氨气吸收(清水)化工原理课程设计.docxVIP

1 设计任务书 (一) 设计题目 试设计一座填料吸收塔， 采用清水吸收混于空气中的氨气。 混合气体的处理 量为 2200m 3/h，其中含氨为 8% (体积分数)，混合气体的进料温度为 25℃。要 求： 氨气的回收率达到 97% 。 (二) 操作条件 ( 1 )操作压力： 常压 ( 2 )操作温度： 20℃ ( 3)采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的 1.5倍。 (20C °氨在水中 的溶解度系数为 H ＝ 0.725kmol/m3.kPa) (三) 填料类型 采用散装聚丙烯 DN50 阶梯环填料。 (四) 设计内容 ( 1 )设计方案的确定和说明 ( 2 )吸收塔的物料衡算； ( 3)吸收塔的工艺尺寸计算； ( 4 )填料层压降的计算； ( 5 )液体分布器简要设计； ( 6 )绘制液体分布器施工图 ( 7 )吸收塔接管尺寸计算； ( 8 )设计参数一览表； ( 9 )绘制生产工艺流程图( A3 号图纸)； ( 10 )绘制吸收塔设计条件图( A3 号图纸)； ( 11 )对设计过程的评述和有关问题的讨论。 2 目 录 1. 设计方案简介 1 1.1 设计方案的确定 1 1.2 填料的选择 1 2. 工艺计算 2 2.1 基础物性数据 2 2.1.1 液相物性的数据 2 2.1.2 气相物性的数据 2 2.1.3 气液相平衡数据 2 2.1.4 物料衡算 3 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 4 2.2.1 塔径的计算 4 2.2.2 填料层高度计算 5 2.2.3 填料层压降计算 8 2.2.4 液体分布器简要设计 8 3. 辅助设备的计算及选型 9 3.1 填料支承设备 9 3.2 填料压紧装置 10 3.3 液体再分布装置 10 4. 设计一览表 10 5. 后记 11 6. 参考文献 11 7. 主要符号说明 12 8. 附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图) 13 3 1. 设计方案简介 1.1 设计方案的确定 本设计任务为吸收空气中的氨气。用水吸收氨 气属易溶解的吸收过程， 所以本次设计的吸收剂为 清水。为提高传质效率，选用逆流吸收流程，对于 水吸收氨气的过程，操作温度及操作压力较低，故 此采用散装聚丙烯 DN50 阶梯环填料在该填料塔中， 氨气-空气混合气体经由填料塔的下侧进入填料塔 中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的 作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排 出，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。 (如右 图所示) 1.2 填料的选择 塔填料(简称为填料)是填料塔中气液接触的基本构件， 其性能的优劣是决定 填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。 填料的种类不少， 根据装填方式的不同， 可分为散装填料和规整填料两大类。 散装填料根据结构特点不同， 又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形 填料等。工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。 工业生产对填料的 基本要求如下： ( 1 )传质分离效率高 ①填料的比表面积 a 大，及单位体积填料具有表面积要大，因为它是汽液两 相接触传质的基础。 ②填料表面的安排合理，以防止填料表面的叠合和浮现干区，同时有利于汽 液两相在填料层中的均匀流动并能促进汽液两相的湍动和表面更新，从而使填料 表面真正用于传质的有效面积增大，总体平均的传质系数和推动力增高。 ③填料表面对于液相润湿性好，润湿性好易使液体分布成膜，增大有效比表 面积。润湿性取决于填料的材质， 特别是表面状况。塑料的润湿性比较差，往往 需要进行适当的表面处理，金属表面粘着的加工用油脂需经过酸洗或者碱洗清除。 (2)压降小，气液通量大 ①填料的孔隙率 ε大压降就小，通量大。普通孔隙率大，则填料的比表面积 小。分离效率将变差。散装填料的尺寸大，孔隙率大，比表面积小，规整填料波 纹片的峰高增大，孔隙率大，比表面积也大。如果填料的表面积安排合理，可以 缓解 a 和 ε 的矛盾，达到最佳性能。 ②减少流道的截面变化，可减少流体的流动阻力。 ③具有足够的机械强度， 陶瓷填料容易破碎，惟独在强腐蚀性场合才采用。 ④分量轻，价格低 ⑤具有适当的耐蚀性能。 4 ⑥不被固体杂物阻塞其表面不会结垢。 工业塔常用的散装填料主要有 DN16、DN25、DN38、DN50、DN76 等几种规格。 同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加 不少。而大尺寸的填料应用于小直径塔中， 又会产生液体分布不良及严重的壁流， 使塔的分离效率降低。 因此， 对塔径与填料尺寸的比值要有一规定， 常用填料的 塔径与填料公称直径比值 D/d