1、目錄一、設計條件2二、設計方案的確定2三、填料的選擇2四、基礎物性數據2（一）DN50的聚丙烯鮑爾環特性數據2（二）液相物性數據2（二） 氣相物性數據3（三） 氣液相平衡數據3五、物料衡算3六、 填料塔工藝尺寸的計算4（一） 塔徑的計算4（二） 填料層高度的計算5七、 填料層壓降的計算7八、 液體分布器簡要設計8(一)液體分布器及液體再分布器的選型8(二)分布點密度的計算8(三)布液計算8九、 填料塔接管尺寸的計算8（一）氣體進料管8（二）液體進料管9十、 離心泵的計算和選擇9十一、設計結果一覽表10十二、參考文獻11十三、對本設計的評述及心得體會111水吸收氨填料塔設計化工原理課程設計任務書

2、5（化工11-5/6班）一、設計題目題目：水吸收氨填料塔的設計。工藝參數：原料含氨(5+*0.05*學號)(體積分數)塔頂氨含量為：<0.02，(體積分數)塔的生產能力為： 質量流量=（3000+0.2*學號） kg/h基本條件：頂壓強為常壓，操作溫度20。二、設計內容：(1)設計方案的確定及流程說明；(2)塔的工藝計算：物料衡算；(3)塔高、塔徑；(4)填料層壓降的計算；。(5)液體分布器簡要計算;(6）接管尺寸計算；(7)繪制裝置工藝流程圖、塔設備結構簡圖；(8)設計結果一覽表；(9)對本設計的評述或有關問題的分析討論。三、設計要求：1、設計完成后，必須提交設計成果，其中設計成果包括

3、設計說明書一份。2、設計說明書包括：封面、目錄、設計任務書、設計計算書、設計結果匯總表、裝置工藝流程圖、塔設備裝置工藝流程圖、塔設備結構簡圖、參考文獻及設計自評表等。3、設計計算書主要包括：設計內容 四、參考書目:1、姚玉英 . 化工原理 ,上冊,1版.天津:天津大學出版社,19992、柴誠敬.化工原理課程設計. 1版.天津:天津大學出版社,19943、匡國柱.化工單元過程及設備課程設計. 1版.北京:化學工業出版社,20024、李功祥.常用化工單元設備設計.1版.廣州:華南理工大學出版社,2003一、設計條件塔的生產能力3001kg/h進料組成(質量分率)/%氨氣空氣5.25%94.75%分

4、離要求塔頂NH3含量0.02%(體積分數)基本條件頂壓強為常壓，操作溫度20回收率99.6%二、設計方案的確定用水吸收NH3屬于易溶氣體的吸收，為提高傳質效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑價格經濟低廉，且NH3不作為產品，故采用純溶劑。三、填料的選擇對于水吸收NH3的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料鮑爾環填料的綜合性能較好，故選用DN50的聚丙烯鮑爾環填料。四、基礎物性數據（一）DN50的聚丙烯鮑爾環特性數據公稱直徑DN：50 mm外徑*高*厚（d*h*s）：50mm*50mm*1.5mm比表面積a：100 m2/ m3空隙率：91.7=0

5、.917個數n：6300 m-3堆積密度：76 kg/ m3干填料因子：130 m-1（二）液相物性數據對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可以近似取純水的物性數據。由手冊查得，20時水的有關物性數據如下密度：黏度：表面張力：氨氣在水中的擴散系數為：（2） 氣相物性數據混合氣體的平均摩爾質量為混合氣體的平均密度為混合空氣的黏度可近似取為空氣的的黏度，查手冊得20空氣的黏度為查手冊得氨氣在空氣中的擴散系數為（3） 氣液相平衡數據查手冊得，常壓下20時氨氣在水中的亨利系數為相平衡常數為溶解度系數為五、物料衡算進塔氣體摩爾比為出塔氣體的摩爾比為進塔混合氣體體積流量為進塔混合氣體摩爾流量為進塔惰性氣體流量

6、為純溶劑吸收過程，進塔液相組成為該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小氣液比為取操作液氣比為最小液氣比的1.7倍，則操作液氣比為由物料衡算得6、 填料塔工藝尺寸的計算（1） 塔徑的計算氣相質量流量為液相質量流量可近似按純水的流量計算，即采用貝恩-霍根關聯式計算泛點速度：代入數據解得 取 塔徑圓整塔徑，取泛點率校核：（在允許范圍內）填料規格校核：液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為 則 經以上校核可知，填料塔直徑選用合理。（2） 填料層高度的計算脫吸因數為氣相總傳質單元數為氣相總傳質單元數高度采用修正的恩田關聯式計算：查表得 液體質量通量為 =0.344氣膜吸收系數由下式計算：氣體質量通量為

7、則液膜吸收系數由下式計算：查表得，則因為 ，故需進行校正由 ，得 ，則 氣相總傳質單元高度為填料層高度為取，則設計填料層高度為圓整設計填料層高度，取查表得，鮑爾環散裝填料分段高度推薦值：, 取，則計算所得填料層高度為，大于，故需分2段，每段為。7、 填料層壓降的計算采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降。橫坐標為：查表得：，則縱坐標為：查圖得：填料層壓降為：8、 液體分布器簡要設計(一) 液體分布器及液體再分布器的選型根據本吸收的要求和物系的性質可選用重力型排管式液體分布器，布液孔數應依據所用填料所需的質量分布要求決定，噴淋點密度應遵循填料的效率越高所需的噴淋點密度越大這一規律。由于此次設計

8、填料層高度為11m需分段，故根據實際情況選取多孔盤式液體再分布器。為防止上一填料層來的液體直接流入升氣管，應于升氣管上設蓋帽。(二) 分布點密度的計算按Eckert建議值，D600mm時，噴淋點密度為240點m2，所以設計取噴淋點密度為240點m2。布液點數為： 取布液點數為68點。(三) 布液計算由得取，則 設計取。9、 填料塔接管尺寸的計算（一）氣體進料管由于常壓下塔氣體進出口管氣速可取1020，故若取氣體進出口流速近似為16m/s，則由公式可求得氣體進出口內徑為 采用直管進料，查附錄可知，應選擇熱軋無縫鋼管，則 氣體進出口壓降: 進口：出口：（二）液體進料管由于常壓下塔液體進出口管速可取

9、，故若取液體進出口流速近似為2.6m/s，則由公式可求得液體進出口內徑為 采用直管進料，查附錄可知，應選擇熱軋無縫鋼管，則 10、 離心泵的計算和選擇管內液體流速：雷諾準數為：摩擦系數為：局部阻力損失：三個標準截止閥全開 三個標準90°彎頭 管路總壓頭損失： 填料塔壓降： 其它阻力壓降較小可忽略。揚程： 流量： 查附錄可知，選型號IS50-32-160泵較合適，該泵揚程32米，流量12.5立方米/小時，轉速2900轉/分鐘。注：(1)本設計任務液相負荷不大，可選用排管式液體分布器 (2)塔徑及液體負荷不大，可采用較簡單的柵板型支承板及壓板。其它塔附件及氣液出口裝置計算與選擇此處從略。

10、十一、設計結果一覽表吸收塔類型：DN=50mm聚丙烯鮑爾環散裝填料吸收塔塔的生產能力：3001kg/h工藝參數名稱清水混合氣體操作壓力/kPa101.3101.3操作溫度/2020流速/m·s-12.2615.75密度/kg·h-1998.21.180質量流量/kg·h-12306.383001摩爾流量/kmol·h-1127.99105.78進料管管徑/mm19239出口管徑/mm19239擴散系數/m2·h-16.34×10-60.068黏度/kg·m-1·h-13.60.065表面張力/kg·h-2

11、940896塔徑/mm600填料層高度/mm11000分布點數/點68填料層壓降/Pa8767.66填料塔壓降/Pa8987.2十二、參考文獻1）常用化工單元設備的設計 .陳英南主編 . 華東理工大學出版社，20052) 塔的工藝計算. 石油化學工業規劃設計院. 北京：石油化學工業出版社，19973）化工設備全書-塔設備設計. 化工設備技術全書編輯委員會. 上海：上海科學技術出版社，19884）化學工程手冊  汽液傳質設備分冊 . 時鈞，汪家鼎等. 北京：化學工業出版社，19865) 化工工藝設計手冊(上、下). 上海醫藥設計院. 北

12、京：化學工業出版社，19866) 化工原理(上、下冊)(第二版). .柴誠敬，夏清等. 北京：化學工業出版社，20007) 化工原理課程設計. 柴誠敬，劉國維，李阿娜. 天津：天津科學技術出版社，19958) 化工原理課程設計. 大連理工大學化工原理教研室. 大連：大連理工大學出版社，19949）化工過程設備及設計.華東理工大學化工原理教研室編.廣州：華南理工大學出版社，1996.十三、對本設計的評述及心得體會通過本次課程設計，我們受到了一次化工設計專業技術方面的基本訓練，從而了解和掌握了塔設備設計計算的基本知識和基本方法，培養了獨立分析和解決化工技術問題的能力。作為整個學習體系的有機組成部分，課程設計的一個重要作用就是使我們把課堂上學到的系統化的理論知識嘗試性地應用于實際設計工作中，從而檢驗我們的學習成果，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足。這次課程設計我選擇的設計題目是水吸收氨填料塔的設計，這是關于填料吸收塔的設計。由于是第一次進行這樣的課程設計，沒有太多的經驗，所以在本次課程設