.04pa=2.9704atmm E 2.9704y mx 0.178220.21680.0730此时y > yi , y =0.1782，满足条件。计算结果列表xT/KE/atmm*yX*Y0293.150.80590.80590000.005295.4620.90620.90620.00453090.00502260.00455150.010297.7741.01791.01790.01020.01010.01030.015300.0861.14141.14140.01710.01520.01740.020302.3981.27771.27

26、770.025550.02050.02620.025304.711.42771.42770.03570.02590.037020.030307.0221.59271.59270.047780.031520.05020.035309.3341.77391.77390.06210.03730.06620.040311.4641.97261.97260.07890.04340.08570.045313.9582.19002.19000.098550.04990.10930.050316.272.42772.42770.12140.05690.13820.055318.5822.68722.68720

27、.14780.06450.17340.060320.8942.97012.97010.17820.07300.2168根据（X, 丫）绘出X-Y图X00.0050226*Y00.00455150.01010.01520.02050.02590.03150.03730.04340.04990.05690.06450.0730.01030.01740.02620.0370.05020.06220.08570.10930.13820.17040.2168X-Y图y 二 33. 8052+0. 4665+0. 00143.2.3物料衡算1. 进塔气相摩尔比为Y 也 0150.17651 y11 0.1

28、52. 出塔气相摩尔比为丫2 Y(1 a) 0.173. 进塔惰性气体流量：273V 2400 22.4(1 0.15)84.8549kmol / h(27320)4. 由X-Y图可知X与Y有如下函数关系：33.805X20.4665x 0.17510其中 Y=0.1765将丫=0.1765带入上述方程，解得符合条件的 X值:b Vb24acx 0.0654 即 X1 =0.0654x2a5. 最小吸收剂用量Lmin对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 X20Lmin V(Y1 丫215.25kmol/hX1 X2因为吸收剂的实际用量L=(1.12.0)Lmin，取L=1.2 Lmin则 L=1.

29、2 Lmin =258.301kmol/h由全塔物料衡算有：V(Y1 丫2)L(X1 X2)V" Y2)X1- X20.0545Lx10.051681 X16. 校核34748加=t顶+CL x 20 7T132 0-01568 44 Ct 底=320.894k=47.74 Ct底t底3.745,故符合设计要求填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算3.3塔径的计算及校核3.3.1塔径的计算1.混合气体的平均摩尔质量为MVmwm 0.15 0.17 0.85 29 27.2kg /kmol2. 混合气体密度：pmRT101.325 10327.2 10 38.314 31

30、3.1531.0586 kg/m33. 采用埃克特泛点关联式计算泛点速度(1 )气体质量和流量WV 2400 1.05862540.59kg/h(2)液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:WL 258.301 18.024654.58 kg/ h(3)填料总比表面积:t 114.2m2 /m3水的粘度：L 1.005mPMS(4 )采用贝恩一一霍夫泛点关联式Ig2Ufgail =A -K1 4WlUf泛点气速，m/s;g重力加速度，9.81m/s 2t填料总比表面积，m2 / m3填料层空隙率m3/m333L 998-2kg/m，V 1-0586kg/m，液相、气相的密度Wl=4654.58

31、 kg /h Wv=2540.59kg/h不同类型填料的A、K值散装填料类型AK规整填料类型AK塑料鲍尔环0.09421.75金属阶梯环0.1061.75金属鲍尔环0.11.75瓷矩鞍0.1761.75塑料阶梯环0.2041.75金属环矩鞍0.062251.75A=0.204 ;K=1.75,0.927.将已知数据带入上述公式可得A-KwLWv1 41 8VL=-0.66092所以:lgUf3V 2 =-0.6609gLF 4.0292m/s4. 计算塔径：取泛点率为0.6，即0.62.4175m/s0.5927m其中：D-塔径，mm/sV-操作条件下混合气体的体积流量，m3 /s-空气气速，

32、即按空塔截面积计算的混合气体线速度,圆整后，D=0.6m=600mm3.3.2塔径的校核：1)实_冬=4 2400 3600=2.3590m/sD标3.140.622.35904.0290=0.5860.5,0.8，故符合设计标准D 600mm2）填料规格校核D/d=600/50=128，符合设计条件3）校核润湿率LW U /要求满足 LW0.08m3（m|h）-1U 喷淋密度，m3（ m2|h）-1， ULhD24-填料的比表面积，m2|m 33Lh -以m /h表示的吸收剂的用量L h =258.30118=4649.418kg |h_1 =4649.4183 n3998.2 m /h =

33、406578 m /hULh =16.48D24m3（ m2|h）-1=t 114.2m2|Im3Lw U /=16.48/114.2=0.1443320.08m / （ m|h），故符合设计要求综上所述，塔径为D=0.6m=600mm符合设计要求3.4填料层高度的计算及分段341填料层高度的计算1.基本数据:查表可知,0 C ，101.325 kpa下，NH 3在空气中的扩散系数:2D。0.17cm /s由Dg则 313.15 k，101.325 kpa 下,NH3在空气中的扩散系数:Dg3啤）（”=0.17（101.325）101.325）3（313.15 ）0.2087cm2/s 273

34、.15162氨气在水中的扩散系数：Dl 1.80 10 9m2/s=6.480 10 m2/h丫 1=mX1=0.754 0.05168=0.0390*Y 2=mX2=02 脱吸因数：S=mv/L=0.754*84.8549/258.301=0.24771 S 丫1-丫 2 +sNog3. 气相总传质单元数Y2- 丫21-0.2477In1 0.24770.1765 00.0106 00.2477=3.7184.气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算aw 1 exp1.45at（c ）0.75L2 2U L 0.1/U l at、0.05（ U LL Lat）0.2液体质量通量为:UlWL

35、0.785 D20=16470.559kg/（m1h）气体质量通量为:UvWv0.785 D2=8990.057kg/（m2lh）查表知:33dyn 427680kg/h 2w1 expt1.45 黑）750.116470.55916470.5592 114.20.0516470.55920.2=0.7123w 0.7123t 81.3454.气膜吸收系数:kG0.237（-U）0.7t vv/114.23.6998.2 1.27 108998.2 940896 114.2Dvt DVRT0.7=0.2378990.057114.2 0.06880.10269kmol/ m2|h|kpa0.0

36、6884114.2 0.0287 1036001.0586 0.0287 10 4 36008.314 313.15注：混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得40C空气黏度:0.0688kg/"h619.1 105.液膜吸收系数:Kl0.0095lDl3=0.45568查表知： 1.451 1KgKg w .1.11.450.10269 0.71227 114.212.5702kmol /(m3|h|pa)Kl Kl w 0.40.45568 0.71227 114.20.41.4543.005/h2.3590100%58.6%50%F 4.02906.以下公式为修正计算公式：1.

37、41 9.5 0.5kGUf1 9.5 0.0861.412.570216.4193kmol/ m3|h|kpa1 2.6 0.5k.2.2Uf1 2.6 0.0862.243.005Kg11KghkL11116.14930.725 43.511210.7987kmol / m3|h|kpaVVKyKg P43.5112/h1H OG84.85520.278110.7987 101.325 0.785 0.67. 填料层高度计算：Z H OG N OG0.2781 3.7180 1.032取上下活动系数为1.5Z'1.5 2.0m342填料层的分段3.33 3.00.6，需要分层，两段

38、之间加一个液体再分布装置。3.5填料层压降计算1.气体通过填料层的压降采用Eckert关联计算，其中横坐标为：0.50.5967Wlv查表可知:p=89m-1纵坐标为:2u_?_g21.005=0.0568全塔填料层压降:P=392.4 Z =392.4 2785pa第四节 其他辅助设备的计算与选择4.1吸收塔的主要接管尺寸的计算1.气体进料管：0.2379m 237.9mmd=研 4 2400Y u V3.14 15 3600注：u 在 1030m/s 之间，取 u=15m/s采用直管进料，由制药化工原理王志祥主编化学工业出版社P404查得选择 245mm6.5mm热轧无缝钢管,4 2400

39、/3600u'如d23.14 (0.245 0.0065 2)215.778m/s在符合范围内。2.液体进料管:由于常压下塔液体进出口管速可取1“3m/s，故若取液体进出口流速近似为2.4175m/s，则由公式qvd2u可求得液体进出口内径为d4654.58 444qV0.02613m 26.13mmu 998.2 3600 3.14 2.4175采用直管进料，由制药化工原理王志祥主编化学工业出版社查得选择 32mm 2.5mm热轧无缝钢管，则u'徑 4 4654.58/(998.2 360022.26m/s(在符合范围内)d23.14 (0.032 0.0025 2)24.2

40、气体进出口压降p1 1 u21 1.0586 15.7782 131.77 Pa(1)进口:2 2(2)出口：p20.6 1 u2 0.6 1 1.0586 15.7782 79.062 Pa2 24.3离心泵的选择与计算1.雷诺数:管内液体流速:2.26m/s则雷诺数Redu998.241.004 10 40.026 2.265.8421050.2520.3164 Re0.01143.局部阻力损失:三个标准截止阀全开6.419.2 ;三个标准90。弯头0.752.25 ；4. 管路总压头损失2Hf)2g(0.0114 Z0.02621.45)2.266.9537m9.815填料塔压降：PPP

41、1p2p 785 131.7779.062995.8( pa)其它阻力压强较小，可忽略6.扬程Hf995.8998.2 9.816.9549.056m7.流量：Q4654.58998.224.663m / h查王志祥编制药化工原理P407附录21，选型号IS50-32-200 泵合适，该泵 扬程12.5米，流量6.3立方米/小时，转速1450转/分钟附件一1. 设计结果汇总设计名称水吸收氨气的填料吸收塔操作压强1atm填料数据种类填料尺寸泛点填料因子压降填料因子空隙率比表面积聚丙烯阶梯环Dn 50127 m 189 m 10.927114.22 .3m / m物性数据液相气相液体密度混合气体的

42、998.2 kg/ m 3平均密度31.0586 kg/m液体粘度混合气体的1.005mpa|s粘度0.0688kg/m|h液体表面张力混合气体平2940896 kg /h均摩尔质量27.2kg/kmol扩散系数1.80 10 9m2/s扩散系数2.1 10 5m2/s填充系数填充系数物料衡算数据Y1Y2X1X2气相流液相流最小液操作液量G量L气比气比0.17650.01060.054502540.54654.5215.253.0449kg/h8kg/hkmol/h工艺数据填料类型塔速塔径 气相总传质气相总传质填料层高填料层压单兀数单元高度度降塑料阶梯2.4170.6m3.7180.2781m

43、2.0m785pa环5m/s填料塔附件气体进口管径238mm气体出口管径238mm风机离心泵选型号IS50-32-200 泵合适，该泵扬程12.5米，流量6.3立方米/小时，转速1450转/分钟。2. 主要符号及其说明(1 )英文字母(2)下标1J布卡日的-L液相的G气相的a塔填底料层的有效传质比表面积(m2/m 3)aW塔填料层的润滑比表面积m2/m 3xA溶质组分数液相中1次摩尔分率无因次Xd 溶质料直径气相中的摩尔比无因次dp 填料当量直径，mmD扩散系数，m2/s ；塔径；E 亨利系数，KPag重力加速度，kg/(m 2.h)H溶解度系数，kmol /(m 3.KPa)H g气相传质单兀咼度，mH L液相传质单兀咼度，mH og气相总传质单兀咼度，mHol液相总传质单兀咼度，mkG气膜吸收系数，kmol /(m 3.s.KPa);Lg 吸收液质量流速kg/(m 2h)L喷一一液体喷淋密度；m相平衡常数，无因次Ng气相传质单元数，无因次Nl液相传质单兀数，无因次Nog气