水吸收氨过程填料吸收塔设计.docx

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设计题目3000Nm3/h含氨5%填料吸收塔的设计
试设计一座填料吸收塔，用于脱岀混于空气中的氨度，对于非等温吸收过程，为控制塔内的温度升高，需取岀一部分热量。该流程特别适用于相平衡常数
m较小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的利用率。需注意吸收剂的部分再循环较
逆流操作费用的平均推动力较小，且需设置循环泵，操作费用提高。
由于氨在水中的溶解度很大。逆流操作时平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。逆流操作是完成该项任务的最佳选择。
在生产工艺流程图中，吸收剂水由离心泵输送至填料塔的塔顶，经液体分布器均匀的分布在填料上，使填料整个的充分润湿。气体由风机从塔底送入，含少量氨气的空气经过填料时，与填料上的吸收剂水相接触，此时在填料的表面发生传质过程实现氨的吸收。吸收剂水通过填料吸
收氨后由塔底排除，%以下由塔顶放空。
1・2选择吸收剂
吸收过程是依靠气体溶质在溶剂中的溶解来实现的，因此，吸收剂的性能的和优劣，是决定吸收操作效果的关键之一，选择时有以下考虑方面：
溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大，以提高吸收速率并减少吸收剂的用量。
选择性吸收剂对溶质组分要有良好的选择吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收或吸收甚微，否则不能直接实现有效的分离。
挥发度要低操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，要减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发和损失。
粘度吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动性越好，有助于传质速率和传热速率的提高。
其他所选的吸收剂尽量的满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、廉价易得以及化学性质稳定等要求。
在吸收空气中少量的氨时，水是最理想的溶剂，由于氨在水中的溶解度很大。常温常压下,水的挥发度很小、粘度较小、价格低廉等。

由于吸收过程的气液平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度。即低温有利于吸收，当操作温度的低限应由吸收系统的具体情况决定。
由吸收过程的气液平衡关系可知，压力升高可增加溶质组分的溶解度，即加压有利于吸收。
但随着操作压力的升高，对设备的加工制造要求提高，且能耗增加因此需结合具体工艺的条件综合考虑，以确定操作压力。
在该任务中，由于在常温常压下操作且在此条件下氨的溶解度很大，且受温度与压力的影响不大，在此不做过多的考虑。
第2章填料的类型与选择

填料种类很多，根据装填方式不同，可分为散装填料和规整填料两大类。
散装填料是一个个具有一定集合形状和尺寸的颗粒体一般以随机的方式堆积在塔内的，又称为乱堆填料和颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、和环鞍
的填料等。以下是典型的散装填料：
拉西环填料拉西环填料是最早提岀的工业填料，其结构为外径与高度相等的圆环，可用陶瓷、塑料、金属等材质制成。拉西环填料的气液分布较差、传质效率低、阻力大、通量小，目前工业上用得较少。
鲍尔环填料鲍尔环是在拉西环的基础上改进而得。其结构为在拉西环的侧壁上开岀两排长方形的窗口，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,
长方形的窗口，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,
另一侧向环内弯曲,
形成内伸的舌叶诸舌叶
大大提高了环内空间及
50%以上，传质效率
的侧边与环中间相搭，可用陶瓷、塑料、金属制造鲍耳环由于环内开孔,环内表面的利用率气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比通量可提高提高30%左右。鲍尔环是目前应用较广的填料之一。
阶梯环填料阶梯环是对鲍尔环的改进。鲍尔环相比阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形的翻边由于高径比减少，使得气体绕填料外外壁的平均路径大为缩短，减少了气体
通过填料层的阻力。锥形翻边不仅提高了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变为点接触为主，这样不但增加了填料层之间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可
以促进液膜的表面更新。有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前环形填料中最为优良的一种。
规整填料是按一定的的几何图形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，根据其几何结构分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料。工业上使用的绝大多数规整填料为波纹填料。波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料可用陶瓷、塑料、金属制造。
金属丝波纹填料是网波纹填料的主要形式，是由金属丝制成。其特点是压降低、分离效率高，特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分离物系、热敏性的精馏提供了有效的手段。尽管造价高，但性能优越仍得