水吸收氨填料吸收塔设计带图.doc

1.1设计任务书01.2吸收工艺流程的确定21.3 物料计算21.4 平衡曲线方程31.5 塔径计算31.6 填料层高度计算51.7 填料层压降计算81.8 填料吸收塔的附属设备81.9 主要符号说明10计任务书（1） 题目含氨为5%（体积分数，下同）的混合气体, 处理量为4000m3/h, 采用清水进行吸收, 氨的回收率90%，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍. (均为体积分数).,（2）设计任务和操作条件:(1)操作压力 常压。(2)操作温度 20(3)年工作300天,每天24小时运行.（3） 填料类型 聚丙烯阶梯环填料,规格自选.（4）设计内容(1)吸收塔的物料衡算(2)填料层压降的计算(3)液体分布器的简单设计(4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算(5)绘制分布器施工图(6)对本设计进行评述（5）基础数据20下氨在水中的溶解度系数H为0.725Kmol/( m3. kpa)1.2吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程流程如下。1.3 物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量 4000（） 166.38kmolh混合气中氨量166.380.5 83.19 kmolh 1414.23kgh混合气中空气量166.38-83.19 =83.19kmolh2412.51kgh(2)混合气进出塔的（物质的量）组成=0.05=0.05*0.01=0.0005（3）混合气进出塔（物质的量比）组成Y1=0.0526Y2=0.00051.4 平衡曲线方程 查表知:20时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa; m = = = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls 由操作线方程知:当Y10.0526时,X1*=0.0192,计算最小吸收剂用量=166.380.95428.91kmolh取安全系数为1.5，则Ls1.5428.91=643.36kmolh = 11580.44kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度= 158.06= 0.000711.5 塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20)，101.325kPa（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速有关数据计算塔底混合气流量VS570.519.2589.7kgh吸收液流量L1451.7kgh进塔混合气密度1.206kg (混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度998.2kg/吸收液黏度1.005 mPas经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。查化工原理教材附录可得，其填料因子=175，比表面积132.5关联图的横坐标值 ()1/2=()1/2 =0.086由图1查得纵坐标值为0.15 即0.2=0.15求得液泛气速=2.64m/s(2)操作气速 取u0.60.62.64 1.58 m/s(3).塔径= 0.335 m=335mm取塔径为0.4m(400mm)(4)核算操作气速U=1.11m/s 8，满足阶梯环的径比要求。(6)喷淋密度校核取= 0.08/(mh)最小喷淋密度= 0.08132.510.6 /(m2h)因 11.6/(mh) 故满足最小喷淋密度要求。图1 通用压降关联图1.6 填料层高度计算(1)传质单元高度计算本设计采用恩田式计算填料润湿面积aw作为传质面积a，依改进的恩田式分别计算及，再合并为和。列出备关联式中的物性数据气体性质(以塔底20，101.325kPa空气计)：1.206 kg/ (前已算出)；0.0181 (查附录)；198液体性质998.2 kg/；1.005Pas；=1.344,72.6Nm(查化工原理附录)。气体与液体的质量流速：LG=3.21VG=1.30DN38mm聚丙烯阶梯环(乱堆)特性：38mm; 132.5;=3310-3 N/m; 有关形状系数，=1.45（阶梯环为开孔环）依式=-1.45（）0.75（）0.1（）-0.05（）0.2=0.683故=0.683132.5=90.5依式KL=0.0095()2/3()-1/2()1/3=0.0095()2/3()-1/2()1/3=1.1710-2 m/s依式kG= 0.237()0.7()13()= 0.237 ()0.7()1/3()=8.110-6kmol/(m2SkPa)故=8.190.5=1.110-3 (m/s)=1.1710-290.5=1.23m/s(2)计算 ，而，H=0.725kmol/() =求得: =1.0910-3=1.0910-3101.3=0.11 (3)计算=0.40m(4)传质单元数计算=-m=0.0574-2.7370.014=0.019=2.29610-4=0.010NOG=5.573所以:z=NOG=0.45.573=2.23m取安全系数1.2， 则完成本设计任务需DN38mm聚丙烯阶梯环的填料层高度z122.23=2.28m。1.7 填料层压降计算之前计算得:空塔气速u=1.11m/s 横坐标值:0.086纵坐标值: ()(1.005) 0.2=0.027查图1得 P/z=199.81=186.4Pa/m 填料全塔填料层压降 =2.28186.4=425Pa1.8 填料吸收塔的附属设备1、填料支承板分为两类：气液逆流通过平板型支承板，板上有筛孔或栅板式;气体喷射型，分为圆柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。2、填料压板和床层限制板在填料顶部设置压板和床层限制板。有栅条式和丝网式。3、气体进出口装置和排液装置填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mm直径以下的小塔，可使进气管伸到塔中心位置，管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对1.5m以下直径的塔，管的末端可制 成下弯的锥形扩大器。气体出口既要保证气流畅通，又要尽量除去夹带的液 沫。最简单的装置是除沫挡板（折板），或填料式、丝网式除雾器。液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分布器；且填料层不高，可不设液体再分布器。 排管式液体分布器简单设计如下:取孔径=5mm,孔径系数=0.6;取开孔上方液位高度H=1/6D=0.067m ; 由公式得开孔数 n=34.23/0.012=2950;1.9 主要符号说明E亨利系数， 气体的粘度， 平衡常数 水的密度和液体的密度之比 重力加速度， 分别为气体和液体的密度，分别为气体和液体的质量流量，气相总体积传质系数， 填料层高度， 塔截面积，气相总传质单元高度， 气相总传质单元数以分压差表示推动力的总传质系数，单位体积填料的润湿面积以分压差表示推动力的气膜传质系数，溶解度系数，以摩尔浓度差表示推动力的液摩尔传质系数，气体常数， 溶质在气相中的扩散系数， 水吸收氨填料吸收塔工艺设计图09.6.509.6.5