水吸收氨填料吸收塔设计带图.docVIP

PAGE PAGE 1 . . TOC \o 1-3 \h \z \u 1.1设计任务书 0 1.2吸收工艺流程的确定 2 1.3 物料计算 2 1.4 平衡曲线方程 3 1.5 塔径计算 3 1.6 填料层高度计算 5 1.7 填料层压降计算 8 1.8 填料吸收塔的附属设备 8 1.9 主要符号说明 10 计任务书 （1） 题目 含氨为5%（体积分数，下同）的混合气体, 处理量为4000m3/h, 采用清水进行吸收, 氨的回收率90%，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍. (均为体积分数)., （2）设计任务和操作条件: (1)操作压力 常压。 (2)操作温度 20℃ (3)年工作300天,每天24小时运行. （3） 填料类型 聚丙烯阶梯环填料,规格自选. （4）设计内容 (1)吸收塔的物料衡算 (2)填料层压降的计算 (3)液体分布器的简单设计 (4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算 (5)绘制分布器施工图 (6)对本设计进行评述 （5）基础数据 20℃下氨在水中的溶解度系数H为0.725Kmol/( m3. kpa) 1.2吸收工艺流程的确定 采用常规逆流操作流程．流程如下。 1.3 物料计算 (l). 进塔混合气中各组分的量 取塔平均操作压强为101.3kPa，故： 混合气量＝ 4000（）× ＝166.38kmol／h 混合气中氨量＝166.38×0.5 ＝83.19 kmol／h ＝1414.23kg／h 混合气中空气量＝166.38-83.19 =83.19kmol／h＝2412.51kg／h (2)．混合气进出塔的（物质的量）组成 =0.05 =0.05*0.01=0.0005 （3）．混合气进出塔（物质的量比）组成 Y1==0.0526 Y2==0.0005 1.4 平衡曲线方程 查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;  m = = = 2.737 故操作线方程为:Y=2.737X. 吸收剂(水)的用量Ls 由操作线方程知:当Y1＝0.0526时,X1*=0.0192,计算最小吸收剂用量 =166.38×0.95×＝428.91kmol／h 取安全系数为1.5，则 Ls＝1.5×428.91=643.36kmol／h = 11580.44kg/h 依物料衡算式塔底吸收液浓度 = 158.06×= 0.00071 1.5 塔径计算 塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa （1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速 = 1 \* GB3 ①有关数据计算 塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h 吸收液流量L`＝1451.7kg／h 进塔混合气密度＝×＝1.206kg／ (混合气浓度低，可近似视为空气的密度) 吸收液密度＝998.2kg/ 吸收液黏度＝1.005 mPa·s 经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。查《化工原理》教材附录可得，其填料因子=175，比表面积＝132.5 = 2 \* GB3 ②关联图的横坐标值 ()1/2=()1/2 =0.086 = 3 \* GB3 ③由图1查得纵坐标值为0.15 即0.2=0.15 求得液泛气速=2.64m/s (2)．操作气速 取u＝0.6＝0.6×2.64 ＝1.58 m/s (3).塔径 == 0.335 m=335mm 取塔径为0.4m(＝400mm) (4)．核算操作气速 U==1.11m/s (5)．核算径比 D/d＝400/38＝10.5 8，满足阶梯环的径比要求。 (6)．喷淋密度校核 取= 0.08/(m·h) 最小喷淋密度= 0.08×132.5＝10.6 /(m2·h) 因 ＝＝11.6/(m·h) 故满足最小喷淋密度要求。 图1 通用压降关联图 1.6 填料层高度计算 (1)．传质单元高度计算 本设计采用恩田式计算填料润湿面积aw作为传质面积a，依改进的恩田式分别计算及，再合并为和。 ①列出备关联式中的物性数据 气体性质(以塔底20℃，101.325kPa空气计)：＝1.206 kg/ (前已算出)；＝0.0181× (查附录)；＝1．98× 液体性质＝998.2 kg/；＝1.005×Pa·s；=1.344× ,＝72.6×N／m(查化工原理附录)。 气体与液体的质量流速： LG`==3.21 VG`==1.30 DN38mm聚丙烯阶梯环(乱堆)特性：＝38mm; ＝132.5;=33×10-3 N/m; 有关形状系数，=1.45（阶梯环为开孔环） = 2 \* GB3 ②依式 ={-1.45（）0.75（）0.1（）-0.05（）0