化工原理课程设计-- 水吸收氨过程填料吸收塔设计

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1、 化工原理课程设计说明书 设计题目设计题目 水吸收氨过程填料吸收塔设计水吸收氨过程填料吸收塔设计 学生姓名学生姓名 指导老师指导老师 学学 院院 专业班级专业班级 学学 号号 完成时间完成时间 2 目目 录录 第一节第一节 前言前言 3 1.1 填料塔的设计任务及步骤 3 1.2 填料塔设计条件及操作条件 3 第二节第二节 填料塔主体设计方案的确定填料塔主体设计方案的确定 . 3 2.1 装置流程的确定 3 2.2 吸收剂的选择 . 3 2.3 填料的类型与选择 3 2.3.1 填料种类的选择 4 2.3.2 填料规格的选择 4 2.3.3 填料材质的选择 4 2.4 基础物性数据 4 2.4

2、.1 液相物性数据. 4 2.4.2 气相物性数据. 5 2.4.3 物料横算. 5 第三节第三节 填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算 . 6 3.1 塔径的计算 . 7 3.2 填料层高度的计算及分段 . 7 3.2.1 传质单元数的计算 7 3.2.2 填料层的分段 8 3.3 填料层压降的计算 . 9 第四节第四节 填料塔内件的类型及设计填料塔内件的类型及设计 . 10 4.1 塔内件类型 10 4.2 塔内件的设计 10 注：注： 1 1 填料塔设计结果一览表填料塔设计结果一览表 . 10 2 2 填料塔设计数据一览填料塔设计数据一览 . 11 3 3 参考文献参考文献 12 附

3、件一：塔设备流程图附件一：塔设备流程图 . 12 附件二：塔设备设计图附件二：塔设备设计图 . 13 3 第一节第一节 前言前言 1.1 填料塔的设计任务及步骤 设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。 设计步骤： （1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案; （2）针对物系及分离要求，选择适宜填料； （3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度） ； （4）计算塔高、及填料层的压降； （5）塔内件设计。 1.2 填料塔设计条件及操作条件 1. 气体混合物成分：空气和氨 2. 空气中氨的含量: 5.0%（体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于 0.02%;） 3. 混合气体流量 6000m3

4、/h 4. 操作温度 293K 5. 混合气体压力 101.3KPa 6. 采用清水为吸收剂，吸收剂的用量为最小用量的 1.5 倍。 7. 填料类型：采用聚丙烯鲍尔环填料 第第二节二节 精馏塔主体设计方案的确定精馏塔主体设计方案的确定 2.1 装置流程的确定 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。 2.2 吸收剂的选择 因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。 2.3 填料的类型与选择 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

5、料两大类。 4 2.3.1 填料种类的选择 本次采用散装填料。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。鲍尔环是目前应用较广的填料之一，本次选用 鲍尔环。 2.3.2 填料规格的选择 工业塔常用的散装填料主要有 Dn16Dn25Dn38 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 的推荐值列于。 表 3-1 填料种类 D/d 的推

6、荐值 拉西环 D/d2030 鞍环 D/d15 鲍尔环 D/d1015 阶梯环 D/d8 环矩鞍 D/d8 2.3.3 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 聚丙烯填料在低温 （低于 0 度） 时具有冷脆性， 在低于 0 度的条件下使用要慎重， 可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料。 综合以上：选择塑料鲍尔环散装填料 Dn50 2.4 基础物性数据 2.4.1 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 得 20 水的有关物性数据如下： 1. 3 998.2/ l kgm 5 2. 0.001.3.6/. l pa skgm h黏 度 ： 3. 表面张力为: 2 72.6/940896/ z dyncmkgh 4. 3 3 20:0.725/C N HHkm olmkpa 5. 62 3 20:7.3410/ l C N HDmh 6.