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1、 重庆理工大学化工原理课程设计说明书题目：水吸收氨过程填料吸收塔设计学生班级： 学生姓名： 学生学号： 指导教师： 化学化工学院2014 年 06 月 21 日目 录第一章 前言 .11.1 设计任务 .11.2 操作条件 .11.3 工作日 .11.4 厂址 .1第二章 设计方案概述 .12.1 流程说明 .12.2 填料方式的选择 .22.3 吸收剂的选择 .2第三章 吸收塔的工艺计算 .23.1 基础物性数据 .23.1.1 液相物性数据 .23.1.2 气相物性数据 .23.2 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 .33.3 塔径的计算 .33.3.1 塔径的计算 .33.3.2
2、 泛点率校核 .43.3.3 填料规格校核 .43.3.4 液体喷淋密度校核 .53.4 填料层高度计算 .53.4.1 传质单元高度计算 .53.4.2 填料层高度的计算 .73.5 填料层压降的计算 .7第四章 填料塔附属高度及其附件 .84.1 塔附属高度的计算 .84.2 液体分布器的选择与计算 .84.2.1 液体分布器的选择 .84.2.2 液体分布器布液能力的计算 .84.3 其他附属塔内件 .9计算结果汇总 .9结束语 .10参考文献 .101第一章 设计任务1.1、设计任务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（2.210 7+8.0106）Nm
3、3/a（约 4167 m3/h） 。混合气体中含氨 5%（体积分数） ，要求回收率为 99%，采用清水进行吸收，吸收剂用量自定。设计基础数据：20下氨在水中的溶解度系数为 H = 0.725 kmol/ (m3.kPa)；其它物性数据可查有关手册1.2、操作条件操作压力：常压；操作温度：20 填料类型：选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。1.3、工作日每年 300 天，每天 24 小时连续运行。1.4、厂址重庆地区第二章 设计方案概述2.1 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，
4、吸收了氨气的水 由填料塔的下端流出。2.2 填料方式的选择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2料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，可选用 聚丙烯阶梯环38ND填料。其基本参数如下：比表面积 at：132.5 空隙率 ：0.9132/m湿填料因子 ： 填料常数 A:0.204 K：1.75175如下图：2.3 吸收剂的选择根据设计要求，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。第三章 吸收塔的工艺计算3.1 基础物性数据3.1.1 液相物性数据 398.2(/)Lkgm6104()3.(/)LPas
5、kgmh27.6dyn/c94086(/)kgh93.7(/)LDm3.1.2 气相物性数据 混合气体平均摩尔质量： 0.517.928.4vmM混合气体平均密度： 331.0(/)8.4VPkgmRT混合气体粘度近似空气黏度： 510()65vPash33.2 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成20，101.3Kpa 下氨气在水中的溶解度系数 30.725/Hkmolpa相平衡常数： 98.10.72513sSEmPHM进塔气相摩尔比： 1.6Y出塔气相摩尔比： 2.9.0526对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成： 2X混合气体流量 ： 146731.87/29.Vkmolh进塔惰性气体
6、流量： (0.9)13.287/2kolh吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算： 1212*min 0.56.45(/7)YLVxX取操作液气比为最小液气比的 1.8 倍，可得吸收剂用量为：1.8074513.287.13/Lkmolh根据全塔物料衡算式: 121273.8(0.526.0).38713VYXL3.3 塔径的计算3.3.1 塔径的计算对于散装填料，其泛点率的经验值 =0.50.85 Fu气相质量流量： 4167.804921.7/v kgh4液相质量流量： 23.18497.8/L kgh聚丙烯阶梯环： 填料常数 A:0.204 K：1.7538ND利
7、用贝恩（Bain）霍根（Hougen）关联式计算泛点气速。=A-K 即：223lgtVFLau1418VLw= -0.4792112 480.231.5897.0l()141.59.809292F 解得： .74/ums取 .23.0179/Fs塔径： 4460.98.sVDmu圆整塔径后 D=0.7m3.3.2 泛点率校核：241673.092/0.85.ums(在允许范围内)39.F符合要求3.3.3 填料规格校核： 7018.423Dd符合要求3.3.4 液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为： )/(08.)(3minhLW5查手册得： 231.5/tam32minin()08.10.6/
8、()WtULmhmin22497./9U0.7855.hD经过以上校核可知，填料塔直径选用 D=700mm 合理。3.4 填料层高度计算3.4.1 传质单元高度计算273K，101.3kpa 下，氨气在空气中的扩散系数 .由20.198(/)oDcms,则 293K，101.3kpa 下，氨气在空气中的扩散系数3/20VpTD=0.0792 /h2.(/)vcms2293K，101.3kpa 下，氨气在水中的扩散系数 =921.70/LDms(查化工原理附录)62.3710/h*.7510.38.29YX2m脱吸因数为： .7510.6048VSL气相总传质单元数为：= =8.4670*121
9、lnOGYNS0.526ln1. 0.12.562 传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 0.1 0.20.750.521exp.4wcLtLLt Lt taUaga 液体质量通量为: 222497.8193.46/()0.78505UkgmhD气体质量通量为 kg/(m2.h)087.vv查表 =33 dyn/cm=427680c2/kgh6故 0.5 0.20.750.12 284268193.42693.461193.461exp.5987.085wta = 0.3485气膜吸收系数： 10.7310.7320.23194.8.652.5079.5610798430/()VVtVGtUaDkaRTkmolhkpa 液膜吸收系数： 211323 11833 260.950.46.3.70.815.9870905/LLLLwUgkaDmh 查表得 =1.45 故 1. 1. 3052.3482.540374/GWKa kmolhkpa.4 .685L 0.79770.5fu以下公式为修正计算公式：1.41.4 319.50.(7)3728.619/GGfuKaKa
