水吸收氨气填料塔设计
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。
水吸收氨气填料吸收塔课程设计
水吸收氨气填料吸收塔课程设计
氨气吸收塔课程设计是一个专门用于净化氨气的工程，其主要原理是利用水溶液与气体的有效反应以及吸收剂的特性，来去除氨气中的有害气体，以达到净化气体的目的。
氨气吸收塔课程设计的具体内容如下：
一、课程介绍
（1）氨气吸收塔的基本原理
（2）氨气吸收塔的设计原则
（3）氨气吸收塔的结构和运行条件
二、工程实施
（1）氨气吸收塔的净化原理
（2）氨气吸收塔的设计要求
（3）氨气吸收塔填料的选择和使用
（4）氨气吸收塔的安装要求
（5）氨气吸收塔的运行要求
三、技术支持
（1）氨气吸收塔的控制要点及工艺操作
（2）氨气吸收塔的安全限制
（3）氨气吸收塔的监测要点
（4）氨气吸收塔的维护和维修
四、结论
根据上述内容，我们可以总结出，要成功利用水吸收氨气填料吸收塔进行净化氨气，必须要正确地理解其原理、严格按照设计要求选择填料及安装要求，对控制要点及有害气体的安全限制进行管理，并对操作过程进行实时的监测和维护，从而确保净化气体的质量。
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。
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
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；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，和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-=⨯⋅=272.6(d y n /c )940896(/)L m k g 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-=⨯⋅= 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 =998.20.7540.72518101.3s 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内塔的压力降,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-=⨯+⨯=⨯⨯⨯∴===⨯+=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 =-取泛点率为0.6. 即 0.60.6 3.017 1.810/f u u m s ==⨯=()4410000.4423.14 1.8103600sV D m u⨯===π⨯⨯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范围之间） 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 kpaf =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 =+⨯⨯=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/Pp a 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=可求得气体进出口内径为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 化学工业出版社]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===⨯-⨯（在符合范围内） 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=可求得液体进出口内径为46186.210.029998.236000.785 2.6V q d m u π===⨯⨯⨯ 采用直管进料，由《化工原理》第三版 上册 [谭天恩等主编 化学工业出版社]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⨯===⨯-⨯（在符合范围内） (七)吸收塔设计条件图表 吸收塔类型聚丙烯阶梯环吸收填料塔混合气体处理量（m 3/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水吸收氨吸收塔设计填料比表面积a(㎡/m 3) 223 填料常数A 0.204 填料常数K1.75四、符号说明a ——填料层的有效传质比表面积（m ²/m ³）w a ——填料层的润滑比表面积m ²/m ³A ——吸收因数;无因次d ——填料直径，mm ；p d ——填料当量直径，mmD ——扩散系数，m ²/s ； 塔径E ——亨利系数，KPag ——重力加速度，kg/(m².h)H ——溶解度系数，kmol /(m ³.KPa)OG H ——气相总传质单元高度，mG k ——气膜吸收系数, kmol /(m ³.s.KPa)OG N ——气相总传质系数，无因次L k ——气膜吸收系数, kmol /(m ³.s.KPa)R ——气体通用常数，8.314kJ/(kmol.K)S ——解吸因子T ——温度，0Cu ——空塔速度，m/sf u ——液泛速度，m/sV ——惰性气体流量，kmol/hS V ——混合气体体积流量，m 3/h1V ——混合气体流量，kmol/hL ——是吸收液量 kmol/hΦ——填料因子， m-1S L ——吸收剂用量kmol/h; kmol/sΦp ——压降填料因子， m -1Ψ——液体密度校正系数x ——溶质组分在液相中的摩尔分率 无因次y ——溶质组分在液相中的摩尔分率 无因次Z ——填料层高度 mmin ——最小的max ——最大的μ——粘度 Pa.sρ——密度 kg/m 3σ——表面张力 N/mε——孔隙率m ——相平衡常数，无因次五、对设计过程的评述水吸收氨吸收塔设计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。
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
学 院
专 业
班 级
姓 名
学 号
指导教师
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。
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。
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计 (9)
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔的设计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2000 m3/h，其中含氨为8% （体积分数），混合气体的进料温度为25℃。
要求塔顶排放气体回收率为98%（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）设计参数一览表；（7）绘制生产工艺流程图（8）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）；（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录概述 (1)一设计任务及操作条件 (1)二设计方案 (2)1设计方案简介 (2)1．1设计方案的确定 (2)1.1.1设计工艺流程的确定 (2)1.1.1.1逆流操作 (2)1.1.1.2并流操作 (2)1.1.1.3吸收剂部分再循环 (2)1.1.1.4多塔串联操作 (2)1.1.2吸收剂的选择 (3)1．2填料的选择 (3)2工艺计算 (6)2.1 基础物性数据 (6)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 (7)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (8)2.2.1 塔径的计算 (8)2.2.2 填料层高度计算 (10)2.2.3 填料层压降计算 (12)2.2.4 液体分布器简要设计 (13)2.2.4.1液体分布器的选型 (13)2.2.4.2布点密度计算 (14)2.2.4.3布液计算 (14)3.设备的计算及选型 (14)3.1 填料支承设备 (14)3.2填料压紧装置 (15)3.3液体再分布装置 (16)4.设计参数一览表 (16)5.设计评述 (17)6.参考文献 (17)7.主要符号说明 (18)三、1.工艺流程图 (19)2.设计条件图 (20)概述在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。
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。
处理量2400m3h水吸收氨气填料塔设计
处理量2400m3/h水吸收氨气填料塔设计一、设计任务和操作条件（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__2400______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：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1.8倍（三）填料类型填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。
（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 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (2)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (3)2.2.1 塔径的计算 (3)2.2.2 填料层高度计算 (5)2.2.3 填料层压降计算 (7)2.2.4 液体分布器简要设计 (8)3. 辅助设备的计算及选型 (8)3.1 填料支承设备 (9)3.2填料压紧装置 (9)3.3液体再分布装置 (9)4. 设计一览表 (9)5. 后记 (10)6. 参考文献 (10)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）二、设计方案1设计方案简介1．1设计方案的确定1.1.1吸收工艺流程的确定吸收装置的流程主要有以下几种。
1.1.1.1逆流操作气相自塔底进入塔顶排出，液体反向流动，即为逆流操作。
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
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化工原理课程设计
课程名称: _ 化工原理
设计题目: __水吸收空气中氨填料塔的工艺设计____ 院系: ___化学与生物工程学院__________
学生姓名: _____王永奇__________
学号: ____________
专业班级: __化学工程与工艺093_
指导教师: ______张玉洁_________
化工原理课程设计任务书
一、设计题目：水吸收空气中的氨填料塔的工艺设计
二、设计条件
1.生产能力：每小时处理混合气体4500Nm/h；
2.设备型式：填料塔
3.操作压力：
4.操作温度：298K
5.进塔混合气中含氨8%（体积比）
6.氨的回收率为99%
7.每年按330天计，每天24小时连续生产
8.建厂地址：兰州地区
9.要求每米填料的压降都不大于103Pa
三、设计步骤及要求
1. 确定设计方案
（1）流程的选择
（2）初选填料类型
（3）吸收剂的选择
2.查阅物料的物性数据
（1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数
（2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数
（3）氨在水中溶解的相平衡数据
3.物料衡算
（1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成
（2）确定泛点气速和塔径
（3）校核D/d>8～10
（4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。
4.填料层高度计算
5.填料层压降校核
如果不符合上述要求重新进行以上计算
6.填料塔附件的选择
（1）液体分布装置
（2）液体在分布装置
（3）填料支撑装置
（4）气体的入塔分布
7.计算结果列表（见下表）
四、设计成果
1. 设计说明书（A4）
（1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录
（2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。
2.精馏塔工艺条件图（2号图纸）（手绘）
五、时间安排
（1）第十九周---第二十二周
（2）第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟。
六、设计考核
（1）设计是否独立完成；
（2）设计说明书的编写是否规范
（3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范
（4）答辩
七、参考资料
1.《化工原理课程设计》贾绍义柴成敬天津科学技术出版社
2.《现代填料塔技术》王树盈中国石化出版社
3.化工原理夏清天津科学技术出版社
填料吸收塔设计一览表
1.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]
2．工艺计算
基础物性数据 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 -=⨯ 气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为 混合气体的平均密度为
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 查手册得氨气在空气中的扩散系数为 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] 相平衡常数为 溶解度系数为 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
填料塔的工艺尺寸的计算
采用Eckert 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 Eckert 通用关联图的横坐标为 查图5-21得 查表5-11得
取 s m u u F /476.2537.37.07.0=⨯==
由 m u
V D S
767.0476
.214.33600
/25273273
450044=⨯+⨯
⨯==
π 圆整塔径，取 m D 8.0=。
泛点率校核：
οοοο44.646444.0100537
.3279.2==⨯=F u u （在允许的范围之内）
填料规格校核： 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为 查附录五得
经以上校核可知，填料塔直径选用D=800mm 合理。
填料层高度计算
脱吸因数为
气相总传质单元数为
气相总传质单元数采用修正的恩田关联式计算：
查表5-13得 液体质量通量为 气漠吸收系数由下式计算：
气体质量通量为
液漠吸收系数由下式计算： 由 1.1G G W k a k a ψ=，查表得 :
则 1.1G G W k a k a ψ= 由 , 1.4, 2.2[19.5(
0.5)],[1 2.6(0.5)]G G L L F F
u u
k a k a k a k a u u =+-=+-，得 则 ,,11
1
G G L k a k a Hk a =
+
由 OG Y G V V
H K a K aP =
=ΩΩ
由 5.960m 7389.10555.0=⨯==OG OG N H Z 设计取填料层高度为 查表，对于阶梯环填料，m h D
6,158h
max ≤-= 取
8,h
D
=则 计算得填料层高度为8000 mm ，故需分段，分为两段，每段4000mm 。
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
查表得，189P m -Φ= 纵坐标为 查图得
填料层压降为 液体分布器简要设计
该吸收塔塔径较小D=500mm ，而多孔直管式喷淋器适用于600mm 以下的塔，因此在本次设计中我采用多孔直管式喷淋器作为液体的喷淋装置。
按Eckert 建议值，D=500mm 时，喷淋点密度为285点2/m ，，因此设计取喷淋点为285点2/m 。
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：分布为11道环圆孔，每道孔分布5个孔，实际设计布点数为n=55点，如图1-1所示。
图1-1 直管式液体分布器的分液点示意图
由 204
S L d n π
=
取 0.60,160H mm φ=∆= 设计取 04d mm =。
3. 辅助设备的计算及选型
填料支承装置
支承板是用以支承填料和塔内持液的部件。
常用的填料支承板有栅板型、孔管型、驼峰型等。
对于散装填料，通常选用孔管型、驼峰型支承板。
设计中，为防止在填料支承装置处压降过大甚至发生液泛，要求填料支承装置的自由截面积应大于75%。
在本次设计中，我选用的是孔管型支承装置。
填料压紧装置
为防止在上升气流的作用下填料床层发生松动或跳动，需在填料层上方设置填料压紧装置。
填料压紧装置有压紧栅板、压紧网板、金属压紧器等不同类型。
对于散装填料，可选用压紧网板，也可选用压紧栅板。
设计中，为防止在填料压紧装置处压降过大甚至发生液泛，要求填料压紧装置的自由截面积应大于70%。
在本次设计中，我选用的是压紧栅板。
4.结论
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。
填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。
填料塔的结构较简单，压降低等特点。
在本次设计过程中，我通过各种书籍独立查找出各个物性数据，然后根据设计书上的步骤按要求算出各个物理量。
但是在整个计算过程中，由于有些物理量没有完全掌握，所以计算过程中出现了不少问题。
而在运用Eckert通用关联图计算泛点气速中，我觉得通过查表得出的数据有一定的差距，不能得到较为精确的数值。
在整个设计过程中，由于数据繁多，所以整个计算过程都必须特别的小心，尽管如此，我认识还是有一些失误存在。
通过这次设计，让我学习到了很多以前没有接触过的知识。
能够学习到不同方面的知识。
通过这次设计，不仅能提高自己的动手能力和思维能力，同时也能够提高相关知识的运用能力。
5．参考文献
[1] 贾绍义 , 柴成敬.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，2004.
[2] 王树盈 .现代填料塔技术 .北京：中国石化出版社，2010.
[3] 夏清 .化工原理.天津:天津科学技术出版社.
6.附录。