化工原理-水吸收氨过程填料吸收塔精馏塔设计--课程设计.docxVIP

《化工原理》课程设计 题目: 水吸收氨过程填料吸收塔设计 班级： 学号： 姓名： 目录 TOC \o 1-3 \h \z \u 一、任务书 2 7、物性数据可查有关手册 3 二、吸收塔的物料衡算 3 1、液相物性数据 3 2、气相物性数据 4 3、气液相平衡数据 4 4、物料衡算 4 三、吸收塔的塔体工艺尺寸计算 5 1、塔径的计算 5 2、填料层高度的计算及分段 7 1）传质单元数的计算 7 3）填料层的分段 9 四、 填料层压降的计算 10 五、液体分布器简要设计 11 1. 液体分布器设计的基本要求： 11 2、分布点密度计算 12 六、吸收塔接管尺寸计算 12 1、气体进料管 12 2、 液体进料管 13 七、绘制生产工艺流程图 14 八、绘制吸收塔设计条件图 14 九、对设计过程的评述和有关问题的讨论 14 一、任务书 1、设计题目：水吸收氨过程填料吸收塔设计 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。要求混合气体处理量为3000m3/h，其中含氨为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 2、操作条件 操作压力 常压 操作温度 20℃。 3、填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 4、工作日 每年300天，每天24小时连续生产。 5、厂址 厂址为万州地区。 6、设计内容 吸收塔的物料衡算； 吸收塔的塔体工艺尺寸计算； 填料层压降的计算； 液体分布器简要设计； 吸收塔接管尺寸计算； 绘制生产工艺流程图； 绘制吸收塔设计条件图； 对设计过程的评述和有关问题的讨论。 7、物性数据可查有关手册。 20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725Kmol/(m3.KPa)。 二、吸收塔的物料衡算 常用填料塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值列于下表： 常用填料的D/d的推荐值 填料种类 D/d的推荐值 拉西环 D/d20~30 鞍形环 D/d15 鲍尔环 D/d10~15 阶梯环 D/d8 环矩鞍 D/d8 本设计采用阶梯环，填料规格即为D/d8 本方案采用散装填料，选用聚丙烯阶梯环作为填料设计填料塔，规格为38mm×19mm×1mm，聚丙烯阶梯环即为塑料类填料,其主要参数如下： 聚丙烯阶梯环的特性数据表 填料类型 公称直径 DN/mm 外径×高/壁厚 （mm） 比表面积 at（m2/m3） 空隙率/% 个数n/m-3 堆积密度（kg/m3） 干填料因子m-1 塑料阶梯环 38 38×19×1 132.5 91 27200 57.5 175.6 1、液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得 20 ℃水的有关物性数据如下： 1） 2） 3） 表面张力为: 4） 5） 氨气在空气中的扩散系数 6) 氨气在水中的扩散系数 2、气相物性数据 1） 混合气体的平均摩尔质量为: 2） 混合气体的平均密度为： R=8.314 3） 混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20时，空气的黏度 注：1 1Pa?s=1kg/（m?s） 3、气液相平衡数据 20℃，101.3Kpa下氨气在水中的溶解度系数?H=0.725kmol/m3.kpa 相平衡常数： ? 4、物料衡算 进塔气相摩尔比： 出塔气相摩尔比： 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成： X2=0 混合气体流量: G=(3000×273) ×(293×22.4)?=?124.79kmol/h 进塔惰性气体流量: GB=?124.79×(1?–?0.05)?=?118.55kmol/h 可得吸收剂用量为: Ls=1.5?×0.751?×?118.55?=?133.55kmol/h 根据全塔物料衡算式: GB?(Y1?–?Y2)?=?L?s?(X1?–?X2) X1?=?GB?(Y1?-?Y2)?/?L?s+?X2?=?(0.0526?-?0.0002)/(0.751?×1.5)?=?0.0685 液气比?：?WL/Wv?=?(133.55?×18)/(3000?×1.181)?=?0.678? 三、吸收塔的塔体工艺尺寸计算 填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料层高度的计算及分段 1、塔径的计算 1）