水吸收氨过程填料吸收塔的设计.doc

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 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）：.处理能力：34225m3/h混合气体 .设备型式：填料吸收塔.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0.02%，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，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；液体分布器简要设计；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。 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. 绘制液体分布器布液点示意图。3主要参考文献：1 陈敏恒，丛德兹等. 化工原理(上、下册)(第二版). 北京：化学工业出版社，20002 时钧，汪家鼎等. 化学工程手册，北京：化学工业出版社，1996年3 上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 北京：化学工业出版社，19864 柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，19954课程设计工作进度计划：序号起 迄 日 期工 作 内 容12010-1-2至2009-1-3对题目进行初步设计，查阅相关资料及收集数据22010-1-3至2010-1-4对设计进行修改并计算设计过程32010-1-4至2010-1-7完成设计题目相关任务书、说明书及结果表42010-1-7至2010-1-8检查设计题目的数据并完善相关任务书、说明书主指导教师日期： 年 月 日- 2 -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 2010年 1 月 4日 系 别 食品科学系 专 业 生物工程 班 级 1 班 姓 名 周 浪 指导教师 王步江 2010 年 1 月 4 日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 6（七）液体分布器简要设计 61.液体分布器的选型 62.分布点密度计算 73.布液计算 7（八）计算结果列表 8三设计体会 8四参考文献 8一、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，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。本次题目要求设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为341300，其中含氨为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。操作条件：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，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；液体分布器简要设计；绘制吸收塔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。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，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂，且不作为产品，故采用纯溶剂。（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散装填料。在塑料散装填料中，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。（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。由手册查得，20时水的有关物性数据如下：密度为 粘度为 表面张力为 在水中的扩散系数为 2.气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 混合气体的平均密度为 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20空气的粘度为 查手册并计算得在空气中的扩散系数为 3.气液相平衡数据由题目已经20下氨在水中溶解度系数为 则常压下20时在水中的亨利系数为 相平衡常数为 （四）物料衡算进塔气相摩尔比为 出塔气相摩尔比为 进塔惰性气体流量为 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 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 由题意知，操作液气比为 （五）填料塔的工艺尺寸的计算1.塔径计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速。气相质量流量为 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 Eckert通用关联图的横坐标为 查通用关联图得查散装填料泛点填料因子平均值表得 取 由 圆整塔径，取泛点率校核：填料规格校核： 液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为 查常用散装填料的特性参数表得 经以上校核可知，填料塔直径选用合理。2.填料层高度计算 脱吸因数为 气相总传质单元数为 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 查常见材质的临界便面张力值表得液体质量通量为 气膜吸收系数由下式计算： 气体质量通量为 液膜吸收系数由下式计算： 由 ，查常见填料的形状系数表得 则 由 ，得 则 由 由 设计取填料层高度为 查表得，对于阶梯环填料，取 ，则 计算得填料层高度为10000mm，故不需分段。（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 查散装填料压降填料因子平均值表得 纵坐标为 查埃克特通用关联图得 填料层压降为 （七）液体分布器简要设计1.液体分布器的选型该吸收塔液相负荷较小，而气相负荷相对较大，故选用槽式液体分布器2.分布点密度计算按Eckert建议值，时，喷淋点密度为，因该塔液相负荷较小，设计取喷淋点密度为布液点数为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：二级槽共设七道，在槽面开孔，槽宽度为80mm，槽高度为210mm，两槽中心矩为340mm。分布点采用三角形排列，实际设计布点数为n=5086点示意图如下图所示 槽式液体分布器二级槽的布液点示意图3.布液计算由 取 设计取（八）计算结果列表操作压力常压Y10.0526操作温度20Y20.0002工作介质变换气，水X10.0524填料形式阶梯环X20.0000塔径1800mm填料层压降39240Pa填料高度10000mm布液点数5086d033mm三、设计体会经过了一周多时间的课程设计，现在终于完成了这次的课程设计要求，现在终于有了一点的心得。在本学期，我们学习了化工原理这一课程，化工原理是化学工程专业的一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理为主的操作过程，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。这次我的课程设计题目是水吸收氨过程填料塔的设计，这是关于吸收中填料塔的设计。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。四、参考文献1.陈敏恒，丛德兹等. 化工原理(上、下册)(第二版). 北京：化学工业出版社，20002.时钧，汪家鼎等. 化学工程手册，北京：化学工业出版社，1996年3.上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 北京：化学工业出版社，19864.柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，1995- 8 -