化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)(正式版)分解
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。
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。
化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)
化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)1000字氨气填料吸收塔是一种常见的化工工艺设备，用于从氨气等气体中去除二氧化碳等有害成分。
在这篇课程设计中，我们将重点讨论氨气填料吸收塔的设计原理和实现方法。
一、设计原理氨气填料吸收塔的设计原理基于物理吸收法，它通过填充物（如泡沫塑料、陶瓷、金属等）将气相物质传递到液相解吸剂中，以达到去除气体中有害成分的目的。
其中，填充物的种类、形状和大小会影响到吸收效率和压力损失。
塔顶设置进口气流分布器，塔底设置液体分布器，使操作稳定，保证吸收效果。
二、实现方法1. 确定设计参数氨气填料吸收塔的设计需要涉及到多项因素，包括：（1）吸收剂的化学性质：吸收剂的化学性质会影响到塔内化学反应的速率和吸收效率。
因此，需要选择合适的吸收剂，并对其进行物性参数测定。
（2）气体流量：气体流量会影响到塔内的混合程度和扩散速率。
因此，需要确定气体流量范围和变化规律。
（3）操作温度和压力：操作温度和压力会直接影响到化学反应的速率和吸收效率。
因此，需要选择合适的操作温度和压力，并对其进行测定。
（4）塔体高度和直径：塔体高度和直径会影响到填充物的分布、气液流动情况和压降。
因此，需要按照实际需要确定塔的高度和直径。
（5）填充物种类和数量：填充物的种类和数量对吸收效率和压力损失有较大影响。
因此，需要选择合适的填充物，并确定填充层数和填充物粒径。
2. 填充物选型填充物的种类是影响氨气填料吸收塔吸收效率和压力损失的一个关键因素。
选用填充物时需要考虑以下方面：（1）物理性能：填充物的物理性能直接影响其在吸收塔内的分布、气液流动情况和压降。
因此，需要选择合适的物理性能（如比表面积、孔隙率、容重等）的填充物。
（2）化学特性：填充物的化学特性对气液反应速率和吸收效率有较大影响。
因此，需要选择符合需要的化学特性的填充物。
（3）成本和耐久性：填充物的成本和耐久性也是选型时需要考虑的因素，以确保经济可行和长期稳定运行。
化工原理填料吸收塔课程设计
化工原理填料吸收塔课程设计引言：填料吸收塔是化工工艺中常用的一种设备，用于将气体中的有害物质通过吸收剂吸附或反应的方式去除。
本次课程设计旨在通过对填料吸收塔的设计和工艺参数的优化，实现高效的气体净化效果。
一、填料吸收塔的基本原理及结构填料吸收塔是利用填料表面积大、内部通道多、与气体充分接触的特点，通过物理吸附或化学吸收的方式将气体中的有害成分去除。
其基本结构包括进气口、出气口、填料层和液体循环系统等。
二、填料的选择及特性填料是填料吸收塔中起到关键作用的部分，其选择应根据气体的性质和处理效果的要求来确定。
常用的填料包括球状填料、骨架填料和网状填料等，它们具有不同的表面积、孔隙率和液体分布性能，对吸收效果和塔内气液分布起到重要影响。
三、填料吸收塔的设计步骤及要点1. 确定气体的物理和化学性质，包括流量、温度、压力、组成等；2. 选择合适的填料类型和尺寸，考虑填料的表面积、孔隙率和液体分布性能；3. 确定填料层数和塔径高比，以及液体循环系统的设计参数；4. 进行塔内气液分布的模拟和优化，保证填料与气体充分接触；5. 进行设备的结构设计和材料选择，考虑耐腐蚀性和操作安全性；6. 进行设备的动态模拟和优化，确定最佳操作条件和效果。
四、填料吸收塔的性能评价及优化填料吸收塔的性能评价主要包括吸收效率、压降和能耗等指标。
通过调整填料层数、液体循环系统和操作条件等参数，可以实现吸收效率的提高和能耗的降低。
同时，还应考虑填料的寿命和维护等方面的因素，以保证设备的稳定运行和经济性。
五、填料吸收塔的应用及发展趋势填料吸收塔广泛应用于化工、环保和能源等行业，用于废气处理、脱硫和脱硝等工艺。
随着环保要求的提高和技术的进步，填料吸收塔的设计和优化将更加注重能耗和运行成本的降低，同时也将更加重视对废气中微量有害物质的去除效果。
结论：填料吸收塔作为一种重要的气体净化设备，在化工工艺中发挥着重要作用。
通过合理的设计和优化，可以实现高效的气体净化效果和能耗降低。
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。
化工课程设计_水吸收氨填料吸收塔的设计
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专业：食品科学与工程（1）班学生姓名： xx学号: xxx起迄日期： 2014.12.15指导教师：王步江化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书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2014年12月系别食品科学系专业食品科学与工程班级1班姓名xxx指导教师xxx20114 年12 月15 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。
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341310m3/h，其中含氨为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.12%（体积分数）。
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。
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)(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。
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。
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
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。
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
化工原理课程设计--填料吸收塔设计（水吸收氨气）一、精馏塔主体设计方案的确定1.1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。
1.2 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1.3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。
1.3.1 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。
1.3.2 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>81.3.3 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 Dn501.4 基础物性数据1.4.1 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 ︒==1.4.2 气相物性数据1. 混合气体的平均摩尔质量为0.0617.03040.942928.2818vm i i M y m =∑=⨯+⨯= (2-1)2. 混合气体的平均密度由3101.328.2818 1.17618.314293VM vm PM kg m RT ρ⨯===⨯(2-2) R=8.314 3/m KPa kmol K ⋅⋅3. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。
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。
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。
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。
(七)操作条件20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3•kPa）。
第一节 前言1.1 填料塔的有关介绍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。
工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。
本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。
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。
填料塔的主体结构如下图所示：图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，所以它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，所以填料塔属于连续接触式的气液传质设备。
1.2 塔内填料的有关介绍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.聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 ,并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。
鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。
阶梯环与鲍尔环相比 ,其高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。
聚丙烯阶梯环的结构图如下：图2 聚丙烯阶梯环结构图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：气相自塔底进入由塔顶排出，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。
表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。
本次采用散装填料。
工业塔常用的散装填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ Dn50\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。
常用填料塔径与填料公称直径比值D/d 的推荐值列于下表。
表2：常用填料的D/d 的推荐值填料种类 D/d 的推荐值 拉西环 D/d ≥20~30 鞍形环 D/d ≥15 鲍尔环 D/d ≥10~15 阶梯环 D/d>8 环矩鞍D/d>8工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。
聚丙烯阶梯环即为塑料类填料。
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。
本方案选用聚丙烯阶梯环作为填料设计填料塔，规格为50mm×25 mm×1.5 mm，其主要参数如下：表3：聚丙烯阶梯环的特性数据填料类型 公称直径 DN/mm 外径×高/壁厚 比表面积 a t （m 2/m 3） 空隙率/% 个数n/m -3 堆积密度（kg/m 3） 干填料因子m -1 塑料阶梯环5050×25×1.5 114.292.71074054081432.4 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. 0.0013.6/()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. 20C ︒33:0.725/NH H kmol m kpa =⋅5. 20C ︒623:7.3410/L NH D m h -=⨯6. 20C ︒223:0.225/0.081/V NH D cm s m h ==2.5 气相物性数据1. 混合气体的平均摩尔质量为:0.0517.03040.952928.4015vm i i M y m =∑=⨯+⨯= (2-1)2. 混合气体的平均密度为：由3101.328.4015 1.17618.314293VM vm PM kg m RT ρ⨯===⨯(2-2) R=8.314 3/()m KPa kmol K ⋅⋅3. 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551.8110651610/()v pa s kg m h μ--=⨯⋅=⨯⋅注：121/N kg m s =⋅ 2211/1/()•Pa N m kg s m == 1Pa •s=1kg/（m •s ）2.6 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/(76.318.02)0.726/L SH EM kmol kPa m ρ==⨯=⋅ (2-4)2.7 物料衡算1. 进塔气相摩尔比为1110.050.05263110.05y Y y ===-- (2-5) 2. 出塔气相摩尔比为21(1)0.05263(10.996)0.002105A Y Y ϕ=-=⨯-= (2-6)3. 进塔惰性气体流量:7500273(10.05)296.38322.427320V kmol h =⨯-=+ (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 121min 20.052630.0021050.72290.052630.7532Y Y L Y V X m--⎛⎫=== ⎪⎝⎭-选择操作液气比为min1.5 1.0844L L V V ⎛⎫== ⎪⎝⎭ （2-9） 吸收剂用量：L=1.0844×296.383=321.398kmol/h 因为V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) 故 X 10.04659=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、填料层高度的计算及分段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根据贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：20.23lg t V F L L a u g ρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ （3-1） 即：112480.2311402 1.18365791.592 1.1836lg[()0.001]0.204 1.759.810.927998.28861.415998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭解得：uF=8.785m/s其中：F u ——泛点气速，m/s;g ——重力加速度，9.81m/s 223t m /m a --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 =5791.592㎏/h W V =8861.415kg/h A=0.204； K=1.75； 取u/u F =0.7 u =6.150m/s4475000.65693.14 6.1503600V D m u π⨯===⨯⨯ （3-2） 圆整塔径后 D=0.7m 1. 泛点速率校核：275005.4160.7850.73600u ==⨯⨯ m/s5.4160.6178.785F u u == 则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=700/50=14 > 8，根据表2可知符合要求 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。