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1、化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔的设计专 业：姓名：指导老师：xxxx 大学 xx 年 xx 月目录前言 -3任务 -4设计方案 -5一、理论依据 -5二、吸收塔的工艺计算-6三、 填料塔的工艺尺寸的计算-8四、填料层压降的计算-15五、液体分布器简要设计-16六、绘制吸收塔设计条件图-18七、设计总结 -19八、参考文献 -21前言此次设计的要求是设计水吸收氨填料吸收塔的设计，在xx 老师的指导下进行的。其目的是针对我们在化工原理课程中设计、作图能力相对薄弱的情况下， 利用学过的基础知识、 锻炼自己的设计生产设备、制图的能力。通过课程设计，我们锻炼了我们阅读化工原理文献及搜集资料的能力，
2、同时液培养了我们独立思考问题、 分析问题、解决问题的能力， 也培养了我们相互协作的能力， 为今后的实际工作打下基础。课程设计注重理论联系实际， 即要考虑到符合设备要求的各种参数、性能，又要符合实际的应用要求。在经过组员的讨论及方案的比较之后，选定此方案为最后的设计方案。此方案具有高效、低阻、大通量、操作稳定等优点 , 广泛应用于化工、石化、炼油及其它工业部门的各类物系分离。由于设计者的水平有限， 方案中难免又不妥和错误之处， 希望老师批评指正。任务书一 、题目与专题1. 题目 : 吸收塔的设计2. 专题 : 水吸收氨填料吸收塔的设计二 、设计依据、条件设计一座填料吸收塔， 用于脱除混于空气中的
3、氨气。混合气体的处理量为 3600kg/h, 其中含空气为 95%，氨气为 5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数），采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5 倍。已知 20下氨在水中的溶解度系数为 H=0.725kmol/(m 3.kpa) 。三、设计工艺操作条件（1） 操作平均压力常压（2）操作温度t=20 (3)每年生产时间：7200h(4) 选用填料类型及规格自选四、设计任务完成干燥器的工艺设计与计算， 有关附属设备的设计和选型， 绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。班级 :组长 :组员 :日期 :指导老师 :设计方案一、理论
4、依据1、吸收剂的选择吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力， 而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。根据本设计要求，选择用清水作吸收剂，且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。2、吸收流程地选择用水吸收 NH3 属高溶解度的吸收过程，为提高传质效率和分离效率，所以，本实验选用逆流吸收流程。3、吸收塔设备及填料的选择填料塔，散装。填料的选择包括确定填料的种类，规格及材料。填料的种类主要从传质效率，通量，填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值 D/d。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。根据本设计的要求，选择用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能
5、较好，故选用 DN50 聚丙烯阶梯环填料。4、吸收剂再生方法的选择含氨的吸收剂通过解析得到水，使得吸收剂再生。5、操作参数的选择操作平均压力常压操作温度t=20 二、吸收塔的工艺计算1、基础物性数据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， 由手册查得， 20 水的有关物性密度为 Pl =998.2kg/m3粘度为 u l表面张力为 L =72.6 dyn/cm=940896 kg/h 2NH 3 在水中的扩散系数为DL =2.04x 10 9 m2 /s=2.04x 10 9 x3600m2 / h2 =7.34410 6 m 2 h1.2 气相物性数据混
6、合气体的平均摩尔质量为Mvm= yi M i混合气体的平均密度为混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得 20 空气的粘度为：u u =1.81x10-5pa.s=0.065kg/(m.h)查手册得在空气中的扩散系数为Dv=0.225cm2/s=0.081 m2/h1.3 气液相平衡数据常压下 20 时 NH3在水中的亨利系数为E=76.41kpa相平衡常数为 m=E/P=76.41/101.3=0.754常压下 20 在水中的溶解度系数为H= Plm3 kpa)2、物料衡算进塔气相摩尔比为： Y1 = y 1 /(1- y1 )=0.05/(1-0.05)=0.0526出塔气相摩尔比为：
7、 Y2 = Y 1 (1- A)=0.0526(1-0.996)=0.0002进出惰性气相流量：36002731 0.05） 144.23 kmol hV273（22.420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：(L/V)min=( Y1- Y 2 )/( Y1/m-X 2 )对纯溶剂吸收过程，该塔液相组成为X2=0，LY1Y20.0526 0.0002VY1 mX20.751min0.0526 0.754 0L/V=1.5 x 0.751=1.127取操作液气的为：因此有：所以由全塔物料衡算式V(Y 1 - Y 2 )=L(X 1 - X 2 ) 可得：14
8、4.230.05260.0002X1162.500.0465三、填料塔的工艺尺寸的计算3.1 塔径的计算图 1填料塔泛点和压降的通用关联图图中u0空塔气速， m /s；湿填料因子，简称填料因子，1 /m；水的密度和液体的密度之比；g重力加速度， m /s2；V、 L分别为气体和液体的密度，kg/m3；wV、 wL分别为气体和液体的质量流量，kg/s。采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流速为w v=qv V=36501.181=4310.65kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即wL=L M 水 =162.5018.02=2928.25 kg/h用贝恩霍根关联式计算泛点气
9、速211uat48LgFv0 .2WLVg3ulA KLWVL（式 3-1 ）F泛点气速，m/s；g重力加速度， 981m/s2at 填料总比表面积，23mm33填料层空隙率，mm； V, L 气相、液相密度， k/m3；L液体粘度， mPas;wL,wV液相、气相的质量流量， kg/h;A,K关联常数。散装填料类型塑料鲍尔环金属鲍尔环塑料阶梯环金属阶梯环瓷矩鞍金属环矩鞍表 1 式 3-1中的 A、K 值AK规整填料类型AK0.09421.75金属丝网波纹填料0.301.750.11.75塑料丝网波纹填料0.42011.750.2041.75金属网孔波纹填料0.1551.470.1061.75金属孔板波纹填料0.2911.750.1761.75塑料孔板波纹填料0.2911.5630.062251.75表 2散装填料压降填料因子平均值填料因子 , 1/m填料类型DN
