1、 1 第一章第一章 高浓氨吸收的设备选用及设计方案高浓氨吸收的设备选用及设计方案 1.11.1 概述概述 气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作， 其基本原理是利用气 体混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操 作。 用于吸收的设备类型很多，如填料塔、板式塔、鼓泡塔和喷洒塔等。但工业吸收 操作中更多地使用填料塔，这是由于填料塔具有结构简单，容易加工，便于用耐腐蚀 材料制造，以及压降小，吸收效果好，装置灵活等优点，尤其适用于小塔径的场合。 作为吸收过程的工艺设计，以期提高综合处理工程问题的能力，其一般问题是在 给定混合气体处理量、 混合气体组成、 温度、
2、 压力及分离要求的条件， 完成以下工作： 1.根据给定的分离任务，确定吸收方案； 2.根据流程进行过程的物料及热量衡算，确定工艺参数； 3.根据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计； 4.绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图； 5.编制工艺设计说明书。 1.21.2 设计方案的确定设计方案的确定 确定设计方案是课程设计的首要步骤， 设计方案的确定要从技术上和经济上进行 综合论证。 1.2.11.2.1 设备方案设备方案 填料塔具有简单.结构容易加工、生产能力大、压降小、吸收效果好、操作弹性 大等优点，所以在工业吸收操作中被广泛应用。在本次课程设计中，要求用 25地 下水吸收氨气，且氨气含
3、量为 45%，故选用填料塔。 1.2.2 1.2.2 流程方案流程方案 由于氨气属于易溶气体，设计条件中氨气含量较高，逆流操作适用于平均推动力 大的吸收，吸收剂利用率高，所以选定为逆流操作。当吸收剂用量特别大时，逆流容 2 易引起液泛，可以通过调节液体流量来控制。 地下水（水温是 25）做吸收剂，逆流操作时，需要用泵将水抽到塔顶，由于 输送的为清水，所以选水泵，气体需选用风机。 1.2.3 1.2.3 吸收剂的选择吸收剂的选择 本次课程设计的任务表中中，已给出吸收剂为地下水，其优点为： 1. 溶解度大； 2选择性好； 3. 挥发度低； 4. 吸收剂具有较低的黏度，且不易产生泡沫； 5. 基本无
4、腐蚀，并且无毒 ； 6. 价廉，易得，化学稳定性好。 1.31.3 填料的选择填料的选择 1.3.11.3.1 填料选取的要求填料选取的要求 填料的选择要根据以下几个方面来考虑： 1. 比表面积 t a 要大，有较高的传质效率 2. 能提供大的流体通量 3. 填料层的压降 4. 填料的操作性能 5. 液体的再分布性能要好。 6. 要有足够的机械强度，尤其是非金属填料。 7. 价格低廉，稳定性好 1.3.2 1.3.2 填料的选择填料的选择 对于水吸收 3 NH的过程，在操作条件要求不高的情况下，满足经济性，因此选择 塑料鲍尔环。 3 第二章第二章 工艺计算工艺计算 2.1 2.1 概述概述 整
5、个工艺计算过程包括以下几点： 1. 确定气液平衡关系（若为非等温吸收，各物性参数随组成变化而变化，求取 各值时应取平均值，计算时应注意这一点） ； 2. 确定吸收剂用量及操作线方程； 3. 填料的选择； 4. 确定塔径及塔的流体力学性能； 5. 填料层高度的计算； 6. 管路及辅助设备的计算； 2.2 2.2 气液平衡关系气液平衡关系 由于原料气组成中，氨气占 45%，氨气含量较高，用地下水吸收时会产生很大 的热效应，使塔内温度显著升高，对气液平衡关系和吸收速度产生明显影响，属于 非等温吸收。在逆流吸收塔中气液平衡关系是温度的函数，温度升高，平衡关系便 要改变，所以，在这种情况下不能再利用我们
6、熟悉的亨利定律，应重新按照非等温 吸收的热衡算，根据液相浓度和温度的变化情况，定出实际的平衡关系。 非等温吸收的热效应主要包括： 1.吸收质与吸收剂混合时产生的混合热，即溶解热。 2.气体溶解时由气态转变为液态时放出的潜热。 3.化学反应热。 物理吸收计算中只考虑溶解热，溶解热分为积分溶解热和微分溶解热。在吸收过 程中所用的吸收剂量很大，液相浓度一般变化较小，于是混合热可考虑为微分溶解 热。 在假定非等温吸收的平衡关系时，为简化计算，通常做如下三点假设： 1.不考虑热损失。 2.吸收剂带走的潜热不计。 3.气相带走的热量不计。 4 以上假设，即是假定吸收过程中所释放出的热量全部用来加热液体。 在给定的设计条件中得知，要设计的是高浓度气体的非等温吸收。由塔顶到塔底 的浓度及温度变化较大，平衡关系的确定常采用近似法。将吸收塔按液相浓度 x 的变 化分成若干段，每段浓度变化为 x ,如图 2-1 所示，对第 i 段作热量衡算： 根据课程设计要求，此处我们可以假设浓度变化范围为 x=（00.1）,分为
