《化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计正式版本.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计正式版本.doc（20页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工原理课程设计水汲取氨气过程填料塔的设计学院专业制药工程班级姓名学号指导教师2013年1月15日目录设计任务书4第一节序言21.1填料塔的相关介绍31.2塔内填料的相关介绍错误!不决义书签。第二节填料塔主体设计方案确实定42.1装置流程确实定42.2汲取剂的选择42.3填料的种类与选择72.4液相物性数据52.5气相物性数据82.6气液相均衡数据62.7物料横算6第三节填料塔工艺尺寸的计算73.1塔径的计算73.2填料层高度的计算及分段8传质单元数的计算9传质单元高度的计算9填料层的分段10第四节填料层压降的计算11第五节填料塔内件的种类及设计.12第六节填料塔液体散布器的简要设计12参照文
2、件15对本设计的评论及心得15附表：附表1填料塔设计结果一览表14附表2填料塔设计数据一览14附件一：塔设施流程图16优选设计任务书(一)、设计题目：水汲取氨气过程填料汲取塔的设计试设计一座填料汲取塔，用于脱除混于空气中的氨气。混淆气体的办理量为7500m3/h，此中含氨气为5（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02（体积分数）。采纳清水进行汲取，汲取剂的用量为最小用量的1.5倍。(二)、操作条件（ 1）操作压力常压（ 2）操作温度20.(三)填料种类采纳聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。(四)工作日每年300天，每日24小时连续进行。(五)厂址厂址为衡阳地域(六)设计内容1. 汲取塔的
3、物料衡算；2. 汲取塔的工艺尺寸计算；3. 填料层压降的计算；4. 液体散布器简要设计5. 汲取塔接收尺寸计算；6. 绘制汲取塔设计条件图；7. 对设计过程的评论和相关问题的议论。(七)操作条件20氨气在水中的溶解度系数为H0.725kmol/（m3?kPa）。化工原理课程设计第一节序言1.1填料塔的相关介绍填料塔清洗汲取净化工艺不但应用在化工领域,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表示,合理的系统工艺和塔体设计,是保证净化成效的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水汲取氨过程的工艺设计以及工程问题。填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设施，它是化工类公司中最常用的
4、气液传质设施之一。填料塔的主体构造以下列图所示：气体捕沫器液体填料压板塔壳填料填料支承板液体再散布器填料压板填料支承板气体液体图1填料塔构造图填料塔不只构造简单，且流体经过填料层的压降较小，易于用耐腐化资料制造，所以它特别合用于办理量小、有腐化性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体散布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的缝隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相构成沿塔高连续变化，所以填料塔属于连续接触式的气液传质设施。1.2塔内填料的相关介绍聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为宽泛，与其余材质的填料对比，聚丙烯填料拥有质
5、轻、价廉、耐蚀、不易破裂及加工方便等长处，但其显然的弊端是表面湿润性能差。研究表示，聚丙烯填料的有效湿润面积仅为同类规格陶瓷填料3化工原理课程设计的 40%，因为聚丙烯填料表面湿润性能差，故传质效率较低，使应用遇到必定的限制.聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环,在侧壁上开出两排长方形的窗孔,并在一端增添了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环因为环壁开孔,大大提升了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体散布均匀。阶梯环与鲍尔环对比,其高度减少了一半,并在一端增添了一个锥形翻边。聚丙烯阶梯环的构造图以下：图2
6、聚丙烯阶梯环构造图第二节精馏塔主体设计方案确实定2.1装置流程确实定本次设计采纳逆流操作：气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特色是：传质均匀推进力大，传质速率快，分别效率高，汲取剂利用率高。工业生产中多采纳逆流操作。2.2汲取剂的选择因为用水做汲取剂，故采纳纯溶剂。表1工业常用汲取剂溶质溶剂溶质溶剂氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氢水二氧化碳水、碱液二氧化硫水硫化氢碱液、有机溶剂苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳铜氨液4化工原理课程设计2.3填料的种类与选择填料的种类好多，依据装填方式的不一样，可分为散装填料和规整填料两大类。本次采纳散装填料。工业塔常用的散装填料主要有D
7、n16Dn25Dn38Dn50Dn76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分别效率越高，但阻力增添，通量减小，填料花费也增添好多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体散布不良及严重的壁流，使塔的分别效率降低。所以，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。常用填料塔径与填料公称直径比值D/d的介绍值列于下表。表2：常用填料的D/d的介绍值填料种类D/d的介绍值拉西环D/d2030鞍形环D/d15鲍尔环D/d1015阶梯环D/d8环矩鞍D/d8工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。聚丙烯阶梯环即为塑料类填料。聚丙烯填料在低温（低于0度）时拥有冷脆性，在低于0度的条件下使用要谨慎，可选耐低温性
8、能优秀的聚氯乙烯填料。本方案采纳聚丙烯阶梯环作为填料设计填料塔，规格为50mm25mm1.5mm，其主要参数以下：表3：聚丙烯阶梯环的特征数据填料种类公称直径外径高/壁厚比表面积缝隙率/%个数聚积密度干填料因DN/mma（tm2/m3）n/m-3（kg/m3）子m-1塑料阶梯环5050251074054081432.4液相物性数据对低浓度汲取过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得20水的相关物性数据以下：1.L998.2kg/m32.黏度：L0.001pa?s3.6kg/(m?h)5化工原理课程设计3.表面张力为:z72.6dyn/cm940896kg/h24. 20CNH3:
9、H0.725kmol/m3kpa5.20CNH3:DL7.34106m2/h6.20CNH3:DV0.225cm2/s0.081m2/h2.5气相物性数据1. 混淆气体的均匀摩尔质量为:Mvmyimi0.0517.03040.952928.4015(2-1)2. 混淆气体的均匀密度为：由vmPMVM101.328.40151.1761kg3(2-2)RT8.314293mR=8.314m3KPa/(kmolK)3.混淆气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20C时，空气的黏度v1.81105pas6516105kg/(mh)注：1N1kgm/s21Pa1N/m21kg/(s2?m)1Pa?s=1
10、kg/（m?s）2.6气液相均衡数据由手册查得，常压下，200C时，NH3在水中的亨利系数为E=76.3kPa200C时,NH3在水中的溶解度:H=0.725kmol/m相均衡常数：mE0.7532(2-3)PHL998.2/(76.318.02)(2-4)溶解度系数:EMS0.726kmol/kPam32.7物料衡算1.进塔气相摩尔比为y10.05(2-5)Y10.052631y110.052. 出塔气相摩尔比为YY(1)0.05263(10.996)0.002105(2-6)21A6化工原理课程设计3.进塔惰性气体流量:V7500273(10.05)296.383kmolh(2-7)22.
11、427320因为该汲取过程为低浓度汲取，均衡关系为直线，最小液气比按下式计算。即：LY1Y2(2-8)VY1/mX2min因为是纯溶剂汲取过程，进塔液相构成X20所以LY1Y20.052630.0021050.7229VminY1X20.05263m0.7532选择操作液气比为L1.5L1.0844（2-9）VVmin汲取剂用量：L=1.0844296.383=321.398kmol/h因为V(Y1-Y2)=L(X1-X2)故X10.04659第三节填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包含塔径的计算、填料层高度的计算及分段3.1塔径的计算1. 空塔气速确实定泛点气速法对于散装填料，其泛点率的经验值u/uf=0.50.85依据贝恩（Bain）霍根（Hougen）关系式，即：uF2at1418lgV0.2=A-KwLVg3LwVLLuF21即：lg114021.18360.0010.20.2041.755791.5924(0.9273)998.28861.4159.81
