化工机械基础填料塔设计方案

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1、化工机械基础填料塔设计方案1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介1.1任务及操作条件①混合气(空气、NH3)处理量：2600；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。1.2填料的选择塔填料是填料塔的核心构件，它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面，其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面积越大，气液分布也就越均匀，传质效率也越高，它与塔内件一起决定了填料塔的性质。因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。塔

2、填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100℃以下使用。设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯DN50阶梯环填料。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/

3、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25385025×17.5×1.438×19×150×30×1.5228132.5114.20.900.910.9278150027200998097.857.576.8313175.6143.124012080277676×37×389.950.929342068.4112722.工艺尺寸计算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，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查的，20℃水的

4、有关物性数据如下：密度：ρ1=998.2Kg／m3粘度：μL=1.005mPa·S=0.001Pa·S=3.6Kg／（m·h）表面张力：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：MVM=ΣyiMi=0.070×17+0.930×29=28.16混合气体的平均密度：ρvm==100×28.16／(8.314×293)=1.166Kg／m3混合气体的粘度

5、可近似取为空气的粘度，查手册的20℃空气的粘度：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：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：2.1.4物料衡算27进塔气相摩尔比：Y1==0.070／（1—0.070）=0.075出塔气相摩尔比：Y2=Y1（1—φ）=0.075×（1—0.998）=0.00015进塔惰性气相流量：

6、V=2600／22.4×273／（273+20）×（1—0.070）=100.6Kmol／h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，则（）min=（0.075—0.00015）／[0.075／(0.756—0)]=0.762取操作液气比为最小液气比1.8倍，则=1.8×0.762=1.354，因此L=1.372×100.6=138.02Kmol／h由全塔物料衡算得：V（Y1—Y2）=L（X1—X2），得X1=100.6×(0.075—0.00

7、015)／138.02=0.054562.2填料塔的工艺尺寸的计算2.2.1塔径的计算混合气体的密度：塔径气相质量流量为：=2600×1.166=3032Kg／h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:=138.02×18.02=2512㎏/h27塑料阶梯环特性数据据如下用贝恩—霍根关联式计算泛点气速：=查表得比表面积：=114.2m2/m3,A=0.204,K=1.75，=0.927，得：=—0.610因此计算得：=3.93m/s取u=uF=1×4.23m/s=3.93m/s由D==[（4×2600／3600）／（3.1

8、4×3.93）]0.5=0.484m圆整塔径，取 D=0.5m（常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200）8泛点率校核:u=2600／3600／(0.785×0.52)=3.68m／s3.68／3.93×100％=93.60％（在