填料吸收塔设计说明.doc

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1、《化工原理课程设计》报告填料吸收塔的设计年级2008级专业化学工程与工艺设计者姓名刘国雄设计单位西北师范大学化学化工学院完成日期2010年11月25日水吸收氨填料吸收塔设计目录1.1设计任务书01.2吸收工艺流程的确定21.3物料计算21.4平衡曲线方程31.5塔径计算31.6填料层高度计算51.7填料层压降计算81.8填料吸收塔的附属设备81.9主要符号说明101.1设计任务书（1）题目含氨为5%的混合气体,处理量为500m3/h,尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小用量的1.5倍.(均为体积分数).,（2）设计任务和操作条件:(1)操作压力常压。(2)

2、操作温度20℃(3)年工作300天,每天24小时运行.（3）填料类型聚丙烯阶梯环填料,规格自选.（4）设计内容(1)吸收塔的物料衡算(2)填料层压降的计算(3)液体分布器的简单设计(4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算(5)绘制分布器施工图(6)对本设计进行评述（5）基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为0.725Kmol/(m3.kpa)1.2吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。1.3物料计算(l).进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝500（）×＝20.80kmol／h混合气中氨量＝20.80×0.543＝1.129kmol／h＝19.

3、2kg／h混合气中空气量＝20.80-1.129=19.671kmol／h＝570.5kg／h(2)．混合气进出塔的（物质的量）组成==0.05430;（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成Y1==0.0574Y2=(1-)=0.0574×=0.(以塔顶排放气体中氨含量0.02%计)1.4平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;m===2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y1＝0.0574时,X1*=0.021,计算最小吸收剂用量=19.671×＝53.77kmol／h取安全系数为1.5，则Ls＝1.5×

4、53.77＝80.65kmol／h=1451.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度=19.671×=0.0141.5塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速①有关数据计算塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h吸收液流量L`＝1451.7kg／h进塔混合气密度＝×＝1.206kg／(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度＝998.2kg/吸收液黏度＝1.005mPa·s经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。查《化工原理》教材附录可得，其填料因子=175，比表面积＝13

5、2.5②关联图的横坐标值()1/2=()1/2=0.086③由图1查得纵坐标值为0.15即0.2=0.15求得液泛气速=2.64m/s(2)．操作气速取u＝0.6＝0.6×2.64＝1.58m/s(3).塔径==0.335m=335mm取塔径为0.4m(＝400mm)(4)．核算操作气速U==1.11m/s<(5)．核算径比D/d＝400/38＝10.5>8，满足阶梯环的径比要求。(6)．喷淋密度校核取=0.08/(m·h)最小喷淋密度=0.08×132.5＝10.6/(m2·h)因＝＝11.6/(m·h)>故满足最小喷淋密度要求。图1通用压降关联图1.6填料层高度计算(1)．传质

6、单元高度计算本设计采用恩田式计算填料润湿面积aw作为传质面积a，依改进的恩田式分别计算及，再合并为和。①列出备关联式中的物性数据气体性质(以塔底20℃，101.325kPa空气计)：＝1.206kg/(前已算出)；＝0.0181×(查附录)；＝1．98×液体性质＝998.2kg/；＝1.005×Pa·s；=1.344×,＝72.6×N／m(查化工原理附录)。气体与液体的质量流速：LG`==3.21VG`==1.30DN38mm聚丙烯阶梯环(乱堆)特性：＝38mm;＝132.5;=33×10-3N/m;有关形状系数，=1.45（阶梯环为开孔环）②依式={-1.45（）0.75（）0.

7、1（）-0.05（）0.2}==0.683故==0.683×132.5=90.5③依式KL=0.0095()2/3()-1/2()1/3=0.0095()2/3()-1/2()1/3=1.17×10-2m/s④依式kG=0.237()0.7()13()=0.237()0.7()1/3()=8.1×10-6kmol/(m2·S·kPa)故=8.1××90.5×=1.1×10-3(m/s)=1.17×10-2×90.5×=1.23m/s(2)计算＝，而，H=0.725k