化工原理课程设计--填料吸收塔的设计

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1、化工原理课程设计(清水吸收氨气)《化工原理》课程设计填料吸收塔的设计学院南华大学船山学院专业制药工程班级10级姓名龙浩学号20109570111指导教师王延飞2012年11月25日化工原理课程设计(清水吸收氨气)1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介任务及操作条件①混合气(空气、NH3)处理量：1000；②进塔混合气含NH37%(体积分数)；温度:20℃；③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃；④NH3回收率：96%；⑤操作压力为常压101.3kPa。1设计方案的确定用水吸收氨气属于等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。因用水做座位吸

2、收剂，且氨气不作为产品，股采用纯溶剂。该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。2填料的选择对于水吸收氨气的过程，操作温度计操作压力较低。工业上通常是选用塑料散装填料。在塑料散装中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，见下图：根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。化工原理课程设计(清水吸收氨气)设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯DN50阶梯环

3、填料。国内阶梯环特性数据材质外径d，mm外径×高×厚d×H×δ比表面积at，m2/m3空隙率ε，m3/m3个数n，个/m3堆积密度ρp，kg/m3干填料因子at/ε3，m-1填料因子Φ，m-1塑料2538507625×17.5×1.438×19×150×30×1.576×37×3228132.5114.289.950.900.910.9270.92981500272009980342097.857.576.868.4313175.6143.1112240120807252.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

4、物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查的，20℃水的有关物性数据如下：密度为ρ1=998.2Kg／m3粘度为μL=1.005mPa·S=0.001Pa·S=3.6Kg／（m·h）表面张力为σL=72.6dyn／cm=940896Kg／h2氨气在水中的扩散系数：DL=1.80×10-9m2/s=1.80×10-9×3600m2/h=6.480×10-6m2/h2.1.2气相物性的数据混合气体平均摩尔质量为MVM=ΣyiMi=0.101×17+0.899×28=26.889混合气体的平均密度为化工原理课程设计(清水吸收氨气)ρvm==101.3×

5、26.889／(8.314×293)=1.116Kg／m3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的20℃空气的粘度为μV=1.81×10—5Pa·s=0.065Kg／（m·h）查手册得氨气在20℃空气中扩散系数为Dv=0.189cm2/s=0.068m2/s2.1.3气液相平衡数据20下氨在水中的溶解度系数：,常压下20℃时亨利系数：=998.2／(0.725×18.02)=76.40Kpa相平衡常数为溶解度系数为2.1.4物料衡算进塔气相摩尔比为Y1==0.101／（1—0.101）=0.11235出塔气相摩尔比为Y2=Y1（1—φ）=0

6、.11235×（1—0.9996）=0.000045进塔惰性气相流量为V=1000／22.4×273／（273+20）×（1—0.101）=34.29Kmol／h化工原理课程设计(清水吸收氨气)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；（）min=对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0（）min=（0.11235—0.000045）／[0.11235／(0.754—0)]=0.753取操作液气比为最小液气比1.8=1.8×0.753=1.355L=1.355×34.29=46.516Kmol／hV（Y1—Y2）=L（

7、X1—X2）X1=34.29×(0.11235—0.000045)／46.516=0.082785填料塔的工艺尺寸的计算1)塔径的计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速塔径气相质量流量为=1000×1.103=1103Kg／h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:=46.516×18.02=838.218㎏/hEckert通过关联图的横坐标为化工原理课程设计(清水吸收氨气)圆整塔经，取D=0.8m泛点率校核：填料规格校核：即化工原理课程设计(清水吸收氨气)取泛点率为0.8取u=0.8uF=0.8×3.017m/s=2.41m/sD==[（

8、4×1000／3600）／（3.14×2.41）]0.5=0.38m圆整后取2.泛点率校核：（在0.5到0.85范围之间）3.填料规格校核：4.液体喷