水吸收氨气填料塔设计
化工原理课程设计水吸收氨气填料塔设计
《化工原理》课程设计——水吸收氨气填料塔设计学院专业班级姓名学号指导教师2012年12月11 日设计任务书水吸收氨气填料塔设计（一）设计题目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____3200____m3/h，其中含氨为____8%____（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。
要求：①塔顶排放气体中含氨低于____0.04%____（体积分数）；（二）操作条件（1）操作压力：常压（2）操作温度：20℃（3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定（三）填料类型聚丙烯阶梯环吸收填料塔（四）设计内容（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（A3号图纸）；（10）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）；（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录前言 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。
第一节填料塔主体设计方案的确定.................................................. 错误!未定义书签。
1.1装置流程的确定 .................................................................................. 错误!未定义书签。
1.2 吸收剂的选择.................................................................................. 错误!未定义书签。
清水吸收氨气的填料塔装置设计
第五章 吸收塔塔体材料的选择 .....................................................................................19 5.1 吸收塔塔体材料 ...............................................................................................19 5.2 吸收塔的内径...................................................................................................19 5.3 壁厚的计算 ......................................................................................................19 5.4 强度校核..........................................................................................................19 第六章 封头的选型 .......................................................................................................20 6.1 封头的选型 ......................................................................................................20 6.2 封头材料的选择 ...............................................................................................20 6.3 封头的高..........................................................................................................20 6.4 封头的壁厚 ......................................................................................................20 第七章 管结构 ..............................................................................................................22 7.1 7.2 第八章 第九章 第十章 10.1 10.2 10.3 10.4 10.3 气体和液体的进出的装置 .................................................................................22 塔体各开孔补强设计 ........................................................................................22 填料塔的高度（不含支座） ..............................................................................24 容器的支座与焊接 ............................................................................................26 设备强度及稳定性分析 .....................................................................................27 设计压力的分析 .............................................................................................27 塔的质量分析 .................................................................................................27 圆筒轴向应力校核的分析 ...............................................................................28 风载荷的分析 .................................................................................................30 地震载荷的分析 .............................................................................................32
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。
水吸收氨气填料吸收塔设计化工原理课程设计
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料吸收塔设计附：设计任务书(1) 设计题目年处理量为吨氨气吸收塔设计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2600m3/h，其中含空气为94%，氨气为6%（体积分数，下同）。
要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%，采用清水进行吸收，吸收塔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)】(2) 工艺操作条件①操作平均压力：常压；②操作温度：t=20℃；③每年生产时间：7200h；④填料类型选用：聚丙烯阶梯环填料；规格：DN50（3）设计任务1.填料吸收塔的物料衡算；2.填料吸收塔的工艺尺寸设计与计算；3.填料吸收塔有关附属设备的设计和选型；4.绘制吸收系统的工艺流程图；5.编写设计说明书；6.对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录0. 前言 (5)1. 设计方案简述 (5)1.1 设计任务的意义 (5)1.2 设计结果 (5)2. 工艺流程简图及说明 (7)3. 工艺计算及主体设备设计 (8)3.1 液相物性数据 (8)3.2 气相物性数据 (8)3.3 物料计算 (8)3.4 平衡曲线方程及吸收剂用量的选择 (9)3.5 塔径的计算 (10)3.6 填料层高度的计算 (11)3.7 填料层压降计算 (14)4. 附属设备计算及选型 (15)4.1 液体分布器简要设计 (15)4.2 填料支承装置 (15)4.3 填料压紧装置 (15)4.4 液体再分布装置 (16)4.5 塔顶除沫装置 (16)4.6 塔附属高度及塔总高的计算 (16)4.7 填料塔接管尺寸算 (17)4.8 基础物性数据 (17)5. 计算结果概要 (18)6．对本设计的评述 (19)7. 附图 (20)7.1 工艺流程图 (20)7.2 主体设备装配图 (20)8.参考文献 (21)0. 前言在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。
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。
1所示：图错误!文档中没有指定样式的文字。
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。
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 ms =(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 11OG Y 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 kpa f =fu u =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 a u ⎡⎤⎛⎫⎢⎥'=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ ()()2.2319.50.23318.90726.194/kmol m h kpa =+⨯⨯=。
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。
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。
完整版化工原理课程设计水吸收氨气填料塔设计
——水吸收氨气填料塔设计
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年12月11日
设计任务书
水吸收氨气填料塔设计
(1)设计题目
试设计一座填料吸收塔，米用清水吸收混于空气中的氨气C
量为_32003/h，其中含氨为8%(体积分数)
温度为25C。要求：
① 塔顶排放气体中含氨低于__0.04%(体积分数)
(2)操作条件
(1)操作压力：常压
(2)操作温度：20r
(3)吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定
(3)填料类型
聚丙烯阶梯环吸收填料塔
(4)设计内容
(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
为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成 空气污染， 需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收， 本次课程设计的 目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气， 使 其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液 传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且， 填料塔还具有结构简单、 压降低、 填料易用耐腐蚀材料制造等优点， 从而可以使 吸收操作过程节省大量人力和物力。
1.4.1填料种类的选择4
1.4.2填料规格的选择6
1.4.3填料材质的选择6
1.5基础物性数据7
1.5.1液相物性数据7
1.5.2气相物性数据8
1.5.3气液相平衡数据8
1.5.4物料横算8
水吸收氨气填料塔设计
水吸收氨课程设计目录第一节前言 (5)1.1 填料塔的主体结构与特点 (5)1.2 填料塔的设计任务及步骤 (5)1.3 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)2.1 装置流程的确定 (6)2.2 吸收剂的选择 (6)2.3填料的类型与选择 (6)2.3.1 填料种类的选择 (6)2.3.2 填料规格的选择 (6)2.3.3 填料材质的选择 (7)2.4 基础物性数据 (7)2.4.1 液相物性数据 (7)2.4.2 气相物性数据 (7)2.4.3 气液相平衡数据 (8)2.4.4 物料横算 (8)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (9)3.1 塔径的计算 (9)3.2 填料层高度的计算及分段 (10)3.2.1 传质单元数的计算 (10)3.2.3 填料层的分段 (12)3.3 填料层压降的计算 (12)第四节填料塔内件的类型及设计 (13)4.1 塔内件类型 (13)4.2 塔内件的设计 (13)4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (13)4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (13)注：141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)化工学院关于专业课程设计的有关要求（草案）专业课程设计是学生学完专业基础课及专业课之后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用相关课程知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。
为了加强我院本科学生专业课程设计这一重要实践教学环节的规范化管理，保证专业课程设计工作有序进行及教学质量，特制定专业课程设计的有关要求并请遵照执行。
一、选题要求选题应以单元操作的典型设备为对象，进行单元操作过程中相关的设备与工艺设计，尽量从科研和生产实际中选题。
为了保证专业课程设计的质量和工作量，选题要求1人1题。
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。
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。
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计 (14)
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计水吸收氨气填料塔设计任务（一）设计题目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__5000__m3/h，其中含氨为_5%_（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_95%_。
（二）操作条件（1）操作压力：常压（2）操作温度：20℃（3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定（三）填料类型填料类型与规格自选。
（四）设计内容（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（A3号图纸）；（10）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）；（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录前言 (1)1. 水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介 (4)1.1任务及操作条件 (4)1.2设计案的确定 (4)1.3填料的选择 (4)2. 工艺计算 (5)2.1 基础物性数据 (5)2.1.1液相物性的数据 (6)2.1.2气相物性的数据 (6)2.1.3气液相平衡数据 (6)2.1.4 物料衡算 (6)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (7)2.2.1 塔径的计算 (7)2.2.2 填料层高度计算 (9)2.2.3 填料层压降计算 (11)2.2.4 液体分布器简要设计 (12)3. 辅助设备的计算及选型 (13)3.1 填料支承设备 (13)3.2填料压紧装置 (14)3.3液体再分布装置 (14)4. 设计一览表 (16)5. 后记 (17)6. 参考文献 (18)7. 主要符号说明 (19)8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图） (20)前言在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。
塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。
水吸收氨气填料塔设计
一.设计方案简介用水吸收氨气为提高传质效率，选用逆流吸收流程。
对于水吸收氨气的过程，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50N D 聚丙烯阶梯环填料。
[1][2]二．工艺计算1.基础物性数据 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。
[1][3]由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为 3997.05/L kg m ρ=粘度为 30.894910 3.2/()L Pa S kg m h μ-=⨯⋅=⋅ 表面张力为 271.9/931824/L dyn cm kg h σ== 氨气在水中的扩散系数为 628.53210/L D m h -=⨯ 1.2.气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为0.05170.952928.4Vm i i M y M ==⨯+⨯=∑混合气体的平均密度为3101.328.41.161/8.314298Vm Vm PM kg m RT ρ⨯===⨯ 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为0.066/()V kg m h μ=⋅查手册得氨气在空气中的扩散系数为20.0698/V D m h =1.3相平衡数据由手册查得，常压下25℃时氨气在水中的亨利系数为[1]99.78E kPa =相平衡常数为99.780.985101.3E m P === 溶解度系数为3997.050.555/()99.7818.02LSH kmol kPa m EM ρ===⋅⨯1.4物料衡算 进塔气相摩尔比为1110.050.0526110.05y Y y ===-- 出塔气相摩尔比为2220.00020.0002110.0002y Y y ===-- 进塔惰性气相流量为1500273(10.05)58.28/22.427325V kmol h =⨯-=+ 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即12min 12()/Y Y LV Y m X -=- 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为20X =min 0.05260.0002()0.9810.0526/0.9850L V -==- 取操作液气比为min 2.0()L L V V = 2.00.981 1.962LV=⨯= 1.96258.28114.35/L kmol h =⨯=1212()()V Y Y L X X -=-158.28(0.05260.0002)0.0267114.35X -==2.填料塔的工艺尺寸的计算2.1.采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为1500 1.1611741.5/V w kg h =⨯=液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即114.3518.022060.59/L w kg h =⨯=Eckert 通用关联图的横坐标为0.50.52060.59 1.161()()0.04031741.5997.05V L V L w w ρρ== 查图5-21得20.20.19V F F L Lu g ρφψμρ=查表5-11得1127F m φ-=3.55/F u m s === 取 0.70.7 3.55 2.485/F u u m s ==⨯= 由0.462D m ===圆整塔径，取 0.5D m =。
水吸收氨填料塔设计范例【范本模板】
水吸收氨填料塔设计目录一前言 (3)二设计任务 (3)三设计条件 (3)四设计方案 (3)1．吸收剂的选择 (3)2．流程图及流程说明 (3)3．塔填料的选择 (4)五工艺计算 (4)1．物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (4)2．塔径的计算 (5)3.填料层高度计算 (6)4。
填料层压降计算 (8)5。
液体分布装置 (8)6.液体再分布装置 (9)7.填料支撑装置 (10)8.气体的入塔分布 (10)六设计一览表 (10)七对本设计的评述 (11)八参考文献 (11)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）二、设计任务:完成填料塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图，编写设计说明书。
三、设计条件1、气体混合物成分：空气和氨；2、氨的含量： 4。
5%（体积）；3、混合气体流量: 4000m3/h；4、操作温度：293K;5、混合气体压力：101。
3KPa；6、回收率： 99。
8％。
四、设计方案1．吸收剂的选择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。
2．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。
（如右图所示)3．塔填料选择 该过程处理量不大,所用的塔直径不会太大，可选用38mm聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下：比表面积a:132.532/m m 空隙率ε:0。
91 干填料因子Φ：1175-m 五、工艺计算对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据.混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。
空气和水的物性常数如下： 空气:35/205.1)/(065.01081.1mkg h m kg s Pa =⋅=⋅⨯=-ρμ水：sPa m kg L L ⋅⨯==-53104.100/2.998μρ1． 物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知，20C 下氨在水中的溶解度系数)/(725.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数SLHM E ρ=相平衡常数754.03.10102.18725.02.998=⨯⨯===P HM PE m S Lρ进塔气相摩尔比为：04712.0045.01045.01=-=Y出塔气相摩尔比为：00009424.0045.01)998.01(045.02=--⨯=Y 对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为：02=X （清水）混合气体的平均摩尔质量为：)/(46.2829)045.01(17045.0kmol kg M =⨯-+⨯= 混合气体流量:)/(382.1664.2212932734000h kmol =⨯⨯惰性气体流量：)/(895.158)045.01(382.166h kmol V =-⨯=最小液气比:752.00754.004712.000009424.004712.0)(21212121min =--=--=--=*X mY Y Y X X Y Y V L取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：)/(233.1795.1895.158752.0h kmol L =⨯⨯=04169.05.1752.000009424.004712.0)(211=⨯-=-=LY Y V X液气比682.0183.1400018233.179=⨯⨯=V L ωω 2．塔径计算混合气体的密度 333/183.1293315.81046.28103.101m kg RT M P G =⨯⨯⨯⨯==-ρ 采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度:s m u g a u a g u F L LG t F L LG t F /942.3004.1183.15.1322.99891.081.93304.03304.0481.0)2.998183.1()183.1400018233.179(75.1204.0]lg[2.032.03281412.032=⨯⨯⨯⨯⨯==⋅-=⨯⨯⨯⨯-=⋅⋅⋅μρερμρρε取泛点率为0。
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目录
1.设计方案的确定和说明------------------------------------2 1.1设计方案的确定---------------------------------------2 1.2吸收剂的选择-----------------------------------------2
1.3填料的选择-------------------------------------------2
2.基础物性数据
2.1吸收塔的物料衡算
2 1. 设计方案的确定和说明
1.1设计方案的确定
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。
1.2 吸收剂的选择
因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。
1.3填料的选择
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种。
本次采用散装填料。
散装填料根据结构，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。
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。
2. 基础物性数据
2.1吸收塔的物料衡算
1. 进塔气相摩尔比为
1110.060.06383110.06
y Y y ===--。