水吸收氨过程填料塔的设计

淮阴工学院化工原理课程设计说明书 淮 阴 工 学 院

课程设计说明书

作 者: 学 号：

系 (院): 生命科学与化学工程学院

专 业: 化学工程与工艺 题 目:

水吸收氨过程填料塔的设计

指导者：

2014 年 6 月

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淮 阴 工 学 院

化 工 原 理 课 程 设 计 任 务 书 （III）

专业： 化学工程与工艺 姓名：

班级： 化工 学号：

设计日期： 2014 年 6 月 16 日 至 2014 年 6 月 27 日 设计题目：水吸收氨过程填料塔的设计 设计条件：

混合气处理量 570 m3/h，其中含氨为8%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.08%（体积分数），采用清水进行吸收，操作压力为常压，操作温度为20℃，该温度下氨在水中的溶解度系数为 H=0.725 kmol/(m3﹒kPa)。

设计内容:

1、吸收塔的物料衡算； 2、吸收塔填料层压降的计算；

3、吸收塔的工艺条件及有关物性数据的计算； 4、吸收塔的相关工艺尺寸计算； 5、绘制吸收塔设计条件图。

指导教师：

2014年 6 月 6 日

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目录

1引言 ……………………………………………………………………………………………4 1.1目的要求 ………………………………………………………………………………4 1.2填料塔结构及原理……………………………………………………………………4 2塔设计任务及内容 …………………………………………………………………………4 3确定设计方案 ………………………………………………………………………………5 3.1流程图及流程说明……………………………………………………………………5 3.2填料及吸收剂的选择…………………………………………………………………5 4工艺计算 ……………………………………………………………………………………5 4．1吸收塔物料横算 ……………………………………………………………………6 4．2塔径的计算 …………………………………………………………………………6 4．3填料层的计算 ………………………………………………………………………7 5填料塔压降的计算…………………………………………………………………………10 6液体分布器设计……………………………………………………………………………11 7填料支撑装置………………………………………………………………………………11 8气体的入塔分布……………………………………………………………………………11 9设计一览表…………………………………………………………………………………11 10设计小结…………………………………………………………………………………13 11参考文献………………………………………………………………………………… 12 CAD工程制图…………………………………………………………………………

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1 引言

1.1 目的要求

1、化工原理课程设计涉及本门课程的主要内容，通过课程设计学生不仅巩固和深化了有关化工过程及设备方面的知识，而且可用它们去分析和解决化工设备在操作、安装、检修等方面的实际问题，以增强学生理论联系实际的观点。

2、通过化工原理课程设计使学生建立工程观点和经济观点，使学生具有辨证的科学思维方法。

3、通过查阅技术资料、选用公式、搜集数据、讨论工艺参数与结构尺寸间的相互影响等，培养学生分析问题和解决问题的能力。

4、提高学生文字表达能力及掌握撰写技术文件的能力。

1.2 填料塔结构及原理

塔体：一般取为圆筒形，可由金属、塑料或陶瓷制成，金属筒体内壁常衬以防腐材料。

填料：大致可分为散装填料和规整填料两大类，是传热和传质的场所。 塔内件：包括填料支承与压紧装置、液体与气体分布器、液体再分布器以及气体除沫器等。

操作原理：液体经塔顶喷淋装置均匀分布于填料上，依靠重力作用沿填料表面自上而下流动，并与在压强差推动下穿过填料空隙的气体相互接触，发生传热和传质。

2 填料塔设计任务及内容

混合气处理量 570 m3/h，其中含氨为8%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.08%（体积分数），采用清水进行吸收。操作压力为常压，操作温度为20℃，该温度下氨在水中的溶解度系数为 H=0.725 kmol/(m3﹒kPa)。 设计内容:

1、吸收塔的物料衡算； 2、吸收塔填料层压降的计算； 3、吸收塔的工艺条件及有关物性数据

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的计算；

4、吸收塔的相关工艺尺寸计算； 5、绘制吸收塔设计条件图。

3 确定设计方案 3.1流程图及流程说明

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。（如右图所示）

3.2填料及吸收剂的选择

该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用16*8.9*1.0聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下：

比表面积at：370m2/m3 空隙率?：0.85 干填料因子?：602.6m?1

根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，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。

4 工艺计算

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。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。 空气和水的物性常数如下： 空气：

??1.81?10?5Pa?s?0.065kg/(m?h)??1.205kg/m3

水：

?L?998.2kg/m3?L?100.4?10Pa?s?5

4．1吸收塔物料横算

查表知，20?C下氨在水中的溶解度系数H?0.725kmol/(m3?kpa)

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