PAGEPAGE4淮陰工學院課程設計說明書作者:學號：系(院):生命科學與化學工程學院專業:化學工程與工藝題目:水吸收氨過程填料塔的設計指導者：2014年6月淮陰工學院化工原理課程設計任務書（III）專業：化學工程與工藝班級：化工姓名：學號：設計日期：2014年6月16日至2014年6月27日設計題目：水吸收氨過程填料塔的設計設計條件：混合氣處理量570m3/h，其中含氨為8%（體積分數），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.08%（體積分數），采用清水進行吸收，操作壓力為常壓，操作溫度為20℃，該溫度下氨在水中的溶解度系數為H=0.725kmol/(m設計內容:1、吸收塔的物料衡算；2、吸收塔填料層壓降的計算；3、吸收塔的工藝條件及有關物性數據的計算；4、吸收塔的相關工藝尺寸計算；5、繪制吸收塔設計條件圖。指導教師：2014年6月6

的計算；4、吸收塔的相關工藝尺寸計算；5、繪制吸收塔設計條件圖。3確定設計方案3.1流程圖及流程說明該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經由填料塔的下側進入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。經吸收后的混合氣體由塔頂排除，吸收了氨氣的水由填料塔的下端流出。（如右圖所示）3.2填料及吸收劑的選擇 該過程處理量不大，所用的塔直徑不會太大，可選用16*8.9*1.0聚丙烯階梯環塔填料，其主要性能參數如下：比表面積at：370空隙率：0.85干填料因子：根據所要處理的混合氣體，可采用水為吸收劑，其廉價易得，物理化學性能穩定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。4工藝計算對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度?？諝夂退奈镄猿等缦拢嚎諝猓核?．1吸收塔物料橫算查表知，20下氨在水中的溶解度系數亨利系數相平衡常數進塔氣相摩爾比為：出塔氣相摩爾比為：對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為：(清水)混合氣體的平均摩爾質量為：混合氣體流量：混合氣體流量：最小液氣比：取實際液氣比為最小液氣比的1.5倍，則可得吸收劑用量為：液氣比4．2塔徑的計算混合氣體的密度采用貝恩-霍根泛點關聯式計算泛點速度：取泛點率為0.6，即圓整后取泛點率校核：（在0.5到0.8范圍之間）填料規格校核：液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：所以得，故滿足最小噴淋密度的要求.4．3填料層的計算查表知，0，101.3下，在空氣中的擴散系數由，則293，101.3下，在空氣中的擴散系數為液相擴散系數液體質量通量為氣體質量通量為脫吸因數為所以氣相總傳質單元數為：氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算：查表知，所以，氣膜吸收系數由下式計算：液膜吸收系數由下式計算：查表得：則所以可以由得到所以由由取上下活動系數為1.5設計取填料層高度為：6m5填料塔壓降的計算采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降橫坐標為：查表得：縱坐標為：Eckert圖查圖得，填料層壓降為：6液體分布器設計液體在塔頂的初始均勻噴淋，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。液體分布裝置的安裝位置，須高于填料層表面200mm,以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過分布器。根據該物系性質，可選用目前應用較為廣泛的多孔型布液裝置中的排管式噴淋器。多孔型布液裝置能提供足夠均勻的液體分布和空出足夠大的氣體通道（自由截面一般在70%以上），也便于制成分段可拆結構。液體引入排管噴淋器的方式采用液體由水平主管一側引入，通過支管上的小孔向填料層噴淋。由于液體的最大負荷低于，按照設計參考數據可提供良好的液體分布：主管直徑50mm,支管排數5,排管外緣直徑160mm，最大體積流量12.57填料支撐裝置填料支撐裝置對于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結構簡單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后整砌一、二層按正方形排列的瓷質十字環，作為過渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用的是的填料，所以可用的十字環。8氣體的入塔分布設計位于塔底的進氣管時，主要考慮兩個要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時，本裝置由于直徑較小，可采用簡單的進氣分布裝置。由于對排放的凈化氣體中的液相夾帶要求不嚴，可不設除液沫裝置。9設計一覽表1填料塔設計結果一覽表塔徑0.填料層高度6m填料規格16*8.9*1.0聚丙烯階梯環塔填料操作液氣比0.6621.5倍最小液氣比壓降981Pa2填料塔設計數據一覽E—亨利系數，—氣體的粘度，1.73=6228—平衡常數0.7532—水的密度和液體的密度之比1—重力加速度，9.81=1.27—分別為氣體和液體的密度，1.1836；998.2；=5358.89572㎏/h=7056.6kg/h—分別為氣體和液體的質量流量—氣相總體積傳質系數，—填料層高度，—塔截面積，—氣相總傳質單元高度，—氣相總傳質單元數—以分壓差表示推動力的總傳質系數，—單位體積填料的潤濕面積10091.7%—以分壓差表示推動力的氣膜傳質系數，—溶解度系數，0.725—以摩爾濃度差表示推動力的液摩爾傳質系數，—氣體常數，—氨氣在空氣中中的擴散系數及氨氣在水中的擴散系數;液體質量通量為：=WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡?h)氣體質量通量為：=60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡?h)10設計小結通過本次的課程設計，我們受到一次化工設計專業技術方面的基本訓練，從而了解和掌握化工計算的基本知識、基本方法，培養我們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，它的一個重要功能，在于運用學習成果，檢驗學習成果。運用學習成果，是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，并從理論的高度對設計工作的現代化提出一些有針對性的建議和設想。檢驗學習成果，看一看課堂學習與實際工作到底有多大距離，并通過綜合分析，找出學習中存在的不足，以便為完善學習計劃，改變學習內容與方法提供實踐依據。通過課程設計，培養了我們的能力：首先培養了我們查閱資料，選用公式和數據的能力，其次還可以從技術上的可行性與經濟上的合理性兩方面樹立正確的設計思想，分析和解決工程實際問題的能力，最后熟練應用計算機繪圖的能力以及用簡潔文字，圖表表達設計思想的能力。參考文獻1.《化學工程手冊》編輯委員會.化學工程手冊——汽液傳質設備.北京：化學工業出版社，19892.徐崇嗣等.塔填料產品及技術手冊.北京：化學工業出版社，19953.匡國柱，史啟才等.化工單元過程及設備課程設計.北京：化學工業出版社，20024.王樹楹等.現代