1、1 填料吸收塔的设计 一、设计任务书 1、 设计题目：填料吸收塔的设计 2、 设计任务：试设计一填料吸收塔，用于脱除合成氨尾气中的氨气，要求塔顶排 放气体中含氨低于 200ppm，采用清水进行吸收 3、 工艺参数与操作条件 （1） 工艺参数 表 11 尾气处理量（Nm 3/h） 混合气组成（%） NH3 H2 N2 CH4+Ar 2020 8 60 20 12 （2）操作条件 常压吸收：P0=101.3kPa 混合气体进塔温度：30 吸收水进塔温度：20。 4、 设计项目： （1） 流程的确定及其塔型选择； （2） 吸收剂用量的确定； （3） 填料的类型及规格的选定； （4） 吸收塔的结构尺寸
2、计算及其流体力学验算，包括：塔径、填料层高度及塔 高的计算；喷淋密度的校核、压力降的计算等； （5） 吸收塔附属装置选型：喷淋器、支承板、液体再分布器等； （6） 附属设备选型：泵、风机 附： 1、 NH3H2O 系统填料塔吸收系数经验公式： kGa=cG mW L n kLa=bWL P 式中 kGa气膜体积吸收系数，kmol/m 2.h.atm 2 填料吸收塔的设计 kLa液膜何种吸收系数，l/h G气相空塔质量流速，kg/m 2.h WL液相空塔流速，kg/m 2.h 表 12，查手册（李功样常用化工单元设备设计华南理工大学出版社得） 填料尺寸（mm） c m n B P 125 006
3、15 09 039 011 065 250 0139 077 02 003 078 38.0 00367 072 038 0027 078 2、（氨气水）二成分气液平衡数据 表 13 序号 温度（） （液相） x （NH3液相摩尔分率） pNH3(mmHg) （NH3平衡分压） 1 22.32 0.005 2.93 2 24.64 0.01 6.97 3 26.95 0.015 12.09 4 29.27 0.02 18.39 5 31.58 0.025 26 6 33.89 0.03 35.1 7 36.2 0.035 45.86 8 38.51 0.04 58.5 9 40.8 0.045
4、 73.21 10 43.12 0.05 90.29 3 填料吸收塔的设计 二、工艺流程示意图（带控制点） 4 填料吸收塔的设计 三、流程方案的确定及其填料选择的论证 1、 塔型的选择： 塔设备是能够实现蒸馏的吸收两种分离操作的气液传质设备，广泛地应用 于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料 塔两大类。在工业生产中，一般当处理量较大时采用板式塔，而当处理量小时 多采用填料塔。填料塔不仅结构简单，而且阻力小，便于用耐腐蚀材料制造， 对于直径较小的塔，处理有腐蚀性的物料或要求压降较小的真空蒸馏系统，填 料塔都具有明显的优越性。 根据本设计任务，是用水吸收法除去合成氨生
5、产尾气的氨气，氨气溶于水 生成了具有腐蚀性的氨水；本设计中选取直径为 600mm，该值较小，且800mm 以下的填料塔对比板式塔，其造价便宜。基于上述优点，因此本设计中选取填 料塔。 2、 填料塔的结构 填料塔的主要构件为：填料、液体分布器、填料支承板、液体再分器、气 体和液体进出口管等。 3、 操作方式的选择 对于单塔，气体和液体接触的吸收流程有逆流和并流两种方式。在逆流操 作下，两相传质平均推动力最大，可以减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使 用效率，因此逆流优于并流。因此，本设计采用逆流。 4、 吸收剂的选择 （1） 水对由 NH3 、H2 、N2 、CH4+Ar 组成的混合气中的 NH3
6、的溶解度很大，而 对除 NH3外的其它组成基本上不吸收或吸收甚微； （2） 在操作温度下水的蒸气压小、粘度较低、不易发泡，可以减速少溶剂的 损失，操作高效稳定。 （3） 水具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易燃、不易爆，安全可靠； （4） 水无腐蚀性、无毒性、无环境污染； （5） 水价廉易得，十分经济。 因此选用水作为吸收剂。 5 填料吸收塔的设计 5、 填料的选择 鲍尔环的构造是在拉西环的壁上开两排长方形窗口，被切开的环壁形成叶 片，一边与壁相连，另一端向环内弯曲，并在中心处与其他叶片相搭。鲍尔环 的构造提高了环内空间和环内表面的有效利用率，使气体阻力降低，液体分布 有所改善，提高了传质效果；其结构简单，制造容易，价格低廉，因此本设计 采用塑料鲍尔环。 四、工艺及填料塔计算 1、 物料衡算 （1） 近似取塔平均操作压强为 101.3kPa，进塔混合气中各组分的量为 混合气量： 混合气中氨气量： 操作条件下总气量：m 3 氨气的体积流量： m 3/h m 3/h 其余数据同理可得出，结果见表
