吸收氨过程填料塔的设计

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1、浙学宁波理工学院过程工程原殛礫程殺针题目3.8万NnWh氨气吸收塔设计姓名王兴江学号3090501028专业班级化学T•程与丁艺091班指导教师张艳辉学院生物与化学工程分院完成日期过程原理课程设计任务书1•设计题目：吸收氨过程填料塔的设计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3.8万NmVh,其中含氨为5.2%（体积分数）,要求塔顶排放气体中含氨低于0.025%（体积分数）。2.操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度20°C3.工作日每天24小时连续运行。4.厂址宁波地区5.设计内容（1）吸收塔的物料衡算；（2）吸收塔的工艺尺寸计算；（3）填料

2、层压降的计算；（4）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸的计算；（6）绘制生产工艺流程图；（7）绘制吸收塔设计图；（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。6.设计基础数据20°C下氨在水中的溶解度系数为H=0・725knwl/（m3・kPa）。附：设计说明书的目录目录1设计方案简介2工艺计算2.1基础物性数据2.2填料塔的工艺尺寸的计算2.2.1塔径的计算2.2.2填料层高度计算2.2.3填料层压降计算2.2.4吸收塔接管口径的计算3辅助设备的计算及选型4设计一览表5对本设计的评述6参考文献7主要符号说明8附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计图）1•设计方案简介：

3、工程概况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3.8万Nn?/h,其屮含氨为5.2%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.025%（体积分数）。1.1吸收剂的选择用填料吸收塔吸收空气屮的氨气，选择用水作为吸收剂，由于水的化学性能稳定，选择性好，且对氨气的吸收性较好，不用后处理，且厂址在宁波沿海地区，水资源和对丰富，廉价易得，符合吸收过程对吸收剂的基本耍求。1.2吸收流程的确定由于使用填料塔吸收，填料塔内有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流而上，气液接触，进行传质传热。所以采用逆流操作过程，能满足气液接触和传质过程的要求，有

4、助于吸收。1.3操作的温度和压力由于大处理量氨气，且是低浓度，水对氨气在常温，常压下吸收效果好，不需要进行高温，加压，造成成本的相对增加。所以操作在常压，20°C进行R卩可。1.4塔填料的选择釆用散装填料，并使用综合性能较好的金属环矩鞍填料，而且工业应用普遍，实践性能好。对于本吸收，由于吸收量大，估计所需的塔径较大，塔高也较高，环矩鞍无论在直径比上，还是填料分段高度上都有很好的选择性。1.5填料规格的选择参照《化学工程手册》，选择公称直径为76mm的金属环矩鞍。主要特性如下：比表面积a=57.6m2-皿-彳空隙率三=97%干填料因子0=63m"11.6初步的流程图2•工艺计

5、算2.1基础物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可取纯水的物性数据。混合气体的黏度可取为空气的黏度。混合气体处理量为3.8万Nm3/h,和当于20°C处理量为4.1万m3/h。空气和水的物性常数如下:空气://=1.81xlO-5Pas=0.065kg・h)p-1.2O5^/m3水:pL=998.2kg/m5“/=100.4x10_5Pa•s查表知,20°C下氨在水中的溶解度系数H=0.125kmol/(m^kpa)亨利系数，骯相平衡常数Em=—PPl998.2HMcP0.725xl8.02xl01.3-进塔气相摩尔比为：Yl=(J：爲=0.0549出塔气相摩尔比为：丫

6、2=鬻

7、

8、=2.637X10-4对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：X2=0(清水)混合气体的平均摩尔质量为:M=0.052x17+(1-0.052)x29=28.376混合气体流量：4.1x10°x竺x丄=1695.7kmol/h29322・^L混合气体流量:V=1695.7x(1-0.052)=1607.6kmol/h最小液气比:Y1-Y2--X2mXI_l/（ri—Y2）=L0.0549—2.637x10"40.750x1.5=0.0486液气比紀1808.5X1841000X1.183=0.6712.2填料塔的工艺尺寸的计算221塔径的计算混合气体的密度:PM101

9、.3x103x28.376xIO"3Pg=丽8.314x293=1.180/c^/m3采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度:log^-x^x^x/z0-29£3Pl（1808.5x18*25=0.204一1.75x—__——41000x1.183//1.183125x-=-0.442998.2/2"f%Pgaq—x-

10、x—x“°・2=0.3614g邸PluF=6.89m/s=0.750_0.0549-0.0002637=0.0549-U0.754取实际液气比为最小液气比的1・5倍，则可得吸收剂用量为:L