水吸收氨气过程填料吸收塔的设计说明
水吸收氨过程填料吸收塔设计
设计任务书（一）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。
混合气体的处理为3350m3/h，其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。
采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.5倍。
（二）操作条件1、操作压力常压2、操作温度 20℃（三）填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选（四）工作日每年300天，每天24小时连续运行（五）厂址广西柳州（六）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、液体分布器简要设计5、绘制生产工艺流程图6、绘制吸收塔设计条件图7、对设计过程的评述和有关问题的讨论（七）设计基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725Kmol/(m3*Kpa).目录（一）设计方案简介 (4)（二）工艺计算 (4)1．基础物性数据（1）液相物性的数据 (5)（2）气相物性数据 (5)（3）气液相平衡数据 (5)（4）物料衡算 (5)2．填料塔的工艺尺寸的计算（1）塔径的计算 (6)（2）填料层高度计算 (7)3．填料层压降计算 (9)4．液体分布器简要设计……………………………………………………………10(三) 辅助设备的计算及选型 (10)(四) 设计一览表 (12)（五）对本设计的评述 (12)（六）参考文献 (13)（七）主要符号说明 (14)（八）附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）（一）设计方案简介一．方案的的确定12．吸收塔的工艺尺寸的计算（1）塔径计算气相质量流量为w=3500×1.181=4133.5 ㎏/hv液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即=155.88×18.02=2808.96 ㎏/hWL用贝恩—霍根关联式计算泛点气速：㏒[查附录五得空隙率 =0.927计算得u F=4.375 m/s取u =0.8 u F=0.8 4.375=3.5 m/s由D===0.595 m圆整塔径，取 D=0.6 m泛点率校核：u==3.440 m/s== 78.63% (在允许范围内)填料规格校核：==14>8 液体喷淋密度校核：取最小润湿速度为（Lw ）min=0.08 m3/(m·h)查常用散装填料的特性参数表，得at=114.2 m2/m3U min =（Lw）minat=114.2×0.08=9.136 m3/m2·hU==9.96＞Umin经以上校核可知，填料塔直径选用D=600mm是合理的。
化工原理课程设计-水吸收氨填料吸收塔设计
化工原理课程设计-水吸收氨填料吸收塔设计一、背景介绍氨是一种重要的化学制品，用于制造各种类型的化学产品，也可用作氨加热系统的燃料，但它作为强氧化剂挥发到大气中，有害环境，因此必须采取对策进行处理，以保护我们的环境。
水吸收氨填料吸收塔是一种典型的操作过程，通过在塔内部放入一定量的吸收填料，使得氨气更有效地与液体相混合，从而降低氨的挥发率，防止它的溢出。
二、设计目的本设计的目的是设计一种能够有效降低氨气挥发率的水吸收氨填料吸收塔系统。
三、塔结构设计1.水吸收塔的形式：此水吸收塔采用真空反应塔的形式，包括加热装置、塔体及其重要部件。
2.水吸收塔的尺寸：该水吸收塔直径为3m，高度为12m，采用真空式反应塔设计。
3.吸收填料：此设计采用纤维吸收填料，其密度为180 kg/m3，吸附能力0.5％，并选择优质的、耐磨的材料，保证耐久性。
4.液相：选择介质为硝酸钠溶液，介质比重1.1，温度在25℃以下，以确保氨吸收剂的低温稳定性。
5.混合器：采用有效搅拌，减少氨气挥发，氨气完全溶于液体，增加氨气的反应机会，增加吸6.塔内设备：除了加热器，还设有安全阀等设备，以防出现意外。
四、设计步骤1.根据氨吸收水填料吸收塔的工艺特点，研究氨挥发的特性，确定反应条件，估算反应速率和塔的大小及包装密度。
2.确定吸收填料的类型，以保证其对氨气的特性挥发特性。
3.细化设计，考虑塔内混合器及其优势，同时留意水塔设计具体内容，计算安全阀等设备的大小，以及确定塔内设备的位置。
4.确认成本，包括：原材料、安装和实际操作。
五、最终结论本文研究了一套水吸收氨填料吸收塔，设计了其安全阀及其它设备，以及填料的特性，确定了反应条件，估算反应速率，详细设计了塔的形式，尺寸，位置等，通过认真的工作，可以提出设计方案，完成水吸收氨填料吸收塔的设计任务。
水吸收氨过程填料吸收塔设计
《过程系统原理课程设计》说明书设计题目：设计者班级：设计者姓名：设计者学号：设计日期：指导教师：（签名）设计成绩：评定日期：水吸收氨过程填料吸收塔设计目录1.概述-------------------------------------------------------------------------------------------------第1页1.1设计题目--------------------------------------------------------------------------------------第1页1.2基础数据--------------------------------------------------------------------------------------第1页2.设计计算过称-------------------------------------------------------------------------第1页2.1吸收流程的确定------------------------------------------------------------------第1页2.2填料的选择------------------------------------------------------------------------第2页2.3基础物性数据整理---------------------------------------------------------------第2页2.4物料衡算---------------------------------------------------------------------------第3页2.5吸收塔的工艺尺寸的计算------------------------------------------------------第4页2.6填料层压降计算------------------------------------------------------------------第8页2.7填料塔塔内件的设计与选型---------------------------------------------------第8页3. 设计结果-------------------------------------------------------------------------------第9页4. 心得体会------------------------------------------------------------------------------第10页1.概述1.1设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计。
水吸收氨气填料塔设计
前言在近代工业的发展中，塔设备已成为一个非常重要的单元设备，广泛应用于炼油、化工、制药等过程工业上，对吸收、蒸馏和洗涤有着不可或缺的作用。
它性能的优劣、技术水平的高低直接影响到产品的质量、产量、回收率、经济效益等各个方面。
所以研究新型的的塔设备和强化气液两相传质过程及工业生产有着重要的意义。
塔设备主要可分为两种：板式塔和填料塔。
板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。
但总的来说，工业生产中因为处理量大所以还是以板式塔为主。
而对于填料塔，一般都是用于小量原料的处理。
但是在近些年来，人们对填料塔进行了大量的研究，却得了突破性的进展，目前应用规模的填料塔最大直径可达14~20m，突破了仅限于小塔的传统观念，并在现代化工生产中得到更为普遍的应用。
对于新型的填料塔来说，它还具有以下几个优点：（1）生产能力大，在需要大理论技术的分离过程中能耗小，可以更容易满足经济的应用热泵得要求。
（2）分离效率高（3）压降小（4）操作弹性大（5）持液量小利用填料塔去分离化工过程中的产物或者处理工业生产中对环境有害的污染物已越来越普遍，而且也趋于主流，对人们的日常生过也起着非常大的作用。
在使用填料塔进行分离物质时，必须事先对整个填料塔进行系统的计算与设计。
结合能效、操作条件、经济等方面去考虑。
充分了解到填料塔中个部分的物料情况和工作效益。
使整个填料塔分离过程能符合安全、环保、节能和高效益，能真正用于工业生产中。
氨是工业生产中一种极为重要的生产原料，在国民经济中占有重要地位。
除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。
合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。
但这种极为重要的化工原料却对人的生命有着严重的危害，如果在工业生产中操作有失误，会威胁这生产人员的性命安全。
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)目录第1节前言31.1填料塔的主体结构与特点31.2填料塔的设计任务及步骤31.3填料塔设计条件及操作条件4第2节精馏塔主体设计方案的确定42.1装置流程的确定42.2吸收剂的选择52.3填料的类型与选择52.3.1填料种类的选择52.3.2填料规格的选择52.3.3填料材质的选择62.4基础物性数据62.4.1液相物性数据62.4.2气相物性数据72.4.3气液相平衡数据72.4.4物料横算8第3节填料塔工艺尺寸的计算93.1塔径的计算93.2填料层高度的计算及分段113.2.1传质单元数的计算113.2.2传质单元高度的计算113.2.3填料层的分段143.3填料层压降的计算14第4节填料塔内件的类型及设计154.1塔内件类型154.2塔内件的设计164.2.1液体分布器设计的基本要求：164.2.2液体分布器布液能力的计算16注：171.填料塔设计结果一览表 (17)2.填料塔设计数据一览 (18)3.参考文献 (19)4.后记及其他 (19)附件一：塔设备流程图20附件二：塔设备设计图20表索引表 21工业常用吸收剂 (5)表 22 常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值 (6)图索引图 11 填料塔结构图 (3)图 31 Eckert图 (15)第1节前言1.1填料塔的主体结构与特点结构图错误!文档中没有指定样式的文字。
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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小，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。
1.2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。
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计(1)
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计
(1)
化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计
一、选择填料
本设计所选用的填料为塔形环状填料，其主要优点在于能够提高氨气
与水接触的时间和接触面积，从而提高吸收效率。
其次，填料的表面
积大，对氨气的吸附强度较高。
二、计算填料高度
根据质量平衡公式，吸收塔中氨气的质量=进入氨气的质量-出口氨气
的质量-吸收氨气的质量。
结合我们所设计的填料种类和工艺流程，可
以得到计算填料高度的公式：
θ=（W/N） ln [(C0-C)/(Co-Ct)]
其中，W是空气中氨气的质量流量，单位为kg/h；N是塔形环状填料每立方米的比表面积，单位为m²/m³；C0是氨气从入口口进入吸收器的
浓度，单位为mg/Nm³；Ct是出口处氨气的平均浓度，单位为mg/Nm³；
C是入口处水的浓度，单位为mg/L。
三、塔的直径
根据经验公式可得：填料在瞬间液晶表面液流速等于液降的经验公式。
v=1.2/(μ)½ (ΔP/ρ) ¼
其中，v是液体在塔体内部的平均流速，单位为m/s；μ是液体的粘度，单位为Pa*s；ΔP是液体在塔体内产生的液降，单位为Pa；ρ是液体
的密度，单位为kg/m³。
四、结论
经过以上各个方面的计算和分析，我们得到了适合本工艺流程，并且
具有高效的填料塔高度及塔直径，使本工艺流程吸收效率达到最优化
程度。
我们所选用的填料塔设计方案具有成本低、效率高及运行稳定
等特点，非常符合实际工序的需要。
化工原理课程设计说明书(水吸收氨气填料塔)
华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 课程设计题目水吸收氨过程的填料吸收塔设计学院专业姓名学号指导教师完成时间教务处制化工原理课程设计任务书课程设计名称化工原理课程设计专业班级（学生人数）指导教师本学期承担相应课程教学任务情况课程设计目的及任务化工原理课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
通过本课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
本次设计任务：水吸收氨过程的填料吸收塔设计1、处理能力2000 m3/h的空气-氨混合气体2、设备形式填料吸收塔3、操作条件①混合气含氨量6%（体积分数，下同），塔顶排放气体中含氨量低于0.02%。
②操作压力---常压③操作温度---20℃④填料类型填料选用聚丙烯阶梯环，规格自选。
4、设计基础数据20℃时氨在水中的溶解度系数H=0.725 kmol/(m3•kPa)课程设计要求设计中需要学生自己做出决策，即自己定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算，并要求对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
本次设计要求具体如下：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液体分布器简要设计；⑤整理设计计算结果列表；⑥对设计过程的评述和有关问题的讨论；⑦绘制吸收塔设计条件图。
课程设计目标通过本次设计，学生应在下列几个方面得到较好的培养和训练：1、熟悉查阅文献资料、收集有关数据，正确选用公式；2、在兼顾技术上先进性、可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常、安全运行所需的检测和计量参数，同时还需考虑到操作维修的方便和环境保护的要求；3、准确而迅速地进行过程计算及主要设备的工艺设计计算；4、用精炼的语言、简洁的文字、清晰的图表来表达自己的设计思想和计算结果。
环保工程课程设计水吸收氨填料塔设计设计说明书 精品
环境工程原理课程设计清水吸收氨的填料塔装置设计说明书一设计任务书（一）设计题目水吸收NH3过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧炉送出的混合气体(先冷却)中的NH3，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。
混合气体的处理量m3/h 10800混合气体NH3含量（体积分数） 5.5%NH3的回收率不低于96%吸收剂的用量与最小用量之比 1.6（二）操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度20℃（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）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸计算；（6）绘制吸收塔设计条件图；（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收NH3属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂，且NH3不作为产品，故采用纯溶剂。
2.2填料的类型与选择对于水吸收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DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，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，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 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。
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计-V1
化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计-V1化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计化工生产中，氨气是一种常见的化学气体，亦是一种毒性气体。
为了保证生产安全，常常需要使用填料吸收塔对氨气进行处理。
本次化工原理课程设计的主题是水吸收氨填料吸收塔设计，下面将从设计的流程、填料选择、设备选型及操作控制方面进行详细阐述。
一、设计流程1.确定设计要求：包括氨气的进入浓度、出口浓度、进入流量、处理效率要求等。
2.确定填料种类：选择适合水吸收氨的填料种类。
3.塔体设计：根据进入流量和处理效率要求计算出塔体高度，以及塔体的内径和壁厚。
4.设备选型：根据填料种类和塔体设计的要求选型。
5.操作控制：确定运行参数和控制策略等。
二、填料选择1.氨气水解和物理吸收的填料：骨炭、石英、聚丙烯、陶瓷、活性炭等。
2.氨气化学吸收的填料：硫酸铵、硝酸铵、硫酸钙、硝酸钙、硫酸钠等。
综合考虑吸附容积、吸附速度、吸附效率、化学稳定性等因素，本设计选择硝酸铵作为填料。
三、设备选型1.填料吸收塔：根据设计要求和填料种类选择适合的填料吸收塔。
2.进气风机：根据进气流量和风阻要求选型。
3.冷却器：为了防止氨气过热，常常需要在进入填料吸收塔前，在氨气进风口处安装冷却器。
四、操作控制1.进气速度：进气速度过快会导致氨气不能充分吸收，进气速度过慢则会影响处理效率。
一般控制在0.5-1.5m/s。
2.水位控制：为了保证填料的湿润度，需要控制水的流量和水位。
3.塔体温度控制：为了保证填料吸收效率，需要控制塔体温度，一般保持在20-35℃。
4.出口浓度控制：通过调节水的流量和塔体内填料的密度，控制出口浓度。
结语：本次化工原理课程设计通过设计流程、填料选择、设备选型及操作控制方面的详细阐述，较为全面地介绍了水吸收氨填料吸收塔的设计过程。
对于化工领域的实践和专业知识积累具有一定的参考价值。
吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)
操作温度：20℃
操作压力：常压
2.
填料的选择包括填料类型、规格、材质等选择填料的类型有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料、球形填料，花环填料、金属丝网波纹填料等。对比得阶梯环综合性能较好（可增加填料间的空隙，有利于传质效率的提高）。
填料的规格通常指填料的公称直径，一般应满足填料塔直径上至少放置8块以上的填料，即D/d>8。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。
表4.3支承板结构尺寸(mm)
塔径
DN
支承板
外径
支承板
分块数
主支承
梁数
支承圈
宽度
支承圈
厚度
2200
2160750144.6填料塔的气体进口装置尽量使气体分散均匀且压力降要小，同时还能防止塔内下流的液体流入气体管路中。常用的办法是使进气管伸至塔的中心线位置,管端为向下的45o切口或向下的缺口。这样气体从切口或缺口处折转向上。由于这种进气管不能使气体分布均匀，所以只能用于直径在500mm以下的塔中。对于直径较大的塔，进气管的末端为向下的喇叭口，对于直径更大的塔，则应采取气体均布措施。这里选用管端为45o向下的缺口。
丝网规格选择高效性网，效率高，网较密。选用上装式丝网除沫器根据手册参数【3】
（1）通过除沫器的气速：
K一般取0.08~0.11，此处取0.11
（符合气速要求）
（2）除沫器直径：
（3）除沫器高度：
主要保证除沫器有足够的拦液表面和气液停留时间。
所以根据表4.1[2]可知上装式丝网除沫器，丝网厚度150mm，安装厚度410mm，有效直径2100mm。
填料塔的液泛气速主要取决于支承板与第一层填料之间的有效空隙率的大小。有效空率降低的原因，除与填料形式有关外，更取决于支承板的结构。
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计首先，填料的选择是填料吸收塔设计中的重要环节。
常见的填料材料有陶瓷球、塑料球和金属填料等。
对于水吸收氨气来说，一般采用塑料球填料更为常见，其表面积大、孔隙率高，能够有效增加气液接触面积，提高氨气的吸收效率。
在填料选择时，还需要考虑填料的耐腐蚀性能、压降、堵塞等指标，以确保填料的稳定性和使用寿命。
其次，填料层高度的确定是填料吸收塔设计过程中的另一个重要参数。
填料层高度对气液接触效果有较大影响，一般情况下，填料层高度越大，气液接触面积越大，吸收效果越好，但也会增加设备的高度和投资成本。
因此，在实际设计中需要综合考虑填料层高度与吸收效果之间的平衡，确定合适的填料层高度。
液汽比是填料吸收塔设计中的另一个重要参数。
液汽比是指单位时间内液相流量与气相流量的比值。
液汽比过低会导致塔底压力升高，氨气吸收效果差；而液汽比过高则会造成能力浪费，并增加后续处理设备的负担。
根据经验，通常液汽比在1.5-2.5之间较为合适，具体的值可根据实际情况进行调整。
气液流速是填料吸收塔设计的另一关键参数。
气液流速需要根据填料类型、填料层高度等因素进行合理的选择。
一般情况下，流速过大会导致气液分布不均匀，造成液滴的飞散和带走气相成分，从而降低吸收效果；而流速过小则会增加填料吸附液膜的厚度，增加冲击损失，影响气液接触效果。
通常，气相的流速在1-2.5m/s之间，液相的流速在0.2-0.5m/s之间较为合适。
此外，填料吸收塔的设计还需要考虑塔的结构设备、排污系统、压力控制、温度控制等方面的设计。
塔的结构设备需要保证填料的安装、拆卸和清洗的便利性；排污系统需要保证吸收剂的及时排出，防止堵塞和腐蚀；压力和温度控制需要根据实际情况进行合理的设定，以确保塔内各部分工作状态的稳定性和安全性。
综上所述，水吸收氨气的填料吸收塔设计需要考虑填料选择、填料层高度、液汽比、气液流速等多个因素，并根据实际情况进行合理的选择和设计。
化工机械基础填料塔设计_清水吸收氨气
前言在炼油、石油化工、精细化工、食物、医药及环保等部门，塔设备属于利用量大应用面广的重要单元设备。
塔设备普遍用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。
因此塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。
在化学工业中，常常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其要紧目的是回收气体混合物中的有效物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成份，使气体净化，以便进一步加工处置，或除去工业放空尾气中的有害成份，以避免污染空气。
吸收操作是气体混合物分离方式之一，它是依照混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。
塔设备按其结构形式大体上可分为两类；板式塔和填料塔。
以前在工业生产中，当处置量大时多用板式塔，处置量小时采纳填料塔。
最近几年来由于填料塔结构的改良，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又维持了压降小、性能稳固等特点。
因此，填料塔已经被推行到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。
现在，直径几米乃至几十米的大型填料塔在工业上已非罕有。
随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。
综合考察各分离吸收设备中以填料塔为代表，填料塔技术用于各类工业物系的分离,尽管设计的重点在塔体及塔内件等核心部份,但与之相配套的外部工艺和换热系统应视具体的工程特殊性作相应的改良。
例如在DMF回收装置的扩产改造项目中,要求利用原常压塔塔顶蒸汽,工艺上能够在常压塔及新增减压塔之间采纳双效蒸馏技术,达到降低能耗、提高产量的双重成效，在硝基氯苯分离项目中;改原多塔精馏、两头结晶工艺为单塔精馏、端结晶流程,并对富间硝基氯苯母液进行精馏分离,取得99%以上的间硝基氯苯,既提高产品质量,又取得了降低能耗的技术成效。
进程的优缺点：分离技术确实是指在没有化学反映的情形下分离出混合物中特定组分的操作。
这种操作包括蒸馏，吸收，解吸，萃取，结晶，吸附，过滤，蒸发，干燥，离子互换和膜分离等。
水吸收氨过程填料吸收塔设计
一、設計任務書(一)設計題目試設計一座填料吸收塔，用於脫除混於空氣中的氨氣。
混合氣體的處理量為1000 m3/h，其中含氨氣為8％（體積分數），要求塔頂排放氣體中含氨低於0.02％（體積分數），採用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。
（20℃氨在水中的溶解度係數為H＝0.725kmol/（m3.kPa）(二)操作條件1.操作壓力為常壓，操作溫度20℃.2.填料類型選用聚丙烯階梯環填料，填料規格自選。
3.工作日取每年300天，每天24小時連續進行。
(三)設計內容1.吸收塔的物料衡算；2.吸收塔的工藝尺寸計算；3.填料層壓降的計算；4.吸收塔接管尺寸計算；5.吸收塔設計條件圖；6.對設計過程的評述和有關問題的討論。
二、設計方案(一)流程圖及流程說明該填料塔中，氨氣和空氣混合後，經由填料塔的下側進入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。
經吸收後的混合氣體由塔頂排除，吸收了氨氣的水由填料塔的下端流出。
(二)填料及吸收劑的選擇該過程處理量不大，所用的塔直徑不會太大，可選用25×12.5×1.4聚丙烯階梯環塔填料，其主要性能參數如下：比表面積at ：22332/mm空隙率ε：0.90濕填料因數Φ：1172m-填料常數 A:0.204 K：1.75見下圖：根據所要處理的混合氣體，可採用水為吸收劑，其廉價易得，物理化學性能穩定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。
三、工藝計算(一)基礎物性數據 1.液相物性數據3998.2(/)L kg m ρ=6100410() 3.6(/)L Pa s kg m h μ-=⨯⋅=272.6(d y n /c )940896(/)L m k g h σ==931.7610(/)L D m s -=⨯2. 氣相物性數據混合氣體平均密度：31.166(/)v kg m ρ=c σ=427680(2/kg h )空氣黏度：51.8110()0.065(/)v Pa s kg m h μ-=⨯⋅= 273K ，101.3Kpa.氨氣在空氣中擴散係數：200.17(/)D m s =(二)物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成20℃，101.3Kpa 下氨氣在水中的溶解度係數 30.725/H kmol m kpa =998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯進塔氣相摩爾比： 10.080.087010.08Y ==-出塔氣相摩爾比：20.00020.00020010.0002Y ==- 對於純溶劑吸收過程，進塔液相組成：20X =混合氣體流量 ：1100027341.59629322.4V ⨯==⨯ kmol/h進塔惰性氣體流量： 41.596(10.08)38.268V =⨯-= kmol/h吸收過程屬於低濃度吸收，平衡關係為直線，最小液氣比可按下式計算：12min 120.08700.0002000.752(0.0870/0.754)0e Y Y L V x X --⎛⎫=== ⎪--⎝⎭ 11e Y x m =取操作液氣比為最小液氣比的1.5倍，可得吸收劑用量為：0.75238.268 1.543.166/L Kmol h =⨯⨯= 根據全塔物料衡算式:()()()121212120.08700.0002000.07700.752 1.5V Y Y L X X V Y Y X LX L-=---=+==⨯液氣比 ：43.166180.6661000 1.166l v W W ⨯==⨯ (三)塔徑的計算 1.塔徑的計算考慮到填料塔內塔的壓力降,塔的操作壓力為101.3KPa()()()()33330.08170.922928.04/101.31028.0410 1.166/8.314527320998.2/v L M Kg Kmol PM Kg m RT Kg m ρρ-=⨯+⨯=⨯⨯⨯∴===⨯+=液体密度可以近似取为採用貝恩----霍夫泛點關聯式:112480.23lg f t v v L L L v L u a W A K g W ρρμρρε⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦即()20.231184223 1.166lg () 1.0049.81998.20.90 1.1660.204 1.750.666998.20.476f u ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎛⎫=-⨯⨯ ⎪⎝⎭=-3.017/f u m s = ()0.50.85f u u =-取泛點率為0.6. 即 0.60.6 3.017 1.810/f u u m s ==⨯=()4410000.4423.14 1.8103600s V D m u ⨯===π⨯⨯ 圓整後取 ()()0.4400D m mm ==2.泛點率校核：210003600 2.212/0.7850.4u m s ==⨯ 2.2120.7333.017F u u ==（在0.5到0.85範圍之間） 3.填料規格校核：40016825D d ==> 4.液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅=23223/t a m m = 所以得32min min ()0.0822317.84/()W t U L a m m h =⋅=⨯=⋅263220.78543.16618998.2 6.17510/()0.7850.4hL U D m m h =⋅⨯⨯==⨯⋅⨯min U U >故滿足最小噴淋密度的要求.(四)填料層高度計算 1.傳質單元高度計算273K ，101.3kpa 下，氨氣在空氣中的擴散係數20.17(/)o D cm s =.由3/2000V p T D D p T ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,則293K ，101.3kpa 下，氨氣在空氣中的擴散係數20.189(/)v D cm s =293K ，101.3kpa 下，氨氣在水中的擴散係數()921.7610/L D m s -=⨯ (查化工原理附錄)*110.7540.07700.0581Y mX ==⨯= *220Y mX ==脫吸因數為：0.7540.6680.752 1.5mV S L ===⨯ 氣相總傳質單元數為：()*12*221ln 11OGY Y N S S S Y Y ⎡⎤-=-+⎢⎥--⎣⎦=()10.08700ln 10.6680.66810.6680.0002000-⎡⎤-+⎢⎥--⎣⎦=14.992氣相總傳質單元高度採用修正的恩田關聯式計算：0.050.20.10.752221exp 1.45w c L t L L t L t L L L t L a U a U U a a a g σσμρσρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎩⎭液體品質通量為：22243.166186186.21/()0.7850.7850.4L L W U Kg m h D ⨯===⋅⨯⨯ 氣體品質通量為：2221000 1.1669283.44/()0.7850.7850.4v v W U Kg m h D ⨯===⋅⨯⨯ 故20.750.10.052820.24276806186.216186.212231exp{ 1.45()()()940896223 3.6998.2 1.27106186.21()}998.29408962230.2476w t a a -⨯=--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=氣膜吸收係數：10.7310.74340.2379283.440.0652230.1891036000.2372230.0658.3142931.1660.189103600 0.1273V V t V G t V V V U a D k a D RT μμρ--⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=液膜吸收係數:211323121833290.00956186.21 3.6 3.6 1.27100.00950.2476223 3.6998.2998.2 1.761036000.3037(/)L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=查表得ψ=1.35 故1.1G G W K a K a ψ==0.1273⨯0.2476⨯223⨯ 1.11.35=9.778()3/Kmol m h kpa ⋅⋅ 0.4L L W K a K a ψ==0.3037⨯0.2476⨯223⨯0.41.35=18.907()3/kmol m h kpaf =fuu =0.733>0.5 以下公式為修正計算公式：1.419.50.5G G f u K a K a u ⎡⎤⎛⎫'⎢⎥=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()()1.4319.50.2339.77821.864/Kmol m h kpa ⎡⎤=+⨯⨯⎣⎦=⋅⋅2.219.50.5L L f u K a K au ⎡⎤⎛⎫⎢⎥'=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()()2.2319.50.23318.90726.194/kmol m h kpa =+⨯⨯=。
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计一、水吸收氨气过程水吸收氨气是一种常见的空气污染治理方法，其主要原理是利用水溶液与氨气发生化学反应，将其转化为无害的物质。
具体过程如下：1. 水溶液与氨气接触：将水溶液喷淋到填料层中，使其与上升的废气充分接触。
2. 化学反应：在接触过程中，水溶液中的OH-离子与NH3分子发生反应，生成NH4+离子。
反应式如下：NH3 + H2O → NH4+ + OH-3. 吸收效果：通过不断喷淋和填料层的作用，废气中的NH3被逐渐吸收，并转化为无害物质。
二、填料吸收塔的设计填料吸收塔是实现水吸收氨气过程的主要设备之一。
其设计需要考虑以下几个方面：1. 填料选择：填料是实现废气和水溶液接触的关键因素之一。
常见的填料有环形塔环、球形塞、波纹板等。
选择合适的填料可以提高吸收效率和降低能耗。
2. 填料层数：填料层数的多少直接影响吸收效果，一般情况下填料层数越多，吸收效果越好。
但是填料层数过多会增加设备高度和造价，需要根据实际情况进行设计。
3. 喷淋方式：喷淋方式也是影响吸收效率的重要因素。
常见的喷淋方式有顶部喷淋、侧面喷淋、中心喷淋等。
不同的喷淋方式适用于不同的填料和气体流量。
4. 水溶液浓度：水溶液浓度对吸收效率也有很大影响。
一般情况下，水溶液浓度在5%~10%之间较为合适，超过10%会增加能耗和造价。
5. 设备尺寸：填料吸收塔的尺寸需要根据废气流量、水溶液流量和吸收效率等因素进行计算。
一般情况下，设备高度在5~15m之间，直径在1~3m之间。
三、总结水吸收氨气过程是一种有效的空气污染治理方法，在填料吸收塔设计中需要考虑填料选择、填料层数、喷淋方式、水溶液浓度和设备尺寸等因素。
通过合理的设计和操作，可以实现高效的氨气吸收和空气治理效果。
水吸收氨过程填料吸收塔设计说明
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1000 m3/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；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 ：22332/mm空隙率ε：0.90湿填料因子Φ：1172m-填料常数 A:0.204 K：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求。
三、工艺计算(一)基础物性数据 1.液相物性数据3998.2(/)L kg m ρ= 6100410() 3.6(/)L Pa s kg m h μ-=⨯⋅=g 272.6(dyn /c )940896(/)L m kg h σ==931.7610(/)L D m s -=⨯2. 气相物性数据混合气体平均密度：31.166(/)v kg m ρ=c σ=427680(2/kg h )空气黏度：51.8110()0.065(/)v Pa s kg m h μ-=⨯⋅=g 273K ，101.3Kpa.氨气在空气中扩散系数：200.17(/)D m s = (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 30.725/H kmol m kpa =g998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯进塔气相摩尔比： 10.080.087010.08Y ==-出塔气相摩尔比：20.00020.00020010.0002Y ==- 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：20X =混合气体流量 ：1100027341.59629322.4V ⨯==⨯ kmol/h进塔惰性气体流量： 41.596(10.08)38.268V =⨯-= 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：12min 120.08700.0002000.752(0.0870/0.754)0e Y Y L V x X --⎛⎫=== ⎪--⎝⎭ 11e Y x m =取操作液气比为最小液气比的1.5倍，可得吸收剂用量为：0.75238.268 1.543.166/L Kmol h =⨯⨯= 根据全塔物料衡算式:()()()121212120.08700.0002000.07700.752 1.5V Y Y L X X V Y Y X LX L-=---=+==⨯液气比 ：43.166180.6661000 1.166l v W W ⨯==⨯ (三)塔径的计算 1.塔径的计算考虑到填料塔塔的压力降,塔的操作压力为101.3KPa()()()()33330.08170.922928.04/101.31028.0410 1.166/8.314527320998.2/v L M Kg Kmol PM Kg m RT Kg m ρρ-=⨯+⨯=⨯⨯⨯∴===⨯+=Q 液体密度可以近似取为采用贝恩----霍夫泛点关联式:112480.23lg f t v v L L L v L u a W A K g W ρρμρρε⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦即()20.231184223 1.166lg () 1.0049.81998.20.90 1.1660.204 1.750.666998.20.476f u ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎛⎫=-⨯⨯ ⎪⎝⎭=-3.017/f u m s = ()0.50.85f u u =-Q取泛点率为0.6. 即 0.60.6 3.017 1.810/f u u m s ==⨯=()0.442D m ===圆整后取 ()()0.4400D m mm ==2.泛点率校核：210003600 2.212/0.7850.4u m s ==⨯ 2.2120.7333.017F u u ==（在0.5到0.85围之间） 3.填料规格校核：40016825D d ==> 4.液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅=23223/t a m m = 所以得32min min ()0.0822317.84/()W t U L a m m h =⋅=⨯=⋅263220.78543.16618998.2 6.17510/()0.7850.4hL U D m m h =⋅⨯⨯==⨯⋅⨯min U U >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20.17(/)o D cm s =.由3/2000V p T D D p T ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,则293K ，101.3kpa 下，氨气在空气中的扩散系数20.189(/)v D cm s =293K ，101.3kpa 下，氨气在水中的扩散系数()921.7610/L D m s -=⨯ (查化工原理附录)*110.7540.07700.0581Y mX ==⨯=*220Y mX ==脱吸因数为：0.7540.6680.752 1.5mV S L ===⨯ 气相总传质单元数为：()*12*221ln 11OGY Y N S S S Y Y ⎡⎤-=-+⎢⎥--⎣⎦=()10.08700ln 10.6680.66810.6680.0002000-⎡⎤-+⎢⎥--⎣⎦=14.992气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：0.050.20.10.752221exp 1.45w c L t L L t L t L L L t L a U a U U a a a g σσμρσρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎩⎭液体质量通量为：22243.166186186.21/()0.7850.7850.4L L W U Kg m h D ⨯===⋅⨯⨯ 气体质量通量为：2221000 1.1669283.44/()0.7850.7850.4v v W U Kg m h D ⨯===⋅⨯⨯ 故20.750.10.052820.24276806186.216186.212231exp{ 1.45()()()940896223 3.6998.2 1.27106186.21()}998.29408962230.2476w t a a -⨯=--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=气膜吸收系数：10.7310.74340.2379283.440.0652230.1891036000.2372230.0658.3142931.1660.189103600 0.1273V V t V G t V V V U a D k a D RT μμρ--⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=液膜吸收系数:211323121833290.00956186.21 3.6 3.6 1.27100.00950.2476223 3.6998.2998.2 1.761036000.3037(/)L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=查表得ψ=1.35 故1.1G G W K a K a ψ==0.1273⨯0.2476⨯223⨯ 1.11.35=9.778()3/Kmol m h kpa ⋅⋅ 0.4L L W K a K a ψ==0.3037⨯0.2476⨯223⨯0.41.35=18.907()3/kmol m h kpa g gf =fuu =0.733>0.5 以下公式为修正计算公式：1.419.50.5G G f u K a K a u ⎡⎤⎛⎫'⎢⎥=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()()1.4319.50.2339.77821.864/Kmol m h kpa ⎡⎤=+⨯⨯⎣⎦=⋅⋅2.219.50.5L L f u K a K au ⎡⎤⎛⎫⎢⎥'=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦()()2.2319.50.23318.90726.194/kmol m h kpa =+⨯⨯=g g则 111G G L K a K a HK a =+'' （H 为溶解度系数）；=11121.8640.72526.194+⨯=10.1633/()Kmol m h kpa ⋅⋅由 OG Y G V VH K a K aP ==ΩΩ=238.26810.163101.30.7850.4⨯⨯⨯=0.296m 2. 填料层高度的计算由 0.29614.992 4.438OG OG Z H N m =⋅=⨯= 取上下活动系数为1.51.5 1.5 4.438 6.657Z m Z'==⨯=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/D ⊂8～15 max 6h m ≤ 取h/D=10 得 h=10⨯0.4=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：0.50.51.1660.666998.2V LVL WW ρρ⎛⎫⎛⎫=⨯ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭=0.0228查[2]P 215表5-44得：189P m -Φ=纵坐标为：220.20.22.212891 1.166 1.0040.05239.81998.2V P L L u g ρψμρΦ⨯⨯⋅⋅=⨯⨯=查图得859.81833.85/Ppa m Z∆=⨯= 填料层压降为：833.857 5.84P pa Kpa ∆=⨯=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/m s ，故若取气体进出口流速近似为16m/s ，则由公式24V q d u π=可求得气体进出口径为41000/3600148.710.78516V q d mm u π===⨯ 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]P269查得选择1563mm mm Φ⨯热轧无缝钢管，则 2241000/3600'15.73/0.785(0.1560.0032)V q u m s d π===⨯-⨯（在符合围） 气体进出口压降:进口：()221111.16615.73144.2522p u Pa ρ∆==⨯⨯=出口：()222110.50.5 1.16615.7372.1322p u Pa ρ∆=⨯=⨯⨯⨯=2、液体进料管由于常压下塔液体进出口管速可取13/m s :，故若取液体进出口流速近似为2.6m/s ，则由公式24V q d u π=可求得液体进出口径为0.029d m === 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]P368查得选择384mm mm Φ⨯热轧无缝钢管，则 2246186.21/(998.23600)' 2.44/0.785(0.0380.0042)V q u m s d π⨯===⨯-⨯（在符合围） (七)吸收塔设计条件图表四、符号说明五、对设计过程的评述这次我的课程设计题目是水吸收氨过程填料塔的设计，这是关于吸收中填料塔的设计。
吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)
目录1. 设计任务书 (1)2. 设计方案简介 (2)2.1 吸收流程的确定 (2)2.2 吸收剂的选择 (2)2.3 操作温度与压力 (3)2.4 塔填料的选择 (3)2.5 初步流程图 (3)3. 工艺计算 (4)3.1 基础物性数据 (4)3.1.1 液相物性的数据 (4)3.1.2 气相物性数据 (5)3.1.3 气液相平衡数据 (5)3.1.4 物料衡算 (5)3.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (6)3.2.1 塔径的计算 (6)3.2.2 填料层高度计算 (8)3.2.3 填料层压降计算 (10)3.2.4 吸收塔接管尺寸的计算 (11)4. 辅助设备的计算及选型 (12)4.1 除沫器 (12)4.2 液体分布装置 (13)4.3 液体再分布器 (15)4.4 填料压紧装置 (15)4.5 填料支承装置 (16)4.6 气体的进出口装置 ................................................................ 错误！未定义书签。
4.7封头的选择............................................................................ 错误！未定义书签。
4.8人孔的选择 (17)4.9 法兰的选择........................................................................... 错误！未定义书签。
4.10 塔底液保持管高度............................................................... 错误！未定义书签。
4.11 塔附属高度计算 (18)4.12 离心泵的选型...................................................................... 错误！未定义书签。
水吸收氨过程填料吸收塔设计精选全文完整版
可编辑修改精选全文完整版设计题目3000Nm3/h含氨5%填料吸收塔的设计试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为3000Nm3/h，其中含氨为5%（体积分数），采用清水进行吸收。
要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数）。
操作条件（1）操作压力101.33 kPa（常压）；（2）操作温度20℃；（3）吸收剂用量为最小用量的1.9倍填料类型：选用聚丙烯阶梯环填料。
工作日：每年300天，每天24小时连续运行厂址：合肥设计内容（1）设计方案的说明及流程说明；（2）吸收塔的物料衡算；吸收塔的工艺尺寸计算；（3）填料层压降的计算；（4）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸计算；（6）绘制生产工艺流程图；（7）绘制吸收塔设计条件图；（8）绘制液体分布器施工图；（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录第1章设计方案的简介 (1)1.1选定塔型 (1)1.2确定填料吸收塔的具体方案 (2)1.2.1装置流程的确定 (2)1.2选择吸收剂 (3)1.3操作温度与压力的确定 (3)1.3.1操作温度的确定 (3)1.3.2操作压力的确定 (3)第2章填料的类型与选择 (4)2.1填料的类型 (4)2.1.1散装填料 (4)2.1.2规整填料 (4)2.2填料的选择 (5)2.2.1填料种类的选择 (5)2.2.2填料规格的选择 (6)2.2.3填料材质的选择 (7)第3章填料塔工艺尺寸 (9)3.1设计基础数据 (9)3.1.1液相物性数据 (9)3.1.2气相物性数据 (9)3.2.3气液相平衡数据 (9)3.2.4物料衡算 (10)第4章填料塔的工艺尺寸的计算 (11)4.1塔径的计算 (11)4.2填料层高度计算 (12)4.3填料塔压降的计算 (14)第5章液体分布器简要设计 (16)5.1液体分布器 (16)5.2液体再分布器 (17)5.3 塔底液体保持管高度 (18)第6章吸收塔接管尺寸计算 (19)6.1气体进料管 (19)6.2液体进料管 (19)6.3 离心泵的选型 (19)6.4风机的选型 (20)第7章塔体附件设计 (22)7.1塔的支座 (22)7.2其他附件 (22)附图1 填料塔工艺图 (23)附图2 工艺流程图 (24)附录1 吸收塔设计条件图 (25)附录2 符号说明 (26)附录3 设计一览表 (27)附录4 Eckert通用关联图 (28)参考文献 (29)第1章设计方案的简介1.1选定塔型塔器是关键设备，例如在气体吸收、液体精馏（蒸馏）、萃取、吸附、增湿中、离子交换等过程中都有体现。
水吸收氨填料吸收塔设计带图
计任务书 0吸收工艺流程的确定 0平衡曲线方程 (2)塔径计算 (2)填料层高度计算 (4)填料层压降计算 (7)填料吸收塔的附属设备 (7)主要符号说明 (8)计任务书（1）题目含氨为5%（体积分数，下同）的混合气体, 处理量为4000m3/h, 采用清水进行吸收, 氨的回收率90%，吸收剂的用量为最小用量的倍. (均为体积分数).,（2）设计任务和操作条件:(1)操作压力常压。
(2)操作温度20℃(3)年工作300天,每天24小时运行.（3）填料类型聚丙烯阶梯环填料,规格自选.（4）设计内容(1)吸收塔的物料衡算(2)填料层压降的计算(3)液体分布器的简单设计(4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算(5)绘制分布器施工图(6)对本设计进行评述（5）基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数H为( m3. kpa)吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。
物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量 取塔平均操作压强为，故： 混合气量＝ 4000（27327320+）×122.4 ＝／h混合气中氨量b V ＝× ＝ kmol ／h ＝／h 混合气中空气量＝ =／h ＝／h(2)．混合气进出塔的（物质的量）组成1y = 2y =*=（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成 Y 1=111y y -=Y 2=221y y -= 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=; m =E P = 277.3101.3= 故操作线方程为:Y=. 吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y 1＝时,X 1*=,计算最小吸收剂用量,min S L12,min 12*S BY Y L V X X -=-=××0192.00005.0-0526.0＝／h取安全系数为，则 Ls ＝×=／h = h 依物料衡算式 塔底吸收液浓度1X1X = ×44.115800005.0-0526.0=塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)， （1）.采用Eckert 通用关联图法(图1)计算泛点气速F u ①有关数据计算塔底混合气流量V`S ＝＋＝／h 吸收液流量L`＝／h 进塔混合气密度G ρ＝4.2229×20273273+＝／3m (混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度L ρ＝3m 吸收液黏度L μ＝ mP a ·s经比较，选DN38mm 聚丙烯阶梯环。
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课程设计任务书一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计；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2600m3/h，其中含氨为7%（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98%。
（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa）二、工艺操作条件：（1）操作平均压力常压（2）操作温度 : t=20℃（3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定（4）选用填料类型及规格自选。
三、设计容（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（A4号图纸）；（10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）；（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
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 (1)2.1 基础物性数据 (1)2.1.1液相物性的数据 (1)2.1.2气相物性的数据 (1)2.1.3气液相平衡数据 (1)2.1.4 物料衡算 (1)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2)2.2.1 塔径的计算 (2)2.2.2 填料层高度计算 (3)2.2.3 填料层压降计算 (6)2.2.4 液体分布器简要设计 (7)3. 辅助设备的计算及选型 (8)3.1 填料支承设备 (8)3.2填料压紧装置 (8)3.3液体再分布装置 (8)4. 设计一览表 (9)5. 后记 (9)6. 参考文献 (9)7. 主要符号说明 (10)8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）1. 设计方案简介 1.1设计方案的确定该填料塔中，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。
1.2填料的选择金属环矩鞍选用50×40×1.0的金属环矩鞍填料，其主要参数如下： 比表面积a t ：74.932/m m 空隙率ε：0.96湿填料因子Φ：184-m 填料常数 A:0.06225 K ：1.75 2. 工艺计算2.1 基础物性数据 2.1.1液相物性的数据3998.2(/)L kg m ρ=6100410() 3.6(/)L Pa s kg m h μ-=⨯⋅=272.6(dyn /c )940896(/)L m kg h σ==931.7610(/)L D m s -=⨯2.1.2气相物性的数据混合气体平均密度：3/151.1m kg vm =ρc σ=427680(2/kg h )空气黏度：51.8110()0.065(/)v Pa s kg m h μ-=⨯⋅=2.1.3气液相平衡数据273K ，101.3Kpa.氨气在空气中扩散系数：200.17(/)D m s = 2.1.4 物料衡算20℃，101.3Kpa 下氨气在水中的溶解度系数 30.725/H kmol m kpa =998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯进塔气相摩尔比： 0753.007.0107.01=-=Y出塔气相摩尔比： 00151.0)98.01(0753.0)1(12=-⨯=-⨯=ηY Y 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：20X =混合气体流量 ：1100027341.59629322.4V ⨯==⨯ kmol/h进塔惰性气体流量:891.98)07.01(2982734.222600=-⨯=V 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：739.00754.00753.000151.00753.021212*121min =--=--=--=⎪⎭⎫⎝⎛X mY Y Y X X Y Y V L 取操作液气比为最小液气比的1.5倍，可得吸收剂用量为：h Kmol L /620.109891.98739.05.1=⨯⨯= 根据全塔物料衡算式:V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2)h kmol LX L Y Y V X /0666.05.1739.000151.00753.0)(2211=⨯-=+-=液气比 ：660.0151.1260002.18620.109=⨯⨯=V L W W 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算2.2.1 塔径的计算采用贝恩----霍夫泛点关联式:112480.23lg f t v v L L L v L u a W A K g W ρρμρρε⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦即sm u g a u a g u F L LGt F L LG t F /940.4004.1151.19.742.99896.081.9243.0243.0615.0.0)2.998151.1()661.0(75.106225.0]lg[2.032.03281412.032=⨯⨯⨯⨯⨯==⋅-=⨯⨯-=⋅⋅⋅μρερμρρε取泛点率为0.6，即s m u u F /964.294.46.06.0=⨯==muV D S 557.03600285.114.3260044=⨯⨯⨯==π圆整后取 m D 6.0=泛点率校核：s m u /556.26.0785.0360026002=⨯=517.094.4556.2==F u u （在允许的围） 填料规格校核：81250600>==d D 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅=32/9.74m m a t =所以 )/(992.511008.0)(23min min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅=min2322)/(002.76.0785.02.99802.1862.109785.0U h m m D L U h〉⋅=⨯÷⨯=⋅=经以上校核可知，填料塔直径选用m D 6.0=合理。
2.2.2 填料层高度计算查表知， 0C ，101.3 kpa 下，3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o由23))((o o o T TP P D D G =，则293k ，101.3kpa 下，3NH 在空气中的扩散系数为s cm D D G /189.0)273293)(3.1013.101(223==o液相扩散系数s m D L /1080.129-⨯=液体质量通量为)/(92.69896.0785.002.1862.10922h m kg U L ⋅=⨯⨯=气体质量通量为)/(53.105896.0785.0151.1260022h m kg U V ⋅=⨯⨯= 00568.00753.0754.02211===⨯==**mX Y mX Y脱吸因数为6802.05.1739.0754.0=⨯==L mV S 气相总传质单元数为： 790.8]6802.0000151.000753.0)6802.01[(6802.011])1[(112221=+--⨯-⨯-=+--⋅--=**Ln S Y Y Y Y S Ln S N OG气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：})()()()(45.1exp{12.0205.0221.075.0t L L LL t L L t L L c t w a U ga U a U a a σρρμσσ⋅⋅⋅⋅⋅--=- 查表知，2/972000/75h kg cm dyn c ==σ所以，5552.0})9.749408962.99892.6989()1027.12.9989.7492.6989()6.39.7492.6989()940896972000(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算：)/(1011.0)293314.8103600189.09.74()360010189.0151.1065.0()065.09.7453.10589(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算：1056.78)2.9981027.16.3()36001080.12.9986.3()6.39.745552.092.6989(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L g D a U ρμρμμκ查表得：45.1=ψ 则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 1089.376445.19.745552.01056.78)/(3269.645.19.745552.01011.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ5.0517.0〉=Fu u由a u ua a u ua L FLG FGκκκκ⋅-⋅+='⋅-⋅+='])5.0(6.21[])5.0(5.91[2.24.1 得，ha kpa h m kmol a LG134.3765089.3764])5.0517.0(6.21[)/(5271.63269.6])5.0517.0(5.91[2.234.1=⨯-⋅+='⋅⋅=⨯-⋅+='κκ则)/(5115.634.3765725.015271.6111113kpa h m kmol a H a a L GG ⋅⋅=⨯+=⋅+'=κκκ由m P a V a K V H G Y OG 5305.06.0785.03.1015115.6891.982=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由 m N H Z OG OG 663.4790.8531.0=⨯=⋅=m Z 596.5663.420.1≈⨯='设计取填料层高度为：m Z 6=查表：对于环矩鞍填料，m h Dh6,15~8max ≤=计算得填料高度为6000mm ，故不需分段。
2.2.3 填料层压降计算采用Eckert 通用关联图计算填料层压降 横坐标为：0224.0)2.998151.1(660.0)(5.05.0=⨯=L V V L ρρωω 查表得：171-=Φm P纵坐标为：0546.0004.12.9981551.181.9171556.22.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ查图，得m pa ZP/6.34=∆ 填料层压降为：pa P 6.20766.34=⨯=∆2.2.4 液体分布器简要设计 2.2.4.1 液体分布器简的类型该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽式液体分布器。