第19组_(水吸收氨填料吸收塔的设计)
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。
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 =+⨯⨯=。
水吸收氨填料吸收塔设计课程设计
水吸收氨填料吸收塔设计课程设计合肥学院 Hefei University化工原理课程设计题目: 水吸收氨填料吸收塔设计系别: 生物与环境工程系任务书水吸收氨填料吸收塔设计（一）设计任务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（自己确定），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1.1-2.0倍。
（二）操作条件1、操作压力常压2、操作温度 20℃（三）填料类型陶瓷拉西环、金属鲍尔环、陶瓷矩鞍，填料规格自选（四）工作日每年300天，每天24小时连续运行（五）厂址安徽地区（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、文献综述 (4)（一）填料塔技术 (4)（二）填料塔的流体力学性能 (5)1．填料层的持液量 (5)2．填料层的压降 (5)3．液泛 (5)4．液体喷淋密度和填料表面的润湿 (5)5．返混 (5)（三）填料塔的内件 (5)1．填料支承装置 (5)2．填料压紧装置 (5)3．液体分布装置 (6)4．液体收集及再分布装置 (6)二、流程的确定与说明 (6)（一）吸收装置的流程确定 (6)（二）填料的选择 (6)三、工艺计算 (7)（一）基础物性数据 (6)1．液相物性数 (6)2．气相物性数据 (7)3．气相平衡数据 (7)4．混合气体的处理量 (7)（二）填料塔的工艺尺寸的计算 (7)1．物料衡算 (7)2. 塔径计算 (8)3．填料层高度计算 (9)4.填料层压降计算 (11)5.液体分布器简要设计 (11)四、设计结果概要 (12)五、主要符号说明 (12)六、参考文献 (13)七、对本设计的评述及心得 (13)一、文献综述填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。
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。
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)
水吸收氨填料吸收塔设计1 题目含氨为5%的混合气体, 处理量为500m3/h, 尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸收, 吸收剂的用量为最小用量的1.5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为0.725Kmol/( m3. kpa)一吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。
二物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝ 500（）×＝ 20.80kmol／h混合气中氨量＝20.80×0.543 ＝1.129 kmol／h ＝ 19.2kg／h混合气中空气量＝20.80-1.129 = 19.671kmol／h＝570.5kg／h (2)．混合气进出塔的（物质的量）组成==0.05430;（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成Y1==0.0574Y2=(1-)=0.0574×=0.0002296(以塔顶排放气体中氨含量0.02%计)三 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;m = = = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y1＝0.0574时,X1*=0.021,计算最小吸收剂用量=19.671×＝53.77 kmol／h取安全系数为1.5，则Ls＝1.5×53.77＝80.65kmol／h = 1451.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度= 19.671×= 0.014四塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa图1 通用压降关联图（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速①有关数据计算塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h吸收液流量L`＝1451.7kg／h进塔混合气密度＝×＝1.206kg／(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度＝998.2kg/吸收液黏度＝1.005 mP a·s经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。
最终版_化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)
最终版_化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)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)第二节精馏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 (13)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 (14)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 164 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。
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。
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。
课程设计-水吸收氨过程填料吸收塔的设计
课程设计-水吸收氨过程填料吸收塔的设计《水吸收氨过程填料吸收塔的设计》
水吸收氨过程填料吸收塔是在聚乙烯（PVC）凝胶沉淀的基础上改进后的填料式吸收塔。
它在吸收过程中利用水来吸收产气量较大的烟气中的氨离子。
该填料有一定的弹性及
磁性，可以吸附氨离子，使它们上升到分离区，并且具有抗结块和抗碳块的能力。
本工程
的设计对提高烟气吸收效率，减少废气排放至大气中，及其他环境污染方面具有重要意义。
水吸收氨过程填料吸收塔的设计关键包括塔身尺寸的计算和内部填料的选择、放置位
置的确定等。
首先，根据工艺需要计算出塔身的尺寸，一般情况下，吸收塔的最小内径及最大高度
应符合国家行业标准。
其次，根据吸收塔的安装位置、管道系统结构和新鲜气流速度等条件，选择最佳的填料材料以满足水吸收氨过程的要求。
具体来说，吸收塔内部装设填料应
符合下列要求：研磨流变性能好、不易突然结块、匹配反应表面润湿性；吸附氨效率高；
在热激发下抗崩解及煅烧的能力强；检漏及回收方便，粒径均匀；具有较低的比表面积及
混合均匀性好。
最后，根据实际情况适当确定吸收塔内填料的层次布置、层高及孔径和高度，以使填料具有更好的吸附效果。
总之，水吸收氨过程填料吸收塔的设计考虑许多复杂因素，重点需要考虑填料内部及
外式两方面因素，以保证最佳的烟气吸收效果。
在设计过程中，把数学模型应用到实际中，设计出工艺技术指标最佳的水吸收氨过程填料吸收塔，对于环保方面具有重要意义。
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 =。
水吸收氨过程填料吸收塔的设计(课程设计)word精品文档6页
化工原理课程设计说明书目录一.设计方案简介 (1)二.设计计算 (2)（一）设计方案的确定 (2)（二）填料的选择 (2)（三）基础物性数据 (2)1.液相物性数据 (2)2.气相物性数据 (2)3.气液相平衡数据 (2)（四）物料衡算 (3)（五）填料塔的工艺尺寸的衡算 (3)1.塔径计算 (3)2.填料层高度计算 (4)（六）填料层压降计算 (6)（七）液体分布器简要设计 (6)1.液体分布器的选型 (6)2.分布点密度计算 (7)3.布液计算 (7)（八）计算结果列表 (8)三．设计体会 (8)四．参考文献 (8)一、设计方案简介：塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备，根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。
板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。
在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。
填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上流动，气液两相密切接触进行传质与传热。
在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。
工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。
蒸馏过程多选用板式塔，而吸收过程多选用填料塔。
本次题目要求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341300h m /3，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。
⑴操作条件：①操作压力：常压②操作温度：20℃③填料类型：选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。
④每年按300天计，每天24小时连续运行。
⑤厂址：天津地区。
⑵设计要求：①吸收塔的物料衡算；②吸收塔的工艺尺寸设计；③填料层压降的计算；④液体分布器简要设计；⑤绘制吸收塔绘制吸收塔计算结果列表；⑥对设计过程的评述和有关问题的讨论。
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。
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计
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（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。
水吸收氨气填料塔课程设计
引言 1 设计目标 3 填料塔结构设计 5
-
目录
2 填料塔简介 4 工艺流程设计 6 总结与展望
1
引言
引言
在当前的工业生产中，氨气的吸收和分离是一个重要
1
的环节
氨气是一种常见的工业气体，广泛应用于化工、制药、
2
农业等领域
为了实现高效、环保的氨气吸收，本课程设计旨在设
3
计和优化水吸收氨气的填料塔
2
填料塔简 介
填料塔简介
1
填料塔是化工生产中常用的设备之一， 主要用于气液或液液之间的传质和传
热过程
填料塔的核心部件是填料，它提供了 气液接触和反应的表面
2
3
通过选择合适的填料和操作条件，可 以有效地提高传质和传热的效率
3
设计目标
设计目标
本课程设计的主 要目标是
设计目标
6
总结与展 望
总结与展望
1
通过本次课程设计，我们了解了水来自收氨气的 工艺流程和填料塔的结构设计
2
在实际应用中，还需要根据具体条件进行工艺
参数的优化和设备的选型
3
未来，随着技术的进步和应用需求的提高，水 吸收氨气的填料塔将会更加高效、环保和节能
恳请各位导师批评指正
感谢您的聆听
汇报人：XXXX
指导老师：XXX
工艺流程设计
吸收过程
在填料塔内，氨气与水逆流接触，发生吸收 反应。吸收后的溶液从塔顶流出，进入后续 处理单元。未被吸收的气体从塔顶排出，进 入回收系统
工艺流程设计
工艺参数控制
工艺参数如温度、压力、流量等应进行实时监测和控制 ，以确保吸收过程的稳定性和高效性。可以通过调节氨 气流量、水流量以及塔内温度和压力等参数来优化吸收 效果
重理工水吸收氨气填料吸收塔的课程设计(附图)
重庆理工大学化工原理课程设计说明书题目：水吸收氨过程填料吸收塔设计学生班级：学生姓名：学生学号：指导教师：化学化工学院2014 年06月 21 日目录第一章前言 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 操作条件 (1)1.3 工作日 (1)1.4 厂址 (1)第二章设计方案概述 (1)2.1 流程说明 (1)2.2 填料方式的选择 (2)2.3 吸收剂的选择 (2)第三章吸收塔的工艺计算 (2)3.1 基础物性数据 (2)3.1.1 液相物性数据 (2)3.1.2 气相物性数据 (2)3.2 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (3)3.3 塔径的计算 (3)3.3.1塔径的计算 (3)3.3.2泛点率校核 (4)3.3.3填料规格校核 (4)3.3.4液体喷淋密度校核 (5)3.4 填料层高度计算 (5)3.4.1传质单元高度计算 (5)3.4.2填料层高度的计算 (7)3.5 填料层压降的计算 (7)第四章填料塔附属高度及其附件 (8)4.1塔附属高度的计算 (8)4.2液体分布器的选择与计算 (8)4.2.1 液体分布器的选择 (8)4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (8)4.3其他附属塔内件 (9)计算结果汇总 (9)结束语 (10)参考文献 (10)第一章设计任务1.1、设计任务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（2.2×107+8.0×106）Nm3/a（约4167 m3/h）。
混合气体中含氨5%（体积分数），要求回收率为99%，采用清水进行吸收，吸收剂用量自定。
设计基础数据：20℃下氨在水中的溶解度系数为 H = 0.725 kmol/ (m3.kPa)；其它物性数据可查有关手册1.2、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。
1.3、工作日每年300天，每天24小时连续运行。
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)(正式版)
《化工原理》课程设计水吸收氨气过程填料塔的设计学院专业制药工程班级姓名学号指导教师2013 年 1 月 15 日精品文档目录设计任务书 (4)第一节前言 (3)1.1 填料塔的有关介绍 (4)1.2 塔内填料的有关介绍............................. 错误！未定义书签。
第二节填料塔主体设计方案的确定 .. (5)2.1 装置流程的确定 (5)2.2 吸收剂的选择 (5)2.3 填料的类型与选择 (7)2.4 液相物性数据 (6)2.5 气相物性数据 (8)2.6 气液相平衡数据 (7)2.7 物料横算 (7)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8)3.1 塔径的计算 (8)3.2 填料层高度的计算及分段 (9)3.2.1 传质单元数的计算 (10)3.2.2 传质单元高度的计算 (10)3.2.3 填料层的分段 (11)第四节填料层压降的计算 (12)第五节填料塔内件的类型及设计 (13)第六节填料塔液体分布器的简要设计 (13)参考文献 (15)对本设计的评述及心得 (15)附表：附表1填料塔设计结果一览表 (15)附表2 填料塔设计数据一览 (15)附件一：塔设备流程图 (17)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，用于脱除混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为7500 m3/h，其中含氨气为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。
(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小时连续进行。
(五)厂址厂址为衡阳地区(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.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。
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2013级过程装备与控制专业《化工原理》课程设计说明书题目：水吸收氨填料塔的设计姓名：张超班级：过控2班指导老师：丁文捷学号：12013243762完成时间：2015年12月10日目录1、设计任务书 (4)2、主要设备设计计算和说明水吸收氨的工艺流程 (5)基础数据 (5)物料衡算 (6)确定塔径和相关参数 (9)计算填料层高度 (11)计算填料层压降 (16)混合气体和吸收剂入口管径的计算 (16)填料塔主要内件和附属设备选型 (17)3工艺设计计算结果汇总表 (18)后记 (19)参考文献 (19)一、设计任务书○1设计题目水吸收氨填料塔设计○2设计条件1、气体混合物成分：空气和氨；2、氨的含量：6％（体积）；3、混合气体流量： 5000m3/h；4、操作温度：293K；5、混合气体压力：101.3KPa；6、回收率： 99.0％。
○3设计要求1、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；2、绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图；3、编写设计说明书。
二、水吸收氨气的工艺流程○1吸收剂水要循环使用吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。
所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。
水廉价易得，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。
出于经济上的考虑，水一定要循环使用，因此设计时必须考虑吸收与解吸的组合操作。
为了保证氨气的回收率，宜采用气-液逆流操作吸收流程。
为使水溶剂循环使用，并充分回收解吸的氨气，采用减压解吸。
○2填料的选择 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间隙，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。
故此吸收过程采用聚丙烯阶梯环填料。
○3水吸收氨气的流程 原料气从填料塔的底部进入，与塔上喷淋的水在填料层内逆流接触，原料气中的大部分氨气被水吸收，出塔的原料气可放空。
吸收的氨气的水溶液，从填料塔的底部引出，进入解吸塔的下段减压解吸，解吸出水溶液中的氨气，解吸后的水溶液循环至填料塔的底部。
三、基础数据混合气量：5000m 3/h=6312.5kg/h 原料气的组成及分压见下表表1 原料气的组成及分压原料气 氨气 空气体积分数/% 6 94 组分分压/kPa 6.078 95.222○1氨在水中的溶解度关系 已知20C 下氨在水中的溶解度系数)/(725.03kpa m kmol H ⋅=X 氨=0.725×6.078×22.4=98.707Nm 3氨/m 3水 ○2水在20C下的性质s Pa m kg L L ⋅⨯==-53104.100:/2.998μρ黏度密度：表面张力为：σL =72.6 dyn/cm=940896 kg/h 2查水的理化数据知，水的蒸气压与操作总压比很小，故忽略水的挥发。
四、物料衡算(1)原料气各组分在水中的溶解度关系操作压力101.3kpa ，温度20C 并且取其相对吸收饱和度均为80%，并将计算结果列于表2：表2 组分溶解度与溶解气体组成的体积分数组分 氨气 空气分压/kpa 6.0789 5.222溶解度/Nm3/m3水 98.707 0.0173溶解量/Nm3氨/m3水 70.9656 0.01384溶解气组成的百分数/% 99.98 0.02因为溶解气中氨占到了99.98%，空气在水中的溶解度很小，故可将空气当作惰气而忽略不计，只考虑氨气的溶解吸收。
进塔吸收液中氨的残值取0.8Nm3氨/m3水，故计算氨的实际溶解量要将其扣除。
空气本身溶解度就很小，经解吸后的残值忽略不计。
水对氨气的实际溶解能力为：70.9656-0.8=70.1656Nm3氨/m3水(2)溶剂夹带量以0.3Nm3氨/m3水计，各组分夹带量如下：NH3: 0.018+70.1656=70.1836Nm3/m3水 99.585%空气：0.282+0.01384=0.29584Nm3/m3水 0.415%70.4794Nm3/m3水(3)对NH3做物料衡算：V 1=V2+V3V 1y 1=V 2y 2+V 3y 3m3/h 42.298%06.0%585.99%06.0%65000232113=--=--=y y y y V VV 2=V 1-V 3=4701.58m 3/h （4）计算水的循环量因每1m 3水带出氨气70.1836Nm 3，故有：h4178.96kg/m3/h 1865.41836.70%585.9942.2981836.7033==⨯==y V L操作的气液比为：V 1/L=5000/4.1865=1194.31Nm 3/m 3=0.9616 （5）带出气体的质量流量 夹带气量：4.1865×0.3=1.25595m 3夹带气的平均分子量：M 1=17×6%+29×94%=28.28kg/h 夹带气的质量流量：1.25595÷22.4×28.28=1.5856kg/h 溶解气量：298.42-1.25595=297.164m 3/h溶解气的平均分子量：M s =17×99.98%+29×0.02%=17kg/mol 溶解气的质量流量： 297.164÷22.4×17=225.53kg/h 带出气体的总质量流量：225.53+1.5865=227.1156kg/h （6）验算吸收液中氨的残量为0.8Nm 3/m 3水时净化气中氨的含量 取阻力降为6KPa ，则塔顶压力为101.3-6=95.3kpa ，此时81412.032)2.998183.1()183.15.5323323.4819(75.1204.0]005.12.998179.191.05.13281.9lg[⨯⨯⨯-=⋅⋅⋅F u X CO2=95.3×0.726×0.06%×22.4=0.9299Nm 3/m 3水>0.8Nm 3/m 3水要使回收率达到99%，则入塔吸收液中氨的极限浓度为0.9299Nm 3/m 3水，本设计取值正好在其所要求的范围之内，故选取值满足要求。
（7）出塔气体的组成出塔气体的体积流量应为入塔气体的体积流量与水带走气体的体积流量之差。
NH 3:5000×6%-70.1836×4.1865=2.8272m 3/h 空气：5000×94%-0.29584×4.1865=4698.7614m 3/h 出塔气的平均分子量：M 2=17×0.06%+29×99.94%=28.99kg/kmol 出塔气的质量流量：L V2=4701.59÷22.4×28.99=6084.78kg/h五、确定塔径和相关参数计算公式： u V D S π4=u=(0.6~0.8)u F 由物料衡算知：入塔气：V 1=5000Nm 3/h=6312.5kg/h ρV1=1.179kg/m 3 M 1=28.28kg/kmol8/14/12.032]lg[⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=⋅⋅⋅L V V L L L V t Fw w K A a g u ρρμρρε出塔气：V 2=6084.71kg/h=4701.59kg/h ρV2=1.205kg/m 3 M 2=28.99kg/kmol出塔液：L 1=5792.42kg/h ρL1=998.2kg/m 3 入塔液：L 2=4181.51kg/h ρL2=998.2kg/m 3选38.5×19×1.0塑料阶梯环填料，其填料因子Φ=166/m ，空隙率ε=0.91，比表面积a t =132.5m 2/m 3,，Bain-Hougen 关联式常数A=0.204，K=1.75。
○1求泛点气速，并确定操作气速u 泛点气速u F 可由Eckert 通用关联图或Bain-Hougen 关联式两种方法求取，现选用Bain-Hougen 关联式求解u F 。
u F =3.943m/s取u=0.8u F =3.1544m/s ○2求取塔径 1.49m3/s m3/h 3.53662732931013.01013.05000==⨯⨯=S Vm u V D S 7755.01544.314.349.144=⨯⨯==π取D=800mm ，此时塔的截面积Ω=0.785D 2=0.5026m 2○3核算操作气速 s m V u S /9646.25026.049.1D241===π7664.0972.39646.2==F u u则其在允许范围之内。
○4核算径比 D/d=800/38.5=20.78>8 满足阶梯环径比要求。
○5校核喷淋密度 U min =（L W )min a t =0.08×132.5=10.6m 3/（m 2.h ）U=5792.42/998/0.5026=11.548>10.6m 3/（m 2.h ） （满足要求）五、计算填料层高度因为水吸收氨气为气膜控制，故选用⎰-Ω=12,*Y Y Y Y dYa K q H Y v n 1.传质单元高度的计算（1）氨气在两相中的扩散系数○1氨气在气相中的扩散系数 首先计算氨气在各组分中的扩散系数，然后再计算其在混合气体中的扩散系数。
计算公式如下：DG = D NH3-空气==++⨯=∑∑--23/13/12/175.152])()[()11(10013.1B A t BA i co V V P M M T Dh m s m /08505.0/103625.2)90.1410.20(3.101)291171(29310013.122531312175.15=⨯=+⨯+⨯⨯⨯--② 氨气在液相中的扩散系数 由威尔基公式得：6.02/115)(104.7bA B B L V u TM D Φ⨯=-Φ=2.6, M B =1.005×10-3Pa.s, V bA =25.8cm 3/molh m s m D L /102.7/1028.2510005.1293)186.2(104.7262932/1156.0----⨯=⨯=⨯⨯⨯⨯=（2）氨气在两相中的黏度① 气相黏度s Pa My M G y iiii iG.107684.12994.01706.029108.194.01710918.006.055.05.05.055.055.05.0---⨯=⨯+⨯⨯⨯⨯+⨯⨯⨯==∑∑μμ =0.06366kg/(m.h) ② 液相黏度由于水中其他组分的浓度极小，可认为液相为纯水。