化工原理课程设计--填料吸收塔设计（水吸收氨气）

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1、化工原理课程设计-填料吸收塔设计（水吸收氨气） 一、精馏塔主体设计方案的确定 1.1 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。 1.2 吸收剂的选择 因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。 2-1 工业常用吸收剂 溶质 溶剂 溶质 溶剂 氨 水、硫酸 丙酮蒸汽 水 氯化氢 水 二氧化碳 水、碱液 二氧化硫 水 硫化氢 碱液、有机溶剂 苯蒸汽 煤油、洗油 一氧化碳 铜氨液 1.3 填料的类型与选择 填料的种类很多， 根据装填方式的不同

2、， 可分为散装填料和规整填料两大类。 1.3.1 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。 1.3.2 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

3、填料种类 D/d 的推荐值 拉西环 D/d2030 鞍环 D/d15 鲍尔环 D/d1015 阶梯环 D/d8 环矩鞍 D/d8 1.3.3 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 1.4 基础物性数据 1.4.1 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 2. 0.001.3.6/. l pa sk

4、gm 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. 22 3 20:0.225/ v C N HDcmsmh 1.4.2 气相物性数据 1. 混合气体的平均摩尔质量为 0.0617.03040.942928.2818 vmii My m (2-1) 2. 混合气体的平均密度 由 3 101.328.2818 1.1761 8.314293 VM vm PM kg m RT (2-2) R=8.314 3 /mK P akm o

5、lK 3. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得 20C时，空气的黏度 55 1.7310622810/ v paskgmh 注： 2 11/Nkgms 1 22 11/1/PaNmkgsm 1Pas=1kg/m.s 2.4.3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下，20 0 C时，NH3在水中的亨利系数为 E=76.3kpa 0 3 20N HC时 ,在水中的溶解度: H=0.725kmol/m 相平衡常数：0.7532 E m P (2-3) 溶解度系数: 3 998.2 /76.318.02 0.726/ L S H EM km olkpam (2-4) 1.4.4 物料横算 1. 进

6、塔气相摩尔比为 1 1 1 0.06 0.06383 110.06 y Y y (2-5) 2. 出他气相摩尔比为 21(1 )0.06383(10.99)0.0006383 A YY (2-6) 3. 进塔惰性气体流量: 6000273 (10.6)234.599 22.427320 Vkm ol h (2-7) 因为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。 即： 12 m in12 / YYL VYmX (2-8) 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 2 0X 所以 12 1 m in 2 0.063830.0006383 0.7456 0.06383 0.753 YYL Y V X m 选择操作液气比为 m in 1