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1、分类号 单位代码 11395 密 级 学 号 0706210156 学生毕业设计（论文）题 目水吸收氨过程填料吸收塔的设计作 者院 (系)化学与化工学院专 业化学工程与工艺指导教师刘侠答辩日期2011年5月21日榆 林 学 院毕业设计（论文）诚信责任书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文），是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业设计（论文）中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。尽我所知，除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人毕业设计（
2、论文）与资料若有不实，愿意承担一切相关的法律责任。论文作者签名: 年 月 日摘 要本设计任务是用20清水吸收空气中混有的氨气以达到排放标准，空气中氨的体积含量为5%，水吸收过程属于低含量气体吸收过程，为提高传质效率选逆流吸收流程。填料选择DN50mm，聚丙烯阶梯环填料。根据设计任务和设计条件首先对相关物性数据进行了计算，然后对填料吸收塔的塔径、填料层高度、填料层压降、进出口压降、液体分布器布液能力以及填料主要接管尺寸进行了计算。然后对填料塔流体力学性能进行了校核符合设计要求，最终确定了填料吸收塔的结构和工艺尺寸。最后绘制了填料吸收塔的设备图。关 键 词：填料塔，聚丙烯，吸收，逆流论文类型：工程
3、设计ABSTRACTThis design task is uses 20 of water absorb ammonia in air to achieve emissions standards, the volume of ammonia in air is 5%, water absorption of ammonia in the air is a low concentration of gas absorption, to improve mass transfer efficiency, this design use counter-current absorption pr
4、ocess. Select DN50mm, polypropylene ladder ring packing.According to design task and design conditions, first to related to physical data were calculated, then calculate the diameter of packing absorbing column, the height of packing layer, the press drop of packing layer and entrance and exit, liqu
5、id distributor assign liquid ability and packing column mainly tube size was calculated. Then checks the fluid mechanics performance of packed column and meet the design requirement final ascertain the structure and technology dimension of packing absorbing column. Finally drafting packing absorbing
6、 column equipment drawing.Key words: Packed column; Polypropylene; Absorb; CountercurrentThesis: Engineering Design目录目 录1绪论11.1 简述11.1.1塔设备简述11.1.2吸收操作简述11.1.3空气中氨的危害21.1.4填料塔的主体结构与特点简述21.2 填料塔的设计任务及步骤31.3 填料塔设计条件及操作条件32填料塔主体设计方案的确定52.1 装置流程的确定52.2 吸收剂的选择52.3 填料的类型与填料的选择62.3.1填料性能评价62.3.2填料种类的选择72.3
7、.3填料规格的选择82.3.4填料材质的选择82.4 基础物性数据92.4.1液相物性数据92.4.2气相物性数据102.4.3气液相平衡数据102.4.4物料横算103填料塔工艺尺寸的计算123.1 塔径的计算123.2 填料层高度的计算及分段143.2.1传质单元数的计算143.2.2传质单元高度计算153.2.3填料层的分段173.3 填料层压降计算183.4 填料塔附属高度计算194填料塔内件的类型及设计204.1 塔内件类型204.2 塔内件的设计及选用204.2.1液体分布装置204.2.2液体收集及再分布装置214.2.3填料支承装置214.2.4填料压紧装置224.2.5吸收塔
8、主要接管尺寸选择与计算234.3 其他附属装置选型23工艺设计计算结果汇总与主要符号说明24结论27参考文献28附录29致谢30水吸收氨过程填料吸收塔的设计1绪论1.1 简述1.1.1塔设备简述塔设备是石油、化工、医药、轻工等生产中的重要设备之一，在塔设备内可进行气液或液液两相间的充分接触，实施相间传质，因此在生产过程中常用塔设备进行精馏、吸收、解吸、气体的增湿及冷却等单元操作过程1。塔设备在生产过程中维持一定的压力、温度和规定的气、液流量等工艺条件，为单元操作提供了外部条件。塔设备的性能对产品质量、产量、生产能力和原材料消耗，以及三废处理与环境保护等方面，都有重要影响。为了适应生产的发展需求
9、，人们已经研究出不同结构的塔设备。根据生产的单元操作可以把塔设备分为吸收塔、解吸塔、精馏塔和萃取塔等，而目前最常用的分类是根据塔内气液接触构件的结构形式把塔设备分为填料塔和板式塔1.1.2吸收操作简述混合物的分离，总是根据混合物中各组分间某种物理和化学性质的差异而进行的。根据不同性质上的差异，可以开发出不同的分离方法。吸收操作仅为其中之一，它根据混合物组分在某种溶剂中溶解度的不同而达到分离的目的2。混合气体中，能够溶解的组分称为吸收物质或溶质，以A表示；不被溶解的组分称为惰性组分或载体，以B表示；吸收操作所用的溶剂称为溶剂，以S表示；吸收操作所得到的溶液称为吸收液或溶液，其成分为溶剂S和溶质A
10、；排出的气体称为吸收尾气，其主要成分除惰性气体B外，还含有未溶解的溶质A3。根据处理气体的浓度，气体吸收一般分为低含量气体的吸收和高含量气体的吸收2气体的吸收常在吸收塔中进行，根据气、液两相的流动方向，分为逆流操作和并流操作两类，工业生产中以逆流操作为主，吸收剂从塔顶加入自上向下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。图1.1为逆流操作的吸收塔示意图。图1.1 吸收操作示意图1.1.3空气中氨的危害 氨在国民经济中占有重要的地位，在农业生产方面，氨用于制造化肥；在化学纤维和塑料工业中，则以氨、硝酸和尿素作为氮元素的来源生产己内酰胺、尼龙-6、丙烯腈
11、等单体和脲醛树脂等产品。氨在常温常压下是无色气体，具有特殊的刺激性臭味,能刺激人体感官粘膜，空气中含氨大于0.02%时即会引起人体慢性中毒4。可见氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染。（1）吸入氨的危害：轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、喉痛、声音嘶哑。急性轻度中毒：咽干、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、咳痰，胸闷及轻度头痛，头晕、乏力。急性中度中毒上述症状加重，呼吸困难，有时痰中带血丝，轻度发绀，眼结膜充血明显，喉水肿，肺部有干湿性哕音。急性重度中毒：剧咳，咯大量粉红色泡沫样痰，气急、心悸、呼吸困难，喉水肿进一步加重，明显发绀，或出现急性呼吸窘
12、迫综合症、较重的气胸和纵隔气肿等。严重吸入中毒可出现喉头水肿、声门狭窄以及呼吸道粘膜脱落，可造成气管阻塞，引起窒息。吸入高浓度的氨可直接影响肺毛细血管通透性而引起肺水肿，可诱发惊厥、抽搐、嗜睡、昏迷等意识障碍。个别病人吸入极浓的氨气可发生呼吸心跳停止。（2）氨对眼睛和皮肤的危害：低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。急性轻度中毒：流泪、畏光、视物模糊、眼结膜充血。皮肤接触可引起严重疼痛和烧伤，并能发生咖啡样着色。被腐蚀部位呈胶状并发软，可发生深度组织破坏5。因此，吸收空气中的氨，防止氨超标具有重要意义。1.1.4填料塔的主体结构与特
13、点简述 填料塔由塔体、液体分布器、填料压紧装置、塔填料、液体在分布器、填料支撑装置等构成。其结构见图1.2图1.2 填料塔结构图填料塔是化工分离过程的主体设备之一，与板式塔相比，具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、塔内持液量小等突出特点，因而在化工生产中得到了广泛的应用6。由于填料塔填料易于用耐腐蚀材料制造，使填料塔在处理腐蚀性物料时具有很大优势。近年来填料塔洗涤吸收净化工艺不但应用在化工领域，在低浓度气体吸收方面也能很好地发挥作用。填料塔是最常用的一类气液传质设备，其具有分离效率高、处理能力大、压降小、耐腐蚀等特点,因此选用填料塔作为吸收设备7。1.2 填料塔的设计任务及步骤设计
14、任务：用水吸收空气中混有的氨气以达到排放标准。设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料；（3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）；（4）计算塔高、及填料层的压降；（5）塔内件设计。1.3 填料塔设计条件及操作条件（1）气体混合物成分：空气和氨（2）空气中氨的含量:：5.0% （体积含量即为摩尔含量）（3）混合气体流量9000m3/h（4）操作温度293K（5）混合气体压力101.3KPa（6）回收率99 %（7）采用清水为吸收剂（8）填料类型：采用聚丙烯阶梯环填料352填料塔主体设计方案的确定2.1 装置流程的确定吸收装置的流程主要有以下几种。（1）逆流操作 气相自塔底进入塔顶排出，液相自塔顶进入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。（2）并流操作 气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程
