水吸收氨填料塔设计示范

水吸收氨填料塔设计

目录

一前言 (3)

二设计任务 (3)

三设计条件 (3)

四设计方案 (3)

1．吸收剂的选择 (3)

2．流程图及流程说明 (3)

3．塔填料的选择 (4)

五工艺计算 (4)

1．物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (4)

2．塔径的计算 (5)

3.填料层高度计算 (6)

4.填料层压降计算 (8)

5.液体分布装置 (8)

6.液体再分布装置 (9)

7.填料支撑装置 (10)

8.气体的入塔分布 (10)

六设计一览表 (10)

七对本设计的评述 (11)

八参考文献 (11)

七主要符号说明 (14)

八附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）

二、设计任务：

完成填料塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图，编写设计说明书。

三、设计条件

1、气体混合物成分：空气和氨；

2、氨的含量： 4.5％（体积）；

3、混合气体流量： 4000m3/h；

4、操作温度：293K；

5、混合气体压力：101.3KPa；

6、回收率： 99.8％。

四、设计方案

1．吸收剂的选择根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。2．流程图及流程说明

该填料塔中，氨气和空气混合后，

经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从

填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料

的作用下进行吸收。经吸收后的

混合气

体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料

塔的下端流出。（如右图所示）

3．塔填料选择该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用38mm

聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下：

比表面积a ：132.532/m m 空隙率ε：0.91 干填料因子Φ：1175-m 五、工艺计算

对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。 空气和水的物性常数如下： 空气：

3

5/205.1)/(065.01081.1m

kg h m kg s Pa =⋅=⋅⨯=-ρμ

水：

s

Pa m kg L L ⋅⨯==-5

3104.100/2.998μρ

1． 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成

查表知，20C 下氨在水中的溶解度系数)/(725.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数S

L

HM E ρ=

相平衡常数

754.03

.10102.18725.02

.998=⨯⨯===

P HM P

E m S L

ρ

进塔气相摩尔比为：04712.0045

.01045

.01=-=

Y

出塔气相摩尔比为：00009424.0045.01)

998.01(045.02=--⨯=Y

对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水)

混合气体的平均摩尔质量为：)/(46.2829)045.01(17045.0kmol kg M =⨯-+⨯= 混合气体流量：)/(382.1664

.221

2932734000h kmol =⨯⨯

惰性气体流量：)/(895.158)045.01(382.166h kmol V =-⨯=

最小液气比：

752.00754.004712

.000009424.004712.0)(2

1212

121min =--=--=--=*X m

Y Y Y X X Y Y V L

取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：

)/(233.1795.1895.158752.0h kmol L =⨯⨯=

04169

.05.1752.000009424.004712.0)

(211=⨯-=-=

L Y Y V X

液气比

682.0183

.1400018

233.179=⨯⨯=V L ωω 2．塔径计算

混合气体的密度 33

3/183.1293

315.81046.28103.101m kg RT M P G =⨯⨯⨯⨯==-ρ 采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：

s m u g a u a g u F L L

G t F L L

G t F /942.3004

.1183.15.1322

.99891.081.93304.03304.0481

.0)

2

.998183.1()183.1400018233.179(75.1204.0]lg[2

.032

.03

28

1

412

.032

=⨯⨯⨯⨯⨯=

=⋅-=⨯⨯⨯⨯-=⋅⋅⋅μρερμρρε

取泛点率为0.6，即s m u u F /365.2942.36.06.0=⨯==

s

m u

V D S /7736.03600

365.214.34000

44=⨯⨯⨯=

=π

圆整后取 m D 8.0= 泛点率校核：