水吸收氨过程填料吸收塔设计

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1、徐州工程学院食品（生物）工程学院食品工程原理课程设计题目：水吸收氨的课程设计专业：班级：学生姓名：学号：指导教师：水吸收氨过程填料吸收塔设计1设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理量为6000m3/h，其中含氨为5%（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。操作条件操作压力常压操作温度20℃填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选工作日每年300天，每天24小时连续运行厂址厂址为徐州地区设计内容

2、吸收塔的物料衡算吸收塔的工艺尺寸计算填料层压降的计算绘制生产工艺流程图设计基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3·kPa)其他物性数据可查有关手册。2.1吸收流程的确定除了少数情况只需单独进行吸收外，一般需对吸收后的溶液继以脱吸，使溶剂再生，循环使用。因此，除了吸收塔以外，还需与其他设备一道组成一个完整的吸收-脱吸流程。2.2填料的选择对于水吸收NH3的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN5

3、0聚丙烯阶梯环填料。2.3基础物性数据整理对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度：粘度：表面张力：NH3在水中的扩散系数：混合气体的平均摩尔质量：混合气体的平均密度：混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为：查手册得NH3在空气中的扩散系数为：由手册查得：常压下20℃时NH3在水中的亨利系数：相平衡常数为：溶解度系数为：2.4物料衡算进塔气相摩尔比为：出塔气相摩尔比为：进塔惰性气相流量为：该吸收过程属低浓度吸收，平衡

4、关系为直线，最小液气比可按下式计算即对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：取操作液气比为：2.5吸收塔的工艺尺寸计算吸收塔塔径的计算：填料塔的直径D与操作空塔气速u及气体体积流量Vs之间存在以下关系式中：D——塔径，m;Vs——气体体积流量，m3/s;u——操作空塔气速，m/s采用埃克特通用关联图计算泛点气速气相质量流量为：液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即埃克特通用关联图的横坐标为：得得液相为水其液体密度校正系数，20℃时水的粘度取由圆整塔径取泛点率校核﹪填料规格校核＞10液体喷淋密度校核取最小润

5、湿速率为得经以上校核可知，填料塔直径选用合理。填料层高度计算：采用传质单元数法计算，其基本公式为：吸脱因数为：气相总传质单元数为：气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：查《化工原理课程设计》第177页表4—5得液体质量流量为：气膜吸收系数由下式计算气体质量通量为：液膜吸收系数由下式计算由查《化工原理课程设计》第179页表4—7得则由则由由得设计取填料层高度为：查《化工原理课程设计》第180页表4—8得对于阶梯环填料取计算得填料层高度为,故需分两段2.6填料层压降计算采用埃克特通用关联图计算填料层

6、压降横坐标为：查《化工原理课程设计》第181页图4—11得填料层压降为2.7液体分布器简要设计液体分布器的选型：该吸收塔液相负荷较小，而气相负荷相对较低，所以选用筛孔型分布器分布点密度计算：按埃克特建议值，D=400时，喷淋点密度为，D=750时，喷淋点密度为因该塔液相负荷较小，设计取喷淋点密度为。布液点数为按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。设计结果为：二级槽共设十一道，在槽侧面开孔，槽宽度为80mm，槽高度为210mm，两槽中心矩为120mm。分布点采用三角形排列，实际设计布点数为n=

7、77点。填料支承及压紧装置：填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，选用栅板型，它的优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。1.设计结果25℃时清水的密度998.2kg/m³20℃时清水的黏度1cp20℃时清水的表面张力72.6dyn/cm混合气体平均分子量28.4混合气体平均密度1.181kg/m³混合气体黏度NH3在空气中的扩散系数0．081cm²/s20℃时NH3在水中的亨利系数E相平衡常数m0.754溶解度系数H0.725kmol

8、/kpa·m³最小液气比0.752操作液气比1.128出塔吸收剂中溶质的摩尔比0.0465填料塔的塔径D0.65m填料层高度10.1m填料层的压力降10.1kpa液体分布器布液点数n77点液体分布器槽宽度80mm液体分布器槽高度210mm液体分布器的孔径3.7mm填料塔高度12m