水吸收氨填料吸收塔设计____化工原理.doc

水吸收氨课程设计
目录
第一节 前言 5
填料塔的主体结构与特点 5
填料塔的设计任务及步骤 5
填料塔设计条件及操作条件 5
第二节填料塔主体设计方案的确定 6
装置流程的确定 6
吸收剂的选择 6
6
填料种类的选择 6
填料规格的选择 6
填料材质的选择 7
基础物性数据 7
液相物性数据 7
气相物性数据 7
气液相平衡数据 8
物料横算 8
第三节填料塔工艺尺寸的计算 9
塔径的计算 9
填料层高度的计算及分段 10
传质单元数的计算 10
填料层的分段 12
填料层压降的计算 12
第四节 填料塔内件的类型及设计 13
塔内件类型 13
塔内件的设计 13
液体分布器设计的基本要求: 13
液体分布器布液能力的计算 13
注: 14
1填料塔设计结果一览表 14
2 填料塔设计数据一览 14
3 参考文献 16
4 后记及其他 16
附件一:塔设备流程图 17
附件二:塔设备设计图 17
第一节前言
填料塔的主体结构与特点
结构:
图1-1 填料塔结构图
填料塔不但结构简单,且流体通过填料层的压降较小,易于用耐腐蚀材料制造,所以她特别适用于处理量肖,有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部,并在填料的表面呈膜状流下,气体从塔底的气体口送入,流过填料的空隙,在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化,所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。
填料塔的设计任务及步骤
设计任务:用水吸收空气中混有的氨气。
设计步骤:(1)根据设计任务和工艺要求,确定设计方案;
(2)针对物系及分离要求,选择适宜填料;
(3)确定塔径、填料层高度等工艺尺寸(考虑喷淋密度);
(4)计算塔高、及填料层的压降;
(5)塔内件设计。
填料塔设计条件及操作条件
1. 气体混合物成分:空气和氨
2. 空气中氨的含量: % (体积含量即为摩尔含量)
3. 混合气体流量6000m3/h
4. 操作温度293K
5.
6. 回收率99 %
7. 采用清水为吸收剂
8. 填料类型:采用聚丙烯鲍尔环填料
第二节精馏塔主体设计方案的确定
装置流程的确定
本次设计采用逆流操作:气相自塔低进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,即逆流操作。
逆流操作的特点是:传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。
吸收剂的选择
因为用水做吸收剂,故采用纯溶剂。
2-1 工业常用吸收剂
溶质
溶剂
溶质
溶剂
氨
水、硫酸
丙酮蒸汽
水
氯化氢
水
二氧化碳
水、碱液
二氧化硫
水
硫化氢
碱液、有机溶剂
苯蒸汽
煤油、洗油
一氧化碳
铜氨液

填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。
填料种类的选择
本次采用散装填料。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。鲍尔环是目前应用较广的填料之一,本次选用鲍尔环。
填料规格的选择
工业塔常用的散装填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ 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,填料费用也增加很多。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的推荐值列于。
表3-1
填料种类
D/d的推荐值
拉西环
D/d20~30
鞍环
D/d15
鲍尔环
D/d10~15
阶梯环
D/d>8
环矩鞍
D/d>8
填料材质的选择
工业上,填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类
聚丙烯填料在低温(低于0度)时具有冷脆性,在低于0度的条件下使用要慎重,可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料。
综合以上:选择塑料鲍尔环散装填料 Dn50
基础物性数据
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.
6.
气相物性数据
1. 混合气