1、化工原理课程设计(清水吸收氨气) 化工原理课程设计化工原理课程设计 填料填料吸收吸收塔塔的的设计设计 学 院 专 业 制药工程 班 级 姓 名 学 号 指导教师 2012 年 11 月 25 日 化工原理课程设计(清水吸收氨气) 1.1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介简介 任务及操作条件任务及操作条件 混合气(空气、NH3 )处理量： 1000 3 /mh； 进塔混合气含 NH3 7% (体积分数)；温度:20； 进塔吸收剂(清水)的温度:20； NH3回收率：96%； 操作压力为常压 101.3k Pa。 1 1 设计方案的确定设计方案的确定 用水吸收氨气属于等
2、溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过 程。因用水做座位吸收剂，且氨气不作为产品，股采用纯溶剂。 该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填 料塔顶流下的清水逆流接触，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。 2 2 填料的选择填料的选择 对于水吸收氨气的过程，操作温度计操作压力较低。工业上通常是选用塑料 散装填料。在塑料散装中，塑料阶梯环填料的综合性能较好， 见下图： 根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，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。 化工原理课程设计(清水
3、吸收氨气) 设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯 DN50阶梯环填料。 国内阶梯环特性数据 材 质 外径 d， mm 外径高厚 dH 比表面积 at，m 2/m3 空隙率 ，m 3/m3 个数 n，个/m 3 堆积密度 p，kg/m 3 干填料因子 at/ 3，m-1 填料因子 ，m -1 塑 料 25 38 50 76 2517.51.4 38191 50301.5 76373 228 132.5 114.2 89.95 0.90 0.91 0.927 0.929 81500 27200 9980 3420 97.8 57.5 76.8 68.4 313 175.6 143.1 112 240
4、120 80 72 5 2. 2. 工艺计算工艺计算 2.1 基础物性数据基础物性数据 2.1.1 液相物性数据液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查的， 20水的有关物性数据如下： 密度为 1 =998.2Kgm3 粘度为 L=1.005mPaS =0.001PaS=3.6Kg（mh） 表面张力为 L =72.6dyncm=940 896Kgh2 氨气在水中的扩散系数：DL=1.8010-9 m2/s=1.8010-93600 m2/h=6.480 10-6m2/h 2.1.22.1.2 气相物性的数据气相物性的数据 混合气体平均摩尔质量为 MVM=y
5、iMi=0.10117+0.89928=26.889 混合气体的平均密度为 化工原理课程设计(清水吸收氨气) vm= RT PMVN =101.326.889(8.314293)=1.116Kgm3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的 20空气的粘度为 V=1.8110 5Pas=0.065Kg（mh） 查手册得氨气在 20空气中扩散系数为 Dv= 0.189 cm2/s=0.068 m2/s 2.1.32.1.3 气液相平衡数据气液相平衡数据 20C 下氨在水中的溶解度系数：)/(725.0 3 kpamkmolH,常压下 20时亨 利系数： S L HM E =998.2(0.7
6、2518.02)=76.40Kpa 相平衡常数为755.0 1.101 40.76 P E m 溶解度系数为 717.0 2.184.76 2.98 S L EM H 998.2 0.754 0.72518101.3 s S E m PH MP 2.1.4 2.1.4 物料衡算物料衡算 进塔气相摩尔比为 Y1= 1 1 y1 y =0.101（10.101）=0.11235 出塔气相摩尔比为 Y2=Y1（1）=0.11235（10.9996）=0.000045 进塔惰性气相流量为 V=100022.4273（273+20）（10.101）=34.29Kmolh 化工原理课程设计(清水吸收氨气) 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为
