1、广东工业大学本科课程设计一、设计任务书1、设计题目：填料吸收塔的设计 2、设计任务：试设计一填料吸收塔，用于脱除合成氨尾气中的氨气，要求塔顶排放气体中含氨低于200ppm，采用清水进行吸收3、工艺参数与操作条件（1）工艺参数表11尾 气 处 理 量（Nm3/h）混合气组成（%）NH3 H2 N2 CH4+Ar2020 8 60 20 12（2）操作条件1 常压吸收：P0=101.3kPa2 混合气体进塔温度：30 3 吸收水进塔温度：20。 4、设计项目：（1）流程的确定及其塔型选择；（2）吸收剂用量的确定；（3）填料的类型及规格的选定；（4）吸收塔的结构尺寸计算及其流体力学验算，包括：塔径、
2、填料层高度及塔高的计算；喷淋密度的 、压力 的计算 ；（ ）吸收塔 选型：喷淋 、 、 体 ；（6） 设 选型： 、 ：1、NH3 H2 填料塔吸收 数 验 ：k a= m k a= P中k a气体吸收 数，km/m2.h.amk a 吸收 数，/h1填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计气currency1塔“量流，k/m2.h currency1塔流，k/m2.h表12，fifl（ 常用工 设 设计理工大学”）填料尺寸（mm） m P12 0061 0 03 011 06 2 0 013 0 02 003 0838.0 0036 02 038 002 082、（氨气水）成 气 数 表13
3、 温度（）（ currency1）（NH3 currency1 ）pNH3mmH（NH3 压）1 22.32 0.00 2. 32 24.64 0.01 6. 3 26. 0.01 12.0 4 2 .2 0.02 18.3 31. 8 0.02 266 33.8 0.03 3 .1 36.2 0.03 4 .868 38. 1 0.04 8. 40.8 0.04 3.2110 43.12 0.0 0.2 、工艺流程 （ ）2填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计、流程 的确定及其填料选择的 1、塔型的选择：3填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计塔设 的吸收 操作的气 “设 ，广 用于工
4、、工、 工业中，其结构 本 塔 填料塔 大类。工业 中，一 处理量 大 采用 塔，处理量采用填料塔。填料塔 结构 ， 力，便于用耐腐蚀材料 造，对于直径 的塔，处理有腐蚀性的物料或要求压 的真 ，填料塔都具有明显的优越性。根本设计任务， 用水吸收法除去合成氨 尾气的氨气，氨气溶于水 成了具有腐蚀性的氨水；本设计中选取直径 600mm，该值 ， 800mm 下的填料塔对比 塔，其造价便宜。于 述优 ，因此本设计中选取填料塔。2、填料塔的结构填料塔的主要构件 ：填料、 体 、填料 、 体 、气体体进”口管 。3、操作 的选择对于 塔，气体 体接触的吸收流程有逆流 并流 。逆流操作下， curren
5、cy1 “均推动力最大， 减少设 尺寸，提高吸收 吸收剂使用效 ，因此逆流优于并流。因此，本设计采用逆流。4、吸收剂的选择（1）水对由 NH3 、H2 、N2 、CH4+Ar组成的混合气中的NH3的溶解度很大，对除NH3外的其它组成本 吸收或吸收甚微；（2）操作温度下水的 气压、粘度 低、易发泡， 减少溶剂的损失，操作高效稳定。（3）水具有良好的学稳定性 热稳定性，易燃、易爆，安全 靠；（4）水无腐蚀性、无毒性、无环境污染；（ ）水价廉易，十 济。因此选用水作 吸收剂。、填料的选择鲍环的构造 拉西环的壁 开 排长 窗口，被切开的环壁成叶片，一边与壁currency1连，另一端向环内弯曲，并中心
6、处与其他叶片currency1搭。鲍4填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计环的构造提高了环内间 环内表面的有效利用 ，使气体 力 低， 体有所改善，提高了 “效果；其结构 ， 造容易，价格低廉，因此本设计采用塑料鲍环。四、工艺及填料塔计算1、物料算（1）近似取塔均操作压强 101.3kPa，进塔混合气中各组 的量 混合气量： 混合气中氨气量：操作条件下总气量： m3氨气的体流量： m3/h m3/h其余数同理 ”，结果见表41：表41 流量成 进塔气量m3/h km/h k/hH2 134 .1 4.11 108.22N2 448.40 18.04 0 CH4+Ar 26 .04 10.8
7、2 13.1 NH3 1 .3 .21 122.64总计 2241. 8 0.18 0 .01（2）混合气进”塔的组成 ：y1=0.08 y2=0.0002，y1 混合气进塔的组成； y2 混合气”塔的组成。（3）混合气进”塔的比组成Y1=y1/1-y1=8.6 6%,即进塔 的比；Y2=y2/1-y2=0.02%,即”塔 的比。5填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计（4）”塔混合气量求氨气回收 = Y1-Y2/ Y1=1-Y2/Y2= .%NH3”塔 的体流量：1 .3 1- .%=0.412 m3/h混合气中氨气量：.21 1- .%=0.0166km/h=0.0166 1=0.282
8、1k/h其余气体即 性气体，溶解度很， 计，即 进塔 的气量一，结果见表42：表42流量成 ”塔气量m3/h km/h k/hH2 134 .1 4.11 108.22N2 448.40 18.04 0 CH4+Ar 26 .04 10.82 13.1 NH3 0412 00166 02821总计 206304 82 866 2、热量算与气 曲 表43 各 currency1 度下的吸收 温度及currency1数 /（） NH3压P/kPam /kPa H y Y 1 22.32 0.00 0.005025 03 0. 8 0.1 0.004 0.0038712 24.64 0.01 0.0
9、10101 0 3 0. 2 3 0.60 0.00 0.0092583 26. 0.01 0.015228 161 1.06 10.3 0. 2 0.016 0.0161694 2 .2 0.02 0.020408 24 1.21 122. 0.4 0.024 0.02480431. 8 0.02 0.025641 346 1.3 138.4 0.40 0.034 0.0354316 33.8 0.03 0.030928 46 1. 4 1 . 0.36 0.046 0.048433 36.2 0.03 0.036269 610 1.2 14.3 0.32 0.060 0.0642348 3
10、8. 1 0.04 0.041667 8 1. 2 1 4. 0.2 0.0 0.08341540.8 0.04 0.04712 4 2.14 216.4 0.26 0.0 6 0.10662610 43.12 0.0 0.052632 1201 2.3 240.2 0.23 0.11 0.134857：（1）NH3 压P/（kPa）由pNH3mmH 0.133 ；（2）y= pNH3/p0，Y =y/1-y ，P0=101.3kPa 大气压；（3）吸收剂 清水， 2=0。6填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计currency1 料 ，氨气溶于水的 利 数 用 计算： =P/ 由 计算cu
11、rrency1 的 值， m= /P， currency1 的 值及currency1常数m的计算值 于表4-3的 6、 。由Y =y/1-y=P/P0-P 求取对 m及 的Y ，结果 于表4-3 。1 根 - Y 数，用 作表 合 曲 2-1， 合曲 程 ： Y=4 106 4-6 3+28 2+63 .3 -0.033由 2-1 ，Y1=0.086 6 ， 1 =0.042 44。最吸收剂用量m = Y1-Y2/ 1 - 2=取安全 数1.8, 有安全用水量 =1.8 m =16.62 1.8= = 430. 6k/h2 根 -数，用 作 2-2， - 下：2-2 - 7填料吸收塔的设计广
12、东工业大学本科课程设计3 根 -P数，用 作 2-3， -P 下：2-3 -P4 根 -H数，用 作 2-4， -H 下：2-4 -H3、塔吸收 度 1物料算 ： （Y1-Y2）= （ 1- 2）8填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计所 1= （Y1-Y2）/ + 2 4、操作 程逆流吸收塔的操作 程 ：Y= （Y2 2）参数 操作 于 2-1中， 直 。、塔径的计算因塔气 大，塔条件计算：塔混合气体温度30， 1=0.02386，由 2-3 - 塔吸收30.0,设计压力取 塔的操作压力101.3kPa。塔径的计算 ： ，u=（0.50.85）uf5-1用 ，”currency1fifl（ 常用工 设 设计理工大学”）9填料吸收塔的设计广东工业大学本科课程设计5-1用 （1）采用“用 计算 气uf1) 有 数计算塔混合气体“量流量WG=909.01kg/h吸收 的“量流量WL=5430.96+122.64- 0.2821)=5553.32kg/h进塔混合气体密度混合气体的 量G m3由fifl（ 常用工 设 设计理工大学”） 吸收（水）的密度 995.7kg/m3；吸收 粘度 L=0.7890mPa.m。比 ，选D=38mm的塑料鲍环（）。表 ，其填料因F=184m-1，比表面at=155m2/m3。2) 的fifl 值10填料吸收塔的设计
