重理工水吸收氨气填料吸收塔的课程设计(附图)

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1、重庆理工大学化工原理课程设计说明书题目：水吸收氨过程填料吸收塔设计学生班级：学生姓名：学生学号：指导教师：化学化工学院2014年06月21日目录第一章前言11.1设计任务11.2操作条件11.3工作日11.4厂址1第二章设计方案概述12.1流程说明12.2填料方式的选择22.3吸收剂的选择2第三章吸收塔的工艺计算23.1基础物性数据23.1.1液相物性数据23.1.2气相物性数据23.2物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成33.3塔径的计算33.3.1塔径的计算33.3.2泛点率校核43.3.3填料规格校核43.3.4液体喷淋密度校核53.4填料层高度计算53.4.1传质单元高度计算53

2、.4.2填料层高度的计算73.5填料层压降的计算7第四章填料塔附属高度及其附件84.1塔附属高度的计算84.2液体分布器的选择与计算84.2.1液体分布器的选择84.2.2液体分布器布液能力的计算84.3其他附属塔内件9计算结果汇总9结束语10参考文献10第一章设计任务1.1、设计任务试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（2.2×107+8.0×106）Nm3/a（约4167m3/h）。混合气体中含氨5%（体积分数），要求回收率为99%，采用清水进行吸收，吸收剂用量自定。设计基础数据：20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3.kPa)；其它物

3、性数据可查有关手册1.2、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。1.3、工作日每年300天，每天24小时连续运行。1.4、厂址重庆地区第二章设计方案概述2.1流程说明该填料塔中，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。2.2填料方式的选择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。11在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，可选用聚丙烯阶梯环填料。其基本参数如下：比表面积at：13

4、2.5空隙率：0.91湿填料因子：填料常数A:0.204K：1.75如下图：2.3吸收剂的选择根据设计要求，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。第三章吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据3.1.1液相物性数据3.1.2气相物性数据混合气体平均摩尔质量：混合气体平均密度：混合气体粘度近似空气黏度：113.2物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成20℃，101.3Kpa下氨气在水中的溶解度系数相平衡常数：进塔气相摩尔比：出塔气相摩尔比：对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：混合气体流量：进塔惰性气体流量：吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小

5、液气比可按下式计算：取操作液气比为最小液气比的1.8倍，可得吸收剂用量为：根据全塔物料衡算式:3.3塔径的计算3.3.1塔径的计算对于散装填料，其泛点率的经验值=0.5~0.85气相质量流量：11液相质量流量：聚丙烯阶梯环：填料常数A:0.204K：1.75利用贝恩（Bain）—霍根（Hougen）关联式计算泛点气速。=A-K即：=-0.4792解得：取塔径：圆整塔径后D=0.7m3.3.2泛点率校核：(在允许范围内)符合要求3.3.3填料规格校核：符合要求3.3.4液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：11查手册得：经过以上校核可知，填料塔直径选用D=700mm合理。3.4填料层高度计算3.

6、4.1传质单元高度计算273K，101.3kpa下，氨气在空气中的扩散系数.由,则293K，101.3kpa下，氨气在空气中的扩散系数=0.0792/h293K，101.3kpa下，氨气在水中的扩散系数=(查化工原理附录)脱吸因数为：气相总传质单元数为：==8.4670传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：液体质量通量为:气体质量通量为kg/(m2.h)查表=33dyn/cm=42768011故=0.3485气膜吸收系数：液膜吸收系数：查表得=1.45故0.7977>0.5以下公式为修正计算公式：11则由3.4.2填料层高度的计算取活动系数为1.5故取填料层高度为：4m查文献[2]145页散

7、装填料分段高度推荐值查得：塑料阶梯环h/D8～15取h/d=8得h=8700=5600m计算得填料层高度为4000mm，故不需分段。3.5填料层压降的计算填料层压降:气体通过填料层的压降采用Eckert关联图计算。横坐标为：纵坐标为：11查[2]表5-18得：=116查[2]图5-21得：填料层压降：第四章填料塔附属高度及其附件4.1塔附属高度的计算塔上部空间高度可取1.5m,塔底液相停留时间按5min考虑,