1、0化工原理课程设计设计题目:吸收精炼再生气中氨填料吸收塔的工艺设计学生姓名: _学 号: _专业班级: _ _ 指导教师: _ 填料塔课程设计任务设计条件操作方式：连续操作生产能力：处理再生气量为 2000nm/h操作温度：30C操作压力：常压混合气组成：CO：89.9% NH3:10.1%（体积分率）吸收剂：清水出塔尾气浓度：NH30,03%（体积分率）出塔氨水浓度：含 NH3 量不大于 2%（质量分率）设计要求流程布置与说明1工艺过程的计算填料的选择填料塔工艺尺寸的确定附属装置的确定设计成果设计说明书一份设计图纸：系统的工艺流程图， 、填料塔工艺条件图设计步骤及要求1. 确定设计方案（1）
2、流程的选择（2）初选填料类型（3）吸收剂的选择2.查阅物料的物性数据（1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数（2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数（3）氨在水中溶解的相平衡数据3.物料衡算（1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成（2）确定泛点气速和塔径（3）校核 D/d810（4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。4.填料层高度计算5.填料层压降校核如果不符合上述要求重新进行以上计算21.设计方案简介用水吸收氨气为提高传质效率，选用逆流吸收流程。对于水吸收氨气的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的
3、综合性能较好，故此选用 聚丙烯阶梯环填料。 1250ND2工艺计算2.1 基础物性数据2.1.1 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，25时水的有关物性数据如下： hmhkgsPamkgL /10532.8D: / 94=71.8dyn/c =: )/(.20./69526L3 为氨 水 在 水 中 的 扩 散 系 数表 面 张 力黏 度密 度 ： 2.1.2 气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 89.2698.017. iMmy混合气体的平均密度为5.3014.8.26RTPV混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得 30空气的粘度为0.6/
4、()Vkgmh查手册得氨气在空气中的扩散系数为 DV/713.22.1.3 相平衡数据由手册查得，常压下 30时氨气在水中的亨利系数为39.78EkPa相平衡常数为 .0.9513m溶解度系数为 SLEMH)/(43.187.63mkPaol2.2 物料衡算进塔气相摩尔比为 123.0.-1yY21出塔气相摩尔比为 0123.)9.-(.)-(12进塔惰性气相流量为kmol/h.7)01.(5.V该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即 12min()/YLX对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为20X975.0-8.123/.0/12min XYVL）（取操作液气比为
5、465.97.5)(.)(minL814629712()()VYX076.87.6)203. 42.3 填料塔的工艺尺寸的计算2.3.1 采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 hkgwv /49.1028327850.12液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 kL /66Eckert 通用关联图的横坐标为 068.).951(4.0283)(5. LVw查图得 .2.02LVFgu查表得 1-43mF 537.8.0.1436925.025.02. LVFgu取 sm/7.7.由 uDS 76.046.2133/04圆整塔径，取 。8.泛点率校核： smu/279.46.
6、2130/70（在允许的范围之内）.5.9F5填料规格校核： 81650dD液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为 3min()0.8/WLh查得 2314./ta32minin()0.814.296/WtULamhin2775/98U经以上校核可知，填料塔直径选用 D=800mm 合理。2.3.2 填料层高度计算 0748.6.985.0m1* XY22脱吸因数为 6735.08.1950LVS气相总传质单元数为*12()OGYNInS6735.0-.06735.-6735.01I89气相总传质单元数采用修正的恩田关联式计算： 220.750.10.50.1exp.4()()()WCLtLt L
7、t tUag查表得 23/7680/Cdyncmkgh6液体质量通量为 hUL 22mkg/.4187.0785.63 0.220.5-820.1.5 )1490867()17.9564()()9(1-exptw35.0气漠吸收系数由下式计算： 0.71/3.2()()()VVtVGtUDkRT气体质量通量为 hmV /kg62.3891.0785.232 3014.8692.05.6.1490k 37.0Gkpahm258ol/.液漠吸收系数由下式计算： 2/31/21/30.9()()()LLLLWUgkD 3121-632 .659078.05.898.0.521475. 863m/h.
8、0由 ，查表得 : 1.GWka.45则 1.GWk)m4170kol/(.65.243.08. 3kpah1.LWka3/.6. 047504.6Fu由 ，得, 1.4, 2.19.()1.6(05)GGLLF Fukakaka)oml/(470.5-.6334, phaL 98.316.21k2, 则 ,GLkHakpahm3541ol/.6398.5.01472.1由 OGYGVHKaPm5.08.7.03154.692由 96.3.15.OGNHZ,1.2496.45.70.25z, 设计取填料层高度为 mZ8,查表，对于阶梯环填料， mhD6,158ax取 则,hD6408计算得填料
9、层高度为 8000 mm，故需分段，分为两段，每段 4000mm。2.3.3 填料层压降计算采用 Eckert 通用关联图计算填料层压降。横坐标为8035.5.VLw查表得， 189Pm纵坐标为 053.8.6950.18.272.02 LVpgu查图得 350Pa/mZ填料层压降为 28p2.4 液体分布器简要设计2.4.1 液体分布器的选型该吸收塔塔径较小 D=500mm，而多孔直管式喷淋器适用于 600mm 以下的塔，因此在本次设计中我采用多孔直管式喷淋器作为液体的喷淋装置。2.4.2 分布点密度计算按 Eckert 建议值，D=500mm 时，喷淋点密度为 285 点 ， ，因此设计取
10、喷2/m淋点为 285 点 。2/m布液点数为 20.785.56n点按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为：分布为11 道环圆孔，每道孔分布 5 个孔，实际设计布点数为 n=55 点，如图所示。9直管式液体分布器的分液点示意图2.4.3 布液计算由 204SLdngH取 .6,1m/20()Sdng1/246.59/7.036( )0.43.18.设计取 。0dm3. 辅助设备的计算及选型3.1 填料支承装置支承板是用以支承填料和塔内持液的部件。常用的填料支承板有栅板型、孔管型、驼峰型等。对于散装填料，通常选用孔管型、驼峰型支承板。设计中，为防止在填料支承装置处压降过大甚
11、至发生液泛，要求填料支承装置的自由截面积应大于 75%。在本次设计中，我选用的是孔管型支承装置。3.2 填料压紧装置为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或跳动，需在填料层上方设置填料压紧装置。填料压紧装置有压紧栅板、压紧网板、金属压紧器等不同类型。对于散装填料，可选用压紧网板，也可选用压紧栅板。设计中，为防止在填料压紧装置处压降过大甚至发生液泛，要求填料压紧装置的自由截面积应大于 70%。10在本次设计中，我选用的是压紧栅板。4.结论通过这次设计，让我学习到了很多以前没有接触过的知识。能够学习到不同方面的知识。通过这次设计，不仅能提高自己的动手能力和思维能力，同时也能够提高相关知识的运用能
12、力。5.附录5.1 主要符号说明符号 意义及单位 符号 意义及单位 填料的有效比表面积，a32/()mh填料的总比表面积， t23/填料的润湿比表面积，wa32/m填料直径， d3/mh塔径， D液体扩散系数，L 2/s气体扩散系数， sV亨利系数，EkPa填料层分段高度，hm溶解度系数，H3/()olk液体喷淋密度，U32/()mh液体质量通量，L）32/()mh气体质量通量，VU32/()mh最小液体喷淋密度，min32/()h液体质量流量，LW/kgh气体质量流量，V液相摩尔分数，x液相摩尔比X气相摩尔分数y气体摩尔比Y填料层高度，Zm11气相总传质单元高度，OGHm气相总传质单元数N气膜吸收系数GK2/()kmolhkPa液膜吸收系数，L /mh稳定系数，无因次K混合气体的平均摩尔质量VM液体体积流量，L3/h相平衡常数，无因次m筛孔数目（分布点数目） n操作压力，PPa压力降， 空塔气速， u/mh泛点气速，F32()惰性气相流量，V/kmolh脱吸因数S温度，TK塔的截面积，2泛点填料因子，1m液体的粘度，L/()kgh混合气体的粘度，V/()kgmh混合气体的平均密度，V3/k液体的密度，L 3/kgm液体的表面张力, N填料材质的临界表面张力，C/Nm空隙率，无因次
