水吸收氨气填料塔设计.doc

1、 化工原理课程设计课程名称: _ 化工原理 设计题目: _水吸收空气中氨填料塔的工艺设计_院 系: _化学与生物工程学院_学生姓名: _王永奇_学 号: _200907117_专业班级: _化学工程与工艺 093_指导教师: _张玉洁_兰州交通大学-化工原理课程设计化工原理课程设计任务书1、设计题目：水吸收空气中的氨填料塔的工艺设计2、设计条件 1.生产能力：每小时处理混合气体 4500Nm/h；2.设备型式：填料塔3.操作压力：101.3KPa4.操作温度：298K5.进塔混合气中含氨 8%（体积比）6.氨的回收率为 99%7.每年按 330 天计，每天 24 小时连续生产8.建厂地址：兰州

2、地区9.要求每米填料的压降都不大于 103Pa3、设计步骤及要求1. 确定设计方案（1）流程的选择（2）初选填料类型（3）吸收剂的选择2.查阅物料的物性数据（1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数（2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数（3）氨在水中溶解的相平衡数据3.物料衡算（1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成（2）确定泛点气速和塔径（3）校核 D/d810（4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。4.填料层高度计算5.填料层压降校核兰州交通大学-化工原理课程设计如果不符合上述要求重新进行以上计算6.填料塔附件的选择（1）液体分布装置（2）液体在分布

3、装置（3）填料支撑装置（4）气体的入塔分布7.计算结果列表（见下表）4、设计成果1. 设计说明书（A4）（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。2.精馏塔工艺条件图（2 号图纸） （手绘）5、时间安排（1）第十九周-第二十二周（2）第二十二周的星期五（7 月 20 日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟。6、设计考核（1）设计是否独立完成；（2）设计说明书的编写是否规范（3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范（4）答辩7、参考资料1.化工原理课程设计 贾绍义 柴成敬 天津科学技术出版社2.现

4、代填料塔技术 王树盈 中国石化出版社3.化工原理 夏清 天津科学技术出版社兰州交通大学-化工原理课程设计填料吸收塔设计一览表参数 符号 单位 计算结果平均压力平均温度气相平均流率 液相操作条件 氨的浓度 塔顶 塔底气相平均密度 液相平均粘度物性参数 平均表面张力填料的类型 填料的规格空塔气速泛点气速塔径填料层高度气膜传质系数液膜传质系数总传质系数压降操作液气比最小喷淋密度主要工艺结构尺寸实际喷淋密度兰州交通大学-化工原理课程设计1.设计方案简介用水吸收氨气为提高传质效率，选用逆流吸收流程。对于水吸收氨气的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料

5、的综合性能较好，故此选用 聚丙烯阶梯环填料。 1250ND2工艺计算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。 13由手册查得，25时水的有关物性数据如下：密度为 397.05/Lkgm粘度为 841.2/()PaSkgh表面张力为 2./93184Ldync氨气在水中的扩散系数为 6.50/LDm2.1.2 气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 04.289.0178.iMmy混合气体的平均密度为6.298314.RTPV混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得 25空气的粘度为0.6/()Vkgmh查手册得氨气在空气中的扩散系数

6、为 2.98/VD2.1.3 相平衡数据由手册查得，常压下 25时氨气在水中的亨利系数为 19.78EkPa兰州交通大学-化工原理课程设计相平衡常数为 9.780.513EmP溶解度系数为 3./()97802LSHkmolPaM2.2 物料衡算进塔气相摩尔比为 087.-1yY21出塔气相摩尔比为 087.)9.-(.)-(12进塔惰性气相流量为2kmol/h.184)0.(4.5V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 12min()/YLX对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为20X975.0-8./07./21min XYVL）（取操作液气比为 4625.19.

7、5)(.)(minL3027461812()()VYX589.30.7). 兰州交通大学-化工原理课程设计2.3 填料塔的工艺尺寸的计算2.3.1 采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 hkgwv /4729823146.50液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 L /1.0.27Eckert 通用关联图的横坐标为 35.)0.9746(28.4)( 5.5.0 LVw查图 5-21 得 5.2.02LVFgu查表 5-11 得 1-43mF 537.894.016.437250205. 2. LVFgu取 sm/7.7.由 uDS 76.046.2133/504圆整塔径

8、，取 。8.泛点率校核： smu/279.46.2130/570（在允许的范围之内）4.9F填料规格校核：兰州交通大学-化工原理课程设计81650dD液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为 3min()0.8/WLh查附录五得 2314./ta32minin()0.814.296/WtULamhin27.75/98U经以上校核可知，填料塔直径选用 D=800mm 合理。2.3.2 填料层高度计算 058.9.85.0m1* XY22脱吸因数为 6735.0.78214950LVS气相总传质单元数为*12()1OGYNInS6735.0-8.06735.-6735.0I891气相总传质单元数采用修正

9、的恩田关联式计算： 220.750.10.50.exp.4()()()WCLtLt Lt tUag查表 5-13 得 23/7680/Cdyncmkgh液体质量通量为兰州交通大学-化工原理课程设计 hUL 22m08kg/.965.785.014 0.220.5-820.1.7 )1490867.()17.9546()34()3(-exp1tw5.0气漠吸收系数由下式计算： 0.71/3.23()()()VVtVGtUDkRT气体质量通量为 hmV /kg59.4038.075.162342 98314.6068.1.6.1490k7.Gkpahm258ol/.液漠吸收系数由下式计算： 2/3

10、1/21/30.9()()()LLLLWUgkD3121-632 05.973053.897.0.5214865. 8643m/h.0由 ，查表得 : 1.GWka.5则 1.GWk)m4170kol/(.65.243.08. 3kpah1.LWka3/.6. 04兰州交通大学-化工原理课程设计504.6Fu由 ，得, 1.4, 2.19.()1.6(05)GGLLF Fukakaka)oml/(47.0.5-.6334, phaL 98.316.21k2, 则 ,GLkHakpahm3541ol/.6398.5.01472.1由 OGYGVHKaP5m.08.7.03154.622由 .963.15.OGNHZ,1.2496.45.70.25z, 设计取填料层高度为 mZ8,查表，对于阶梯环填料， mhD6,158ax取 则,hD6408计算得填料层高度为 8000 mm，故需分段，分为两段，每段 4000mm。2.3.3 填料层压降计算采用 Eckert 通用关联图计算填料层压降。横坐标为