《课程设计完整版》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计完整版（11页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、设计条件气体处理量10000m3/h氨气空气进量组成（质量分数）/%5%95%分离要求塔顶 NH3含量0.02%体积分数年开工时间300 天24h压力130KPa回收率95%（1）设计方案的确定用水吸收 NH3（属于易溶气体的吸收） ，为了提高传质效率，应该选用逆流吸收流程。用水作为吸收剂廉价、经济。（2）填料的选择对于水吸收的过程，操作温度、操作压力较低，工业上常用选用聚丙烯散装阶梯环填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的整合性能较好，故选用 DN38 聚丙烯阶梯环填料。（3）基础性数据液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可以近似地取纯水的物性数据，由手册查得 20时的水的有关物
2、性如下：密度为 L=998.2/3黏度为 L=0.001Pas=3.6/（mh）表面张力 L=72.6dyn/cm=940896/h2NH3在水中的扩散系数为 DL=1.7610-5cm2/s=6.3410-6m2/h气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为=170.050.9529=28.4MvmMyii混合气体的平均密度为= =1.52(/m3)vmRTpMvm130 28.4 8.314 293混合气体的黏度可近似取为空气的黏度，查手册得 20空气的黏度为 =1.8110-5Pas=0.065/（mh）V查手册得氨气在空气中的扩散系数为 =0.17cm2/s=0.0612m2/hDv气液相
3、平衡数据 查手册得氨气的溶解度系数为H=0.725kmol/(kPam3)计算得亨利系数为E=L/（HMs）=998.2/(0.72518.02)=76.41(kPa)相平衡常数为m=E/P=76.41/130=0.588物料衡算进塔气体摩尔比为Y1=y1/（1y1）=0.05/(10.05)=0.0526出塔气体的摩尔比 Y2=Y1（1A）=0.0526(10.95)0.00263进塔惰性气体流量为V=（10.05）=508.6（kmol/h）10000 22.4130 101该吸收过程属于低浓度，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即（L/V）min=(Y1-Y2)/(Y1/m-X2)对
4、于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0（L/V）min=（0.0526-0.00263）/（0.0526/0.588-0）=0.5586取实际液气比为最小液气比的 1.8 倍，则可以得到吸收剂用量为 L/V=1.8（L/V）minL=1.8508.60.5586=511.39（kmol/h）由公式得： V(Y1-Y2)=L(X1-X2)X1=508.6(0.0526-0.00263)/511.39=0.05填料塔的工艺尺寸的计算塔径的计算 采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速。气相质量流量为 Wv=100001.52=15200（/h）液相质量流量可近似按水的流量计算，即WL =511
5、.3918.02=9215.25（/h）Eckert 通用关联图的横坐标为：()0.5=0.5=0.024Wl Wvvm L9215.25 152001.52 998.2查图 3-2 得（f2 /g）(V/ ) L0.2=0.22查表3-10得=170m-1,则uf=0.22gL/(VuL0.2)0.5=4*10000/(3.14*2.31*3600)0.5=1.24 (m)圆整塔径，取D=1.4m泛点率校核:u=10000/(3600*/41.42)=1.81(m/s)u/uf=1.81/2.89=62.5(允许的范围0.50.85)填料规格校核:D/d=1400/38=36.848经以上校
6、核可知，填料塔径直径选用D=1400mm 合理。 填料塔高度计算=mX1=0.588*0.05=0.0294Y 1=0Y 2脱吸因子为S=mV/L=0.588*508.6/511.39=0.584气相总传质单元数为NOG=1/(1-S)ln(1-S)(Y1-Y2*)/(Y2-Y2*)+S=1/(1-0.584)ln(1-0.584)0.0526/0.00263+0.584=5.26气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式（3-23）计算aw=a1-exp-1.45(c)0.75( LL aW)0.1(gaWLL 22 )-0.05(LL aW2 )0.2查表 3-15 得C=cmdyn33=42
7、7680 kg/h2液体质量通量为WL=9215.25/0.7851.42=5989.4kg/(m2h) mm w322 . 021 . 005. 082275. 08 .375 .1329408962 .9984 .5989 6 . 35 .1324 .59891027. 12 .9984 .59895 .132 94089642768045. 1exp15 .132气膜吸收系数由式（3-21）计算：kG=0.237(VV aW)0.7(DVVV )1/3(RTaDV)1 . 1气相质量流率为WV=15200/(0.7851.42)=9879.1 kg/(m2h)查表 3-14 得：=1.4
8、，则 )/(146. 045. 1 )293314. 80612. 05 .132()0612. 052. 1065. 0()065. 05 .1321 .9879(237. 021 . 131 7 . 0kPahmkmolkG 液膜吸收系数由式（3-22）计算：)/(445. 045. 1)2 .9981027. 16 . 3()1034. 62 .998 6 . 3()6 . 38 .374 .5989(0095. 0)()()(0095. 04 . 0318 5 . 06324 . 031 5 . 032smgu DaWkLLLLLLwL L 则 akkGGa得 )/(52. 58 .3
9、7146. 03kPahmkmolkGaakkLLa得 hlkLa/82.168 .37445. 0因为 %50%5 .62/Fuu由 LafLaGafGakuukkuuk2 . 24 . 1)5 . 0/(6 . 21,)5 . 0/(5 . 91)/(37. 83kPahmkmolkGa)/(27.173kPahmkmolkLa则 LaGaGaHkkK111计算得 )/(02. 53kPahmkmolKGa气相总传质单元高度为)(51. 0)4 . 1785. 013002. 5/(6 .508)/(2mPKVHGaOG计算填料层高度为 )(68. 226. 551. 0mNHZOGOG设
10、计填料层的高度为)(75. 368. 24 . 1mZ圆整后，取。mZ4查表 3-17 得散装填料分段高度推荐值h/D=815,取 h/D=10 则mmh6maxh=101400=14000(mm)计算得填料层高度为 4000mm,小于 14000mm，故不需分段。（6）塔附属空间高度塔上部空间高度，可取 1.3m,塔底液相停留时间按 5min 考虑，则塔釜液所占空间高度为)(5 . 04 . 14/ 36002 .99825.921560521mh 考虑到气相接管所占空间高度，底部空间高度可取 0.7m,所以塔的附属空间高度可以取为 2.0m（7）初始分布器和再分布器 液体初始分布器a 布液
11、孔数 根据该物系性质可选用盘式液体分布器，按Eckert 建议值，应取喷淋点密度为 42 点，因该塔液相符合较大，设计时取 100 点，则布液孔数为n =10041.4=1.54100=154 （个）b 液体保持管高度 取布液孔直径为 5mm，则液位保持管中的液位高度可由式得出h = = =0.087 （m）224 nkdVs g2)81. 92(65. 0154005. 0(14. 336002 .99825.9215422 则液位保持管高度为h=1.1587=100（mm）液体再分布器 由于填料层高度不高，可不设液体再分布器。本装置由于直径较小，可采用简单的进气分布装置，同时，对排放的净化
12、气体中的液相夹带要求不严，故可不设除液沫装置。（8）填料塔接管尺寸计算 为防止流速过大引起管道冲蚀、磨蚀、振动和噪声，流体流速一般不超过 3ms，气体流速一般不超过 50 ms 。取气体流速为 20ms，气体进口管管径为：d = = = 0.42（m）uVs 4 2014. 33600100004故管子的公称直径为 400mm。取液体流速为 0.5s ，液体进出口管管径为：d =0.08（m）uVs 4 5 . 014. 3 36002 .99825.92154故管子的公称直径为 80mm。 （9）填料层压降的计算填料塔的压力降为：= pfp1p2p3p气体进出口压力降 取气体进出口接管的内径
13、为 426mm，则气体的进出口流速为 20ms，则进口压力降为：=0.5=0.51.5220=（Pa）p1212 21出口压力降为：=0.5=11.5220=304（Pa）p2212 21 填料层压力降 采用 Eckert 通用关联图计算填料层压降横坐标为： =0.0245 . 0 LVmVL WW5 , 02 .99852. 11520025.9215查表 322 得：=116 ，则纵坐标为： m1L0.23.60.20.194ugVL2.89 116 19.811.52 998.2查表 3-2 得，981Pam，则填料层压降为： 398143924Pa 其他塔内件的压力降 其他塔内件的压力
14、降 p 较小，在此可以忽略。于是得吸收塔的总压力降为 Pf15230439244380Pa表 设计一览表吸收塔类型：聚丙烯散装阶梯环吸收填料塔混合气处理量：1000m3/h工艺参数名称清水氨气操作压力kPa130130操作温度2020流速s10.520液体密度kgh3998.21.52质量流量kgh19215.2515200进料管管径DN80DN400出口管径DN80DN400扩散系数mh16.341060.0612粘度kgm1h13.60.065表面张力kgh2940896塔径mm1400填料层高度mm4000分布点数154塔的附属空间高度m2.0填料层压降Pa4380吸氨塔设计条件图见附图。巢 湖 学 院化工原理课程设计设计题目： 用水吸收氨气 专业班级： 09应用化学 指导教师： 王新运 学生姓名： 杨发军 学 号： 09009056
