水吸收氨过程填料吸收塔设计1000

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1、.一、设计任务书(一)设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为1000m3/h，其中含氨气为8％（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。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa）(二)操作条件1.操作压力为常压，操作温度20℃.2.填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。3.工作日取每年300天，每天24小时连续进行。(三)设计内容1.吸收塔的物料衡算；2.吸收塔的工艺尺寸计算；3.填料层压降的计算；4.吸收塔接管尺寸计算；5.吸收塔设计条件图

2、；6.对设计过程的评述和有关问题的讨论。二、设计方案(一)流程图及流程说明该填料塔中，氨气和空气混合后，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除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。(二)填料及吸收剂的选择该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用25×12.5×1.4聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下：比表面积at：223空隙率：0.90湿填料因子：填料常数A:0.204K：1.75..见下图：根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要

3、求。三、工艺计算(一)基础物性数据1.液相物性数据2.气相物性数据混合气体平均密度：=427680()空气黏度：273K，101.3Kpa.氨气在空气中扩散系数：(二)物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成20℃，101.3Kpa下氨气在水中的溶解度系数进塔气相摩尔比：出塔气相摩尔比：对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：..混合气体流量：kmol/h进塔惰性气体流量：kmol/h吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：取操作液气比为最小液气比的1.5倍，可得吸收剂用量为：根据全塔物料衡算式:液气比：(三)塔径的计算1.塔径的计算考虑到填料塔内塔的压力降,塔的操

4、作压力为101.3采用贝恩----霍夫泛点关联式:即..取泛点率为0.6.即圆整后取2.泛点率校核：（在0.5到0.85范围之间）3.填料规格校核：4.液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：所以得故满足最小喷淋密度的要求.(四)填料层高度计算1.传质单元高度计算273K，101.3kpa下，氨气在空气中的扩散系数.由..,则293K，101.3kpa下，氨气在空气中的扩散系数293K，101.3kpa下，氨气在水中的扩散系数(查化工原理附录)脱吸因数为：气相总传质单元数为：==14.992气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：液体质量通量为：气体质量通量为：故..气膜吸收系数：液

5、膜吸收系数:查表得=1.35故=0.12730.2476223=9.778=0.30370.2476223=18.907f=0.733>0.5以下公式为修正计算公式：..则（H为溶解度系数）；==10.163由==0.296m2.填料层高度的计算由取上下活动系数为1.5故取填料层高度为7m.查[2]化工原理课程设计213页表5-41散装填料分段高度推荐值查得：塑料阶梯环h/D8～15取h/D=10得h=100.4=4m故填料层需要分为二段，高度分别为3.5m.(五)填料塔压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降横坐标为：=0.0228查[2]P215表5-44得：纵坐标为：

6、查图得填料层压降为：..Eckert图(六)吸收塔的主要接管尺寸的计算1、气体进料管由于常压下塔气体进出口管气速可取12～20，故若取气体进出口流速近似为16m/s，则由公式可求得气体进出口内径为采用直管进料，由《化工原理》第三版上册[谭天恩等主编化学工业出版社]P269查得选择热轧无缝钢管，则（在符合范围内）气体进出口压降:进口：..出口：2、液体进料管由于常压下塔液体进出口管速可取，故若取液体进出口流速近似为2.6m/s，则由公式可求得液体进出口内径为采用直管进料，由《化工原理》第三版上册[谭天恩等主编化学工业出版社]P368查得选择热轧无缝钢管，则（在符合范围内）(七)吸收塔设

7、计条件图表吸收塔类型聚丙烯阶梯环吸收填料塔混合气体处理量（m3/h）1000塔径D（m）0.4填料层高度Z（m）7气相总传质单元高度（m）0.296气相总传质单元数14.992泛点气速（m/s）3.017泛点率0.733压降（kpa）5.15操作压力（kpa）101.3操作温度（℃）20填料直径（mm）25..孔隙率ε0.90填料比表面积a(㎡/m3)223填料常数A0.204填料常数K1.75四、符号说明——填料层的有效传质比表面积（m²/m³）——填料