课程设计---非等温填料吸收塔设计说明书

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1、 设计说明书 目录 一.设计任务说明 二.方案选择 三.塔工艺理论计算 四.主要设备的计算与选型 五.辅助设备的计算与选型 六.计算结果及选型汇总 七.结果分析与总结 八.参考文献 一.设计任务说明 1.设计题目: 非等温吸收填料塔 2.设计任务: 为了使尿素生产厂合成氨放空气中的有害物质 NH3 达到国家环保废气排放标准，需 设计一吸收填料塔，用清水吸收放空气中的氨，为达到国家环保尾气排放标准，处理后放 空气中的氨浓度必须不超过 600ppm,放空气的流量 1200kg/h,其摩尔组成为: 表表 1 1 物料摩尔组成物料摩尔组成 物质名物质名 NH3 H2 N2 mol% 4% 72% 23

2、.6% 另外含有微量的 Ar 气（4.0）,吸收剂为水,压力设定为 12bar. 二.方案选择 1.塔型选择 本设计任务为设计填料塔,填料塔是化工过程中最为常用的气液接触设备之一,广泛用 于蒸馏、吸收等单元操作。填料塔主要由踏体、填料及塔内件构成(如图 4-1)。液体通过液 体分布器均匀分布于填料顶层，在重力作用下沿填料表面向下流动，与再填料空隙中流动 的气体相互接触，发传质与传热。填料塔通常在气液两相逆流状态下操作，用于吸收操作 时也有采用并流操作。与板式塔相比，填料塔具有效率高、压降低、结构简单、便于采用 耐腐蚀材料制造等显著优点1。 2.吸收流程的确定 本设计选用单塔逆流接触方式,吸收剂

3、无再循环吸收。 单塔：单塔：可以满足任务需求，且构造相对简单，维护方便。 逆流：逆流：在实际操作过程中，气液传质设备内气液两相大多呈逆流接触，因为当两进、 出口浓度相同的情况下，逆流时的平均推动力大于并流，且利用气液相密度差，有利于两 相分离2。 无循环：无循环：本实验中，需吸附的氨的含量较大，且循环需要动力装置，综合考虑经济 效益，选用无循环为佳。 3.吸收剂的选择 从吸收的原理可知，吸收剂的性能好坏直接影响到吸收操作的分离效果及经济性。 因此对吸收剂的选择应满足如下几 点要求： （1）在混合气体中，溶质的溶解度 要大，这样在相同的操作条件下， 处理一定量混合气所需的溶剂数量 就会减少，平衡

4、时气体中溶质残余 液浓度也可降低，溶解速率增大。吸 收、解析的设备尺寸和能耗也会减 少。 （2）在混合气中，除溶质外的其他组 分的溶解度要小，即有较高的选择性。 这样才能使混合气中溶质实现有效 分离。 （3）不易挥发，即蒸汽压低、蒸发 损失少，同时可减小在气体中混入 的吸收剂蒸汽。 （4）粘度低，无腐蚀性，无毒，不 易燃，不发泡，来源广泛，价格低 廉，易于再生3。 综合考虑这些因素，本设计采用水 作为吸附剂。 三.塔工艺理论计算 1.吸收剂用量计算 放空气的平均相对分子质量为: 放空气的摩尔流量: 放空气中氨气的载气摩尔流量: 氨气进塔的摩尔比为: 取吸收率为 0.99 达到设计任务要求,出塔气体中氨气的摩尔比为 0.000417 由于水吸附氨气为一个放热过程,因而,在吸附过程中水温会升高,出塔溶液温度取决于溶剂 量,为此可先假设溶液的浓度为 6（质量）。 当溶解的氨量为: 由此可知,吸收剂用量为: 出塔水的摩尔比为: ( ) 2.出塔氨水液的温度 tb 的计算 每 100kg 水中氨的溶解量为： 查图 2 可知,溶液的绝热升温值为 27.2oC,入塔