1、化工原理课程设计任务书设计题目： 水吸收氨过程填料吸收塔的设计 系 别： 食品科学系 专 业： 食品科学与工程专业 学生姓名： 学 号: 起迄日期： 2016 年 12 月 19 日2016 年 12 月 21 日指导教师： 教研室主任： - 1 -化工原理课程设计任务书1课程设计的内容和要求（包括原始数据、技术要求、工作要求等）：1 .处理能力：14222m 3/d 混合气体 .设备型式：填料吸收塔2 .操作条件： 混合气体含氨量为 5%，塔顶排放气体中含氨量低于 0.22%，采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的 1.5 倍。操作压力：常压操作温度：20填料类型：选用聚丙烯阶梯环填料，
2、填料规格自选。每年按 300 天计，每天 24 小时连续运行。厂址：天津地区。设计要求：吸收塔的物料衡算；吸收塔的工艺尺寸设计；填料层压降的计算；绘制吸收塔计算结果列表；对设计过程的评述和有关问题的讨论。设计基础数据20下氨在水中的溶解度系数为 。 20.75/()HkmolPa- 2 -化工原理课程设计任务书2对课程设计成果的要求包括图表、实物等硬件要求：1. 设计出满足课程设计要求的填料吸收塔。2. 制作相关的任务书、说明书及设计结果表。3主要参考文献：1 柴诚敬等. 化工原理(上、下册)(第二版). 北京：高等教育出版社，20022 时钧，汪家鼎等. 化学工程手册，北京：化学工业出版社，
3、1996 年3 柴诚敬，贾邵义. 化工原理课程设计. 天津：天津大学出版社，2002 年 8 月4课程设计工作进度计划：序号 起 迄 日 期 工 作 内 容1 2016-12-19 对题目进行初步设计，查阅相关资料及收集数据2 2016-12-20 对设计进行修改并计算设计过程3 2016-12-21 完成设计题目相关任务书、说明书及结果表主指导教师 日期： 2016 年 12 月 19 日天津农学院课程设计说明书设计名称 化工原理课程设计 设计题目 水吸收氨过程填料吸收塔设计设计时间 2015 年 12 月 19 日 系 别 专 业 班 级 姓 名 指导教师 2016 年 12 月 19 日
4、化工原理课程设计说明书目 录一.设计方案简介 1二.设计计算 2（一）设计方案的确定 2（二）填料的选择 2（三）基础物性数据 21.液相物性数据 22.气相物性数据 23.气液相平衡数据 2（四）物料衡算 3（五）填料塔的工艺尺寸的衡算 31.塔径计算 32.填料层高度计算 4（六）填料层压降计算 5（七）计算结果列表 6三设计体会 6一、设计方案简介：塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备，根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。在正常操作下，气相为分散相，
5、液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上流动，气液两相密切接触进行传质与传热。在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。蒸馏过程多选用板式塔，而吸收过程多选用填料塔。二、设计计算：（一）设计方案的确定用水吸收 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收3NH流程。因用水作为吸收剂，且 不作为产品，故采用纯溶剂。3（二）填料的选择对于水吸收 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料3散装填料。在塑料
6、散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用聚丙烯阶梯环填料。38ND（三）基础物性数据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。13由手册查得，20时水的有关物性数据如下：密度为 =998.2kg/m 3粘度为 =0.001pas=3.6kg/m h表面张力为 z=72.6dyn/cm=940896kg/h220NH 3:H = 0.725kmol/m3kpa20NH 3: 627.410/lDm20NH 3: 98Vh2.气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为04.289.0178.iMmy混合气体的平均密度为330.2.4.6VPRT混合气体的粘度可近似
7、取为空气的粘度，查手册得 20空气的粘度为.68/()Vkgmh3.相平衡数据由手册查得，常压下 20时氨气在水中的亨利系数为17.3EPa20下氨在水中的溶解度系数为: 20.75/()HkmolPa相平衡常数为6.07531mP溶解度系数为 2./()HkolPa(四) 物料衡算进塔气相摩尔比为 087-1yY21出塔气相摩尔比为 21(-).2进塔气体混合流量为: 473591.6/.kmolh进塔惰性气相流量为：591.6(0.)2./Vl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20X12min0.87
8、-.20.734/5YLVX 取操作液气比为 minL()1.5).07341.9V6268121()()YX.8.0.707345(五)填料塔的工艺尺寸的计算1.采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 142.61583/vwkgh液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 8.7049/LEckert 通用关联图的横坐标为 0.50.516()()2338LVw查图 5-21 得20.246FVLug查表 5-11 得 1-43mF0.2 0.25.3469.81431/LFVgu ms取 .7/s由 4142/3601.274SDu圆整塔径，取 。m泛点率校核：214360
9、.973/.785.ums（在允许的范围之内）9.1.F填料规格校核： 1028d5D液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为 3min()0.8/WLh查附录五得 2314./ta32minin()0.814.296/WtULamhin29/.75.U经以上校核可知，填料塔直径选用 D=1200mm 合理。2.填料层高度计算 *10.3.70.58YX22m脱吸因数为 0.7536.20.841VSL气相总传质单元数为*12()OGYNInS0.58-.64.6410.8I79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 Lt tUag
10、查表 5-13 得 23/7680/Cdyncmkgh液体质量通量为 22149./0.5.LU 20.750.1-0.5 0.22868965.417-exp()()()()39486871wt .92气漠吸收系数由下式计算： 0.71/3.3()()()VVtVGtUDkRT气体质量通量为 2214.6730138.5kg/.85V mh1.739.04.0698k.69G20.1kmol/hkpa液漠吸收系数由下式计算： 2/31/21/3.95()()()LLLLWUgkD 812 1- 33 26986. .3.700.14.20. 9.2987340 .293m/h由 ，查表得 :
11、 1.GWka.45则 1.GWk1. 30.519.643.2457koml/()hkpa.1LWka0.4.22/67.15Fu由 ，得, 1.4, 2.9.(0)1.6(05)GGLLF Fukakaka, . 3.567-574.oml/()hp2.,k12.-12.64/L 则 ,GLakHa311.62koml/0.34.725.4hkpa由 OGYGVHKaP256.00.85m.741371.由 96.47OGZHN,1.2564785.0251z, 设计取填料层高度为 ,0Zm查表，对于阶梯环填料， mhD6,158ax取 则8,hD12096计算得填料层高度为 10000
12、mm，故需分段，分为四段，每段 2500mm。（六）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 035.5.VLw查表得， 189Pm纵坐标为 053.894.05716.8.927202 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 ， ，因此设计取喷2/m淋点为 285
13、 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 1-1 所示。图 1-1 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 。0dm三设计体会在这个课程设计过程当中，我们综合地运用了我们所学习过的流体力学，吸收等方面的化工基础知识，设计了一款可应用于吸收氨的填料塔。当中我感触最深的便是实践联系理论的重要性，当遇到实际问题时，只要认真思考，用所学
14、的知识再一步步探索，是完全可以解决遇到的一般问题的。这次的课程设计内容包括工艺流程的设计，塔板结构的设计，数据的校验。目的主要是使我们对化学工艺原理有一定的感性和理性认识；对水吸收氨等方面的相关知识做进一步的理解；培养和锻炼我们的思维实践能力，使我们的理论知识与实践充分地结合，做到不仅具有专业知识，而且还具有较强的实践能力，能自主分析问题和解决问题。在设计的过程当中，有很多数据设计出来不一定能如人意，有些要反复试算很多遍，很能考验耐性。有些人可能会为了美观或省事而在图上面改数据或者采用跟计算不一致的画法，但是本人认为，应当实事求是，该是怎样的就怎么样。毕竟这是一个训练的过程，如果我们都不抱着实事求是的态度的话，那么这个训练的意义就没有那么大了。整个设计的过程绝大部分数据都是有书可查，有标准可参照的。
