化工原理 水吸收氨填料塔设计
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
氨吸收填料塔设计 化工原理课程设计完全版
由该点的纵坐标得为计算方便，采用与液体喷淋密度无关的泛点填料因子平均值，查表（散装交，由该点的纵坐标得(Dg38)k G a=0.0367×(2900×1.178)0.72×4699.60.38=319.3kmol／(m3·h．Pa) k L a=0.027×4699.60.78=19.75 h -1选择塔径为700mm的数据。
4．除雾沫器选择折流板式除雾器，它是利用惯性原理设计的最简单的除雾装置。
除雾板由50mm ×50mm ×3mm 的角钢组成．板间横向距离为25mm ，如图所示。
除雾器的结构简单、有效，常和塔器构成一个整体，阻力小，不易堵塞，能除去50μm 以下的雾滴，压力降一般为50~I00Pa 。
5．管口结构一般管道为圆形，d 为内径，水流速0.5~1.5m/s,常压下气体流速则气体进口管直径 d 1=u V 4π=1836004.1329004×××=0.239m 气体出口管直径 d 2=0.239m查国家标准规格，圆整直径为273×6u=π23V 4d =s /m 06.153600261.0900242=×××π 吸收剂进口直径 d 3=u V 4π=.503600.29984.13699.644××××=0.0577m8．液体进口管液体的进口管直接通向喷淋装置，若喷淋装置进塔处为直管，其结构和有关尺寸见图和表，若喷淋器为其他结构，则管门结构需根据具体情况而定。
液体进口管选择尺寸76×4，见上表。
9．液体的出口装置液体出口装置的设计应便于塔内液体的排放，防止破碎的瓷环堵塞出口，并且要保证塔内有一定的液封高度，防止气体短路。
常见的液体出口结构如图所示。
10．接管长度填料塔上各股物料的进出门管留在设备外边的长度h，可参照下表确定。
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。
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(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。
水吸收氨过程填料吸收塔的设计计算书
36555吨/年水吸收氨填料吸收塔的设计计算书王栋（渭南师范学院化学与生命科学学院 07级应用化学一班）摘要：根据设计任务书，设计了一个年处理量36555吨混合气体的水吸收氨填料吸收塔。
进行了填料的选择与塔的工艺计算与校核。
当填料选用聚丙烯50D阶梯环，填料层高度N为3000mm,塔径为700mm，满足设计要求。
关键词：水吸收氨；填料塔；吸收1填料吸收塔技术的综述1.1 引言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。
研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视.1.2 填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。
气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。
化工原理课程设计 水吸收氨11
化工原理课程设计——水吸收氨填料塔设计专业：化学工程与工艺学号：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）一．前言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。
通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。
通过课程设计，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，通过课程设计，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。
课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。
在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。
吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据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基本上可分为两类；板式塔和填料塔。
以前在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。
近年来由于填料塔结构的改进，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保持了压降小、性能稳定等特点。
化工原理课程设计--水吸收氨(优秀论文-完整版)
课程设计报告题目填料吸收塔的设计课程名称化工原理课程设计专业制药工程班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日目录第一章课程设计任务书____________________________________________________ 1 1.1设计题目________________________________________________________________________ 11.2工艺操作条件 ____________________________________________________________________ 1 1.3设计任务________________________________________________________________________ 1第二章前言__________________________________________________________________ 12.1吸收剂的选择 ____________________________________________________________________ 1 2.2流程选择及流程说明_____________________________________________________________ 22.3塔填料选择 ______________________________________________________________________ 32.3.1 填料性能评价_________________________________________________________________________ 32.3.2 装填类型选择_________________________________________________________________________ 42.3.3 填料材质的选择_______________________________________________________________________ 62．3.4 填料规格的选择 _______________________________________________ 错误!未定义书签。
水吸收氨过程填料吸收塔的设计 化工原理课程设计
水吸收氨过程填料吸收塔的设计化工原理课程设计天津农学院化工原理课程设计任务书设计题目：水吸收氨过程填料吸收塔的设计系别：食品科学系专业：生物工程专业学生姓名：周浪学号: 0709034130起迄日期：2009年1月2日~2010年1月8日指导教师：王步江教研室主任：孙贵宝化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书2．对课程设计成果的要求〔包括图表、实物等硬件要求〕：1.设计出满足课程设计要求的填料吸收塔。
2.制作相关的任务书、说明书及设计结果表。
3.绘制液体分布器布液点示意图。
3．主要参考文献：[1] 陈敏恒，丛德兹等. 化工原理(上、下册)(第二版). 北京：化学工业出版社，2000[2] 时钧，汪家鼎等. 化学工程手册，北京：化学工业出版社，1996年[3] 上海医药设计院. 化工工艺设计手册(上、下). 北京：化学工业出版社，1986[4] 柴诚敬，刘国维，李阿娜. 化工原理课程设计. 天津：天津科学技术出版社，19954．课程设计工作进度计划：序号起迄日期工作内容1 2010-1-2至2009-1-3 对题目进行初步设计，查阅相关资料及收集数据2 2010-1-3至2010-1-4 对设计进行修改并计算设计过程3 2010-1-4至2010-1-7 完成设计题目相关任务书、说明书及结果表4 2010-1-7至2010-1-8 检查设计题目的数据并完善相关任务书、说明书主指导教师日期：年月日天津农学院课程设计说明书设计名称化工原理课程设计设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计设计时间2010年 1 月4日系别食品科学系专业生物工程班级 1 班姓名周浪指导教师王步江2010 年 1 月 4 日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。
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。
化工原理课程设计预案水吸收氨气
《化工原理》课程设计水汲取氨气填料塔设计学院医药化工学院专业化学工程与工艺班级姓名姚学号090350==指导教师蒋赣、严正芳2011年 12 月 25 日目录序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.水汲取氨气填料塔工方案介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4任及操作条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 案确实定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 41.3 填料的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 42.工算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.1 基物性数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.1.1 液相物性的数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.1.2 气相物性的数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.1.3 气液相均衡数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.1.4 物料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 72.2 填料塔的工尺寸的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72.2.1 塔径的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 72.2.2 填料高度算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 92.2.3 填料降算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 122.2.4 液体散布器要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.助的算及型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153.1 填料支承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15填料装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16 液体再散布装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯164. 一表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯175. 后⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯186. 参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯107. 主要符号明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯108.附（工流程、主体条件）前言在炼油、石油化工、精美化工、食品、医药及环保等部门，塔设施属于使用量大应用面广的重要单元设施。
《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，故此选用聚丙烯阶梯环填料。
[1][2]50N D 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 。
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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广东石油化工学院化工原理课程设计题目: 水吸收氨填料塔的设计指导教师: 李燕成绩评阅教师目录第一节前言 (4)1.1 填料塔的主体结构与特点 (4)1.2 填料塔的设计任务及步骤 (4)1.3 填料塔设计条件及操作条件 (4)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 (5)2.3.1 填料种类的选择 (5)2.3.2 填料规格的选择 (5)2.3.3 填料材质的选择 (6)2.4 基础物性数据 (6)2.4.1 液相物性数据 (6)2.4.2 气相物性数据 (6)2.4.3 气液相平衡数据 (7)2.4.4 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 (9)3.2.3 填料层的分段 (11)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 (12)4.1 塔内件类型 (12)4.2 塔内件的设计 (12)4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (12)4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (13)注：1填料塔设计结果一览表 (13)2 填料塔设计数据一览 (13)3 参考文献 (15)4 对本设计的评述或有关问题的分析讨论 (15)第一节 前言1.1 填料塔的主体结构与特点结构：图1-1 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肖，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。
设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案;（2）针对物系及分离要求，选择适宜填料；（3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）； （4）计算塔高、及填料层的压降； （5）塔内件设计。
1.3 填料塔设计条件及操作条件1. 气体混合物成分：空气和氨2. 空气中氨的含量: 5.0% （体积含量即为摩尔含量）液体捕沫器填料压板塔壳填料填料支承板液体再分布器填料压板填料支承板气体气体液体3. 混合气体流量2547m3/h4. 操作温度293K5. 混合气体压力101.3KPa6. 回收率99.98%7. 采用清水为吸收剂8. 填料类型：采用聚丙烯鲍尔环填料第二节精馏塔主体设计方案的确定2.1装置流程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。
2.2 吸收剂的选择因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。
2-1 工业常用吸收剂溶质溶剂溶质溶剂氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氢水二氧化碳水、碱液二氧化硫水硫化氢碱液、有机溶剂苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳铜氨液2.3填料的类型与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大类。
2.3.1 填料种类的选择本次采用散装填料。
散装填料根据结构特点不同，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。
2.3.2 填料规格的选择工业塔常用的散装填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ Dn76等几种规格。
同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。
而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。
因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。
常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d 的推荐值列于。
表3-1填料种类 D/d 的推荐值 拉西环 D/d ≥20~30 鞍环 D/d ≥15 鲍尔环 D/d ≥10~15 阶梯环 D/d>8 环矩鞍D/d>82.3.3 填料材质的选择工业上，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 Dn502.4 基础物性数据2.4.1 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。
由手册查得 20 ℃水的有关物性数据如下：1. 3998.2/l kg m ρ=2. 0.001.3.6/.l pa s kg m h μ==黏度：3. 表面张力为:272.6/940896/z dyn cm kg h σ== 4. 3320:0.725/CNH H kmol m kpa ︒=⋅ 5. 62320:7.3410/l CNH D m h -︒=⨯ 6. 22320:0.225//v CNH D cm s m h ︒==2.4.2 气相物性数据1. 混合气体的平均摩尔质量为∑=⨯+⨯==3441.28299452.00304.170548.0i i VM m y M (2-1) 2. 混合气体的平均密度由1787.1293314.83441.283.101=⨯⨯==RT PM VM vm ρ (2-2) R=8.3143. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。
查手册得20C ︒时，空气的黏度551.7310622810/v pa s kg m h μ--=⨯⋅=⨯⋅注：211/N kg m s =⋅ 12211/1/Pa N m kg s m ==⋅ 1Pa..s=1kg/m.s2.4.3 气液相平衡数据由手册查得，常压下，200C 时，NH 3在水中的亨利系数为 E=76.3kpa0320NH C 时,在水中的溶解度: H=0.725kmol/m相平衡常数：0.7532Em P== (2-3) 溶解度系数:3998.2/76.318.020.726/LSH EM kmol kpa m ρ==⨯=⋅ (2-4)2.4.4 物料横算1. 进塔气相摩尔比为05798.00548.010548.01111=-=-=y y Y (2-5) 2. 出塔气相摩尔比为0000115.0)9998.01(05798.0)1(12=-⨯=-=A y Y ϕ (2-6) 3. 进塔惰性气体流量:h kmol V /138.100)0548.01(202732734.222547=-+⨯=. (2-7) 因为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。
即：12min 12/Y Y L V Y m X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭ (2-8) 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成20X =所以 7528.0753.0/05798.000001159.005798.0/)(2121min =-=--=X m Y Y Y V L选择操作液气比为2798.1)(7.1min ==VLV L （2-9） L=1.27984×100.138=128.1610297kmol/h 因为V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) X 10953.0=第三节 填料塔工艺尺寸的计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段3.1 塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =0.5~0.85贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：2213lg V F L L u a g ρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：81412.02)2.9981787.1()15.300246.2309(75.10942.0]1)2.9981787.1)(917.0100(81.9lg[-=Fμ所以：1m/s 3.95892805=F μ 其中：f u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s 223t m /m α--填料总比表面积， 33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =2306.898535㎏/h W V =3002.6kg/h A=0.0942； K=1.75； 取u=0.7 1m/s 3.95892805=F μ5703.0360077123.214.3254744=⨯⨯⨯==πμSV D （3-2）圆整塔径后 D=0.6m 1. 泛点速率校核：s m /5035.236006.0785.025472=⨯⨯=μ6324.09589.35035.2==F μμ 则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=600/50=12根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。
对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）min 81869.86.0785.02.9984618.230975.02=>=⨯⨯=⨯⨯=D w U L L ρ （3-4）经过以上校验，填料塔直径设计为D=600mm 合理。
3.2 填料层高度的计算及分段034119.07532.00453.01*1=⨯==mX Y （3-5）*220Y mX == （3-6）3.2.1 传质单元数的计算用对数平均推动力法求传质单元数12OG MY Y N Y -=∆ （3-7）()**1122*11*22()lnMY Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=-- （3-8）=00001159.0ln 034119.000001159.005798.0--=0.0031263.2.2 质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：()0.750.10.0520.2221exp 1.45/t c l L t LL V t w l t l L U U Ug ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎩⎭（3-9）即：αw/αt =0.34369529液体质量通量为：L u =L W /0.785×0.6×0.6=8172.193047kg/(㎡•h) 气体质量通量为： V u =2547×1.1787/0.36=8339.3025kg/(㎡•h) 气膜吸收系数由下式计算：()10.730.237()/Vt V G v v V t vU D k D RTαμραμ⋅⎛⎫=⋅⎪⎝⎭（3-10） =0.237(10623.3159÷100×0.062287.0)0.06228÷1.1787÷0.0813.0)(100×0.081÷8.314÷293)=0.1250394926kmol/(㎡h kpa) 液膜吸收数据由下式计算：2113230.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-⎛⎫⎛⎫⎛⎫⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (3-11）=0.53980137m/h 因为 1.45ψ=1.1G G W K K ααϕ==0.12503×0.343695×1.145.1×100 （3-12）=6.46684742kmol/(m3 h kpa)0.4L L W K K ααϕ= =0.539801×100×0.34369529×4.045.1 （3-13）=21.52556kmol/h因为：Fuu =0.6324所以需要用以下式进行校正：1.4'19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（3-14）=[1＋9.5(0.6324－0.54.1)] 6.46684=10.089773kmol/(m3 h kpa)2.2'1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦（3-15）=[1＋ 2.6 (0.6324－0.52.2)]21.52556=22.18031884/h''111G G L K K HK ααα=+ （3-16）=1÷(1÷10.089773+1÷0.726÷22.18031884)=6.203057 kmol/(m3 h kpa)OG Y G V V H K K P αα==ΩΩ（3-17）=100.138÷6.203057÷101.3÷0.36÷0.785 =0.56291mOG OG Z H N = （3-18） =0.56291×18.53617054=10.45277m,得'Z =1.2×10.45277=12.548m 设计取填料层高度为'Z =13m3.2.3 填料层的分段对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。