清水吸收填料吸收塔的设计书

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1、清水吸收填料吸收塔的设计书1．概述气体吸收是利用气体在液体中的溶解度差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。用于吸收的设备类型很多，如我们常见的填料塔、板式塔。填料塔是气液成连续性接触的气液传质设备。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。当填料层较高时就可以通过分段来减少“壁流”现象的影响。2.设计方案的确定1.2.1设备方案的确定及论证确定设计方案是课程设计的首要步骤，设计方案的确定要从技术上和经济上进行综合

2、论证。填料塔具有结构简单、容易加工、生产能力大、压降小、吸收效果好、操作弹性大等优点，所以在工业吸收操作中被广泛应用。在本次课设中，要求用清水吸收氨气，且氨气含量较高，故选用填料塔。填料的选择见1.4。1.2.2流程方案由于氨气属于易溶气体，设计条件中氨气含量较高，逆流操作适用于平均推动力大的吸收，吸收剂利用率高，完成一定分离任务所需的传质面积小，故选为逆流操作。但吸收剂用量特别大时，逆流容易引起液泛，所以需要通过调节液体流量来控制。1.2.3吸收剂的选择本次课设的题目中，已给出吸收剂清水，对于吸收空气氨气混合

3、气体选用清水有如下优点：1.溶解度大；2．选择性好；273.挥发度低；4.吸收剂具有较低的黏度，且不易产生泡沫；5.对设备腐蚀性小，无毒；6.价廉、易得、化学稳定性好，便于再生，不以燃烧。1.3填料的选择1.3.1吸收过程对填料选取的要求填料的选择要根据以下几个方面来考虑：1.比表面积要大，有较高的传质效率；2.能提供大的流体通量；3.填料层的压降小；4.填料的操作性能好5.液体的再分布性能要好；6.要有足够的机械强度；7.价格低廉，稳定性好。1.3.2填料的选择填料的选取包括确定其种类、规格、及材质等1.3.

4、2.1填料的种类颗粒填料般为湿法乱堆或干法乱堆的散装填料，其中常用的包括拉西环、鲍尔环、阶梯环等；规整填料是由若干形状和几何尺寸相同的单元组成的填料，以整砌方式装填在塔内，主要有波纹填料、格栅填料、绕卷填料等。1.3.2.2填料的尺寸一般所选填料的尺寸小于75mm。径比D/d有一个下限值（一般为10），若径比低于此下限值时，塔壁附近的填料层空隙率大而不均匀，气流易走短路、液体壁流加剧。1.3.2.3填料的材质常用的填料材质为金属，陶瓷和塑料等。金属主要有碳钢，不锈钢，铝和铝合金，低碳合金钢等。塑料材质主要有聚乙

5、烯，聚氯乙烯，聚丙烯和其他工程塑料等。但塑料材质的耐温低和润湿性较差，故多用于操作温度较低的吸收，水洗等操作，不能用于精馏。陶瓷材料耐腐蚀性，耐湿性强，价格便宜，但容易破碎。27由于规整填料在装卸、清理时相对困难，且造价也高，所以选择颗粒填料。要进行不同种类填料吸收效果的比较，为了使它们具有可比性，所以选用两种外径相同的填料；根据氨水具有腐蚀性这一特点，吸收过程中对机械强度要求不高，而陶瓷具有较好的耐腐蚀性，节省资金投入，故选用陶瓷材质的填料。由于不知道径比，所选填料外径不应太太,填料的尺寸大了，效率就变低.一

6、般50mm以上的大填料，虽然成本合算，但通量的提高不能补偿成本的降低,常用在大塔中.据此，初步选用50mm外径的填料。在此设计中是常压，温度较低，选取的两种陶瓷材质的填料特性见下表：填料种类规格(mm)比表面积a(m/m)空隙率ε填料个N(/m)堆密度(kg/m)填料因子φ陶瓷拉西环50×50×4.5930.816×10457205陶瓷鲍尔环50×50×4.51100.816×10457130二工艺计算2.1概述整个工艺计算过程包括以下几点：1.确定气液平衡关系2.确定吸收剂用量及操作线方程3.准备计算所需的物

7、性参数4.填料的选择5.确定塔径及塔的流体力学性能计算6.填料层高度的计算2.1气液平衡关系27由于原料气组成中，氨气占45%，含量较高，用清水吸收时会产生明显的热效应，使塔内温度显著升高，对气液平衡关系和吸收速度产生明显影响，属于非等温吸收。在逆流吸收塔中气液平衡关系是温度的函数，温度升高，平衡关系便要改变，所以，在这种情况下不能再利用亨利定律，应重新按照非等温吸收的热衡算，根据液相浓度和温度的变化情况，定出实际的平衡关系。非等温吸收的热效应主要包括：吸收质与吸收剂混合时产生的混合热，即溶解热。气体溶解时由气

8、态转变为液态时放出的潜热。化学反应热。物理吸收计算中只考虑溶解热，溶解热分为积分溶解热和微分溶解热。在吸收过程中所用的吸收剂量很大，液相浓度一般变化较小，于是混合热可考虑为微分溶解热。在假定非等温吸收的平衡关系时，为简化计算，通常做如下三点假设：忽略热损失。忽略吸收剂带走的热量。忽略气相带走的热量。以上三点假设使溶解热全部用于液相温度升高。就全塔而言，由塔顶到塔底的浓度及温度变化较大，