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1、令狐采学创作化工原理课程设计任务书令狐采学设计题目填料吸收塔设计一15主要内容1、设计计划简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备进行简要论述；2、主要设备的工艺设计计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的选定、填料 塔结构设计和工艺尺寸的设计计算；3、帮助设备的选型4、绘流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备和帮助设备的物料标的目 的、物流量、能流量。5、吸收塔的设备工艺条件图6、编写设计计算说明书设计参数用清水吸收空气中的NH3气体，混合气体处理量5000m3/h，其中NH3含量 为0.14kg/m3干空气（标态），干空气温度为25C，相对湿度为70%,要求 净化气中NH3含量不超出0.07%
2、 （体积分数），气体入口温度40C，入塔吸 收剂中不含NH3，水入口温度30Co设计计划进 度安插任务，学习课程设计指导书，其它准备0.5天主要工艺设计计算2.5天帮助设备选型计算/绘制工艺流程图1.0天绘制主要设备工艺条件图1.0天编写设计计算说明书（考核）1.0天合计：（1周）6.0天主要参考文 献1.化工原理课程设计，贾绍义等编，天津年夜学出版社，.082.化工原理（上、下册），夏清，陈常贵主编，天津年夜学出版社，.013.化工原理课程设计，年夜连理工年夜学编，年夜连理工年夜学出版社，1994.074.化工工艺设计手册（第三版）（上、下册），化学工业出版社，.085.化学工程手册（第二版
3、）（上、下卷），时钧等主编，化学工业出版社，1998.116.化工设备机械基础，董年夜勤编，化学工业出版社，.017.化工数据导引，王福安主编，化工出版社，1995.108.化工工程制图，魏崇光等主编，化学工业出版社1994.059.现代填料塔技术指南，王树楹主编，中国石化出版社，1998.08设计文件要 求1.设计说明书不得少于7000字，A4幅面；2.工艺流程图为A2 !幅而3.设备工艺条件图为A3幅而；录目3二设计任务4三设计条件4四设计计划51. 吸收剂的选择52. 流程图及流程说明53. 塔填料的选择7令狐采学创作五 工艺计算111. 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成112.
4、 塔径的计算123. 填料层高度计算144. 填料层压降计算165. 液体散布装置176. 液体再散布装置197. 填料支撑装置20令狐采学创作令狐采学创作8. 流体进出口装置219. 水泵及风机的选型22六 设计一览表23七对本设计的评述23八参考文献24九主要符号说明24十致谢25一刖言在石油化工、食品医药及环境呵护等领域，塔设备属于使用量年夜应用面广的重要单位设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、令狐采学创作令狐采学创作洗涤、传热等单位操纵中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普 遍关注的重要课题。在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以别 离，其主要目的是回收气体混合物中的有用
5、物质，以制取产品，或 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理， 或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操纵是气 体混合物别离办法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中 溶解度不合而达到别离的目的。塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以 前在工业生产中，当处理量年夜时多用板式塔，处理量小时采取填 料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发， 既提高了塔的通过能力和别离效能又坚持了压降小、性能稳定等特 点。因此，填料塔已经被推广到年夜型气、液操纵中，在某些场合 还取代了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的年夜型填料 塔在工业上已
6、非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填 料塔势必年夜量用于工业生产中。氨是化工生产中极为重要的生产原料，可是其强烈的安慰性气 味对人体健康和年夜气环境城市造成破坏和污染，氨对接触的皮 肤组织都有腐化和安慰作用，可以吸收皮肤组织中的水分，使组织 卵白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高， 所以主要对植物或人体的上呼吸道有安慰和腐化作用，常被吸附在 皮肤粘膜和眼结膜上，从而产生安慰和炎症。可麻痹呼吸道纤毛和 损害粘膜上皮组织，使病原微生物易于侵入，减弱人体对疾病的抵 令狐采学创作令狐采学创作当力。氨通常以气体形式吸入人体，氨被吸入肺后容易通过肺泡进 入血液，与血红卵白结合
7、，破坏运氧功能。进入肺泡内的氨，少部 分为二氧化碳所中和，余下被吸收至血液，少量的氨可随汗液、尿 液或呼吸排出体外。短时间内吸入年夜量氨气后会呈现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、 呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等。若吸入的氨气过多，招致血液中 氨浓度过高，就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏 和呼吸停止，危及生命。因此，吸收空气中的氨，避免氨超标具有 重要意义。本次课程设计的目的是根据设计要求采取填料吸收塔吸收的 办法来净化含有氨气的空气。设计采取填料塔进行吸收操纵是因为 填料可以提供巨年夜的气液传质面积并且填料概略具有良好的湍 流状况，从而使吸收过程易于进行，并且，填料塔还具有结构简单、 压降
8、低、填料易用耐腐化资料制造等优点，从而可以使吸收操纵过 程节省年夜量人力和物力。二设计任务完成填料塔的工艺设计与计算，有关从属设备的设计和选型， 绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图，编写设计说明书。三设计条件查表知，25。c下水的饱和蒸气压为3.169KPa，干空气的密度为 1.185kg/m3，20。C 下氨气的密度为 0.7601kg/m3。水蒸气的饱和分压为：p广Ps X中 =3.169 x 0.7 = 2.2183 KPa湿空气的湿度：H 二冬L 二 .622 x A】83 = ops炫水汽/炫绝干气 P - P 101.3 - 2.2183V(1 H273 +1 101.3七=2
9、9 +18 J 22.4 XK X 而(1 0.01393 J ” , 298 4湿空气的比体积：=129 +JX 22.4 X亓X1=0.8621m3湿空气/ kg绝干气标准状态下，1m 3干空气=竺= 0.9359m 3湿空气氨气的体积分数二挪厕X100% = 19.68%x 100% = 99.64%回收率二 0.1968-0.00070.1968综上所述，本课程设计中填料塔的主要设计参数如下:1、气体混合物成分：空气和氨气;2、氨的含量：19.68%(体积)；3、混合气体流量：5000m3/h；4、操纵温度:303K；5、混合气体压力：101.3KPa；6、回收率：99.64%。四设计
10、计划4.1吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的，因此， 吸收剂性能的优劣，是决定吸收操纵效果的关键之一，选择吸收剂 时应着重考虑以下几方面。(1) 溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要年夜，以提高吸收速 率并减少吸收剂的用量。(2) 选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力，而对混合令狐采学创作气体中其他组分不吸收或吸收甚微，不然不克不及直接实现有效别 离。(3) 挥发度要低操纵温度下吸收剂的蒸气压要低，以减少吸收 和再生过程中吸收剂的挥发损失。(4) 黏度吸收剂在操纵温度下的黏度越低，其在塔内的流动性 越好，有助于传质速率和传热速率的提高。(5) 其他所选用的吸收剂应尽可能
11、满足无毒性、无腐化性，不 容易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求。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。所以本课程设计选择用清水作吸 收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好， 合适吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采取纯 溶剂。4.2流程选择及流程说明吸收装置的流程主要有以下几种：(1) 逆流操纵气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入 由塔底排出，此即逆流操纵。逆流操纵的特点是传质平均推动力年 夜，传质速率快，别离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多用 逆流操纵。(2) 并流操纵气、液两相均
12、从塔顶流向，此即并流操纵。并 流操纵的特点是，系统不受液流限制，可提高操纵气速，以提高生 产能力。并流操纵通经常使用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线 较平坦时，流向对推动力影响不年夜；易溶气体的吸收或处理的气令狐采学创作体不需吸收很完全；吸收剂用量特别年夜，逆流操纵易引起液泛。（3）吸收剂部分再循环操纵 在逆流操纵系统中，用泵将吸收 塔排除液体的一部分冷却后与弥补的新鲜吸收剂一同送回塔内，即 为部分再循环操纵。通经常使用于以下操纵：当吸收剂用量较小， 为提高塔的液体喷淋密度;对非等温吸收过程，为控制塔内的温升， 需取出一部分热量。该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情 况，通过吸收液的部分再循
13、环，提高吸收剂的使用效率。应当指出， 吸收剂部分再循环操纵较逆流操纵的平均推动力要低，且需设置循 环泵，操纵用度增加。（4）多塔串连操纵 若设计的填料层高度过年夜，或由于所处 理物料等原因需经常清理填料，为便于维修，可把填料层分装在几 个串连的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等，即为多 塔串连操纵。此种操纵因塔内需留较年夜空间，输液、喷淋、支撑 板等帮助装置增加，使设备投资加年夜。（5）串连并联混合操纵 若吸收过程处理的液量很年夜，如果用 通常的流程，则液体在塔内的喷淋密度过年夜，操纵气速势必很小 （不然易引起塔的液泛），塔的生产能力很低。实际生产中可采取 气相作串连、液相作并联的混合
14、流程；若吸收过程处理的液量不年 夜而气相流量很年夜时，可采取液相作串连、气相作并联的混合流 程。列出几种罕见的吸收过程如图1。（a）并流（b）逆流用水吸收NH3属高溶解度的吸收过程，为提高传质效率和别离 效率，所以本设计选用逆流吸收流程。该填料塔中，氨气和空气混合气体，经由填料塔的下侧进入填 料塔中，与从填料塔顶流下的水逆流接触，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，吸收了氨气的水由填料塔的 下端流出。4.3塔填料选择塔填料（简称为填料）是填料塔的核心构件，它提供了气、液 两相相接触传质与传热的概略，其性能优劣是决定填料塔操纵性能 的主要因素。填料的比概略积越年夜，气液散布也就越均匀，传质 效率也越高，它与塔内件一起决定了填料塔的性质。因此，填料的 选择是填料塔设计的重要环节。塔填料的选择包含确定填料的种类、规格及资料。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 要合适填料的塔径与填料公称直径比值D/d。4.3.1填料性能评价填料种类的选择要考虑别离工艺的要求，通常考虑一下几个方 面：（1）传质效率 传质效率即别离效率，它有两种表的办法：一是 以理论级进行计算的暗示办法，以每个理论级当量的填料层高度暗 示，即HETP值；另一方面是以传质速率进行计算的暗示办法，以 每个传质单位相当高度暗示，即HTU值。在满足工艺要求的前提下，
