水吸收氨气填料塔设计样本

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东南大学成贤学院

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

设计地点东南大学成贤学院

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

课程任务设计书 (3)

第一节吸收塔简介 (4)

1.1 吸收技术概况 (4)

1.2 吸收设备--填料塔概况 (4)

1.3 典型的吸收过程 (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 (7)

2.3.1填料种类的选择 (7)

2.3.2 填料规格的选择 (8)

2.3.3 填料材质的选择 (8)

第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10)

3.1 基础物性数据 (10)

3.1.1 液相物性数据 (10)

3.1.2 气相物性数据 (10)

3.1.3 气液相平衡数据 (10)

3.2 物料衡算及校核 (11)

3.2.1水吸收氨气平衡关系 (11)

3.2.2绘制X-Y图 (11)

3.2.3物料衡算 (16)

3.3 塔径的计算及校核 (18)

3.3.1塔径的计算 (18)

3.3.2塔径的校核 (20)

3.4 填料层高度的计算及分段 (20)

3.4.1填料层高度的计算 (20)

3.4.2 填料层的分段 (23)

3.5 填料层压降的计算 (23)

第四节其他辅助设备的计算与选择 (24)

4.1 吸收塔的主要接管尺寸计算 (24)

4.2 气体进出口的压降计算 (24)

4.3 离心泵的选择与计算 (24)

附件一：

1.计算结果汇总 (26)

2.主要符号及说明 (27)

3.参考文献 (28)

4. 个人小结 (28)

附件二：

1.填料塔设备图 (30)

2.塔设备流程图 (31)

3.埃克特通用压降关联图 (32)

4.X-Y关系图（见计算过程）

化工原理课程设计任务书

一、设计项目

水吸收氨气的填料吸收塔

二、设计条件

1、混合气体流量2400 m3 (标)/h.

2、混合气体组分含氨15 %，空气85 %（体积比）

3、混合气体温度40 ℃

4、吸收率94 %

5、吸收剂温度20 ℃

6、操作压强 1 atm

三、设计容

1、确定操作流程，绘制流程图

2、选择吸收剂、填料

3、确定吸收平衡关系，绘制X-Y图、进行物料衡算

4、计算塔径、填料层高度

5、填料层压降核算、喷淋密度计算

6、附属设备选型和计算

7、绘制设备图

第一节吸收技术简介

1.1 吸收技术概况

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。

吸收操作广泛地用于气体混合物的分离，其在工业上的具体应用大致有以下几种：（1）原料气的净化。为出去原料气中所含的杂质，吸收可说是最常见的方法。就杂质的浓度来说，多数很底，但因为危害大而仍要求高的净化率。例如用水或碱液脱除合成氨原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。

（2）有用组分的回收。如从合成氨厂的放空气中用水回收氨；从焦炉煤气中以洗油回收粗苯（包括苯、甲苯、二甲苯等）蒸气和从某写干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。（3）某些产品的制取。将气体中需用的成分以指定的溶剂吸收出来，成为溶液态的产或半成品。如制酸工业中从含盐酸、氮氧化物、三氧化硫的气体制取盐酸、硝酸、硫酸；在甲醇|（乙醇）蒸气经氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）半成品等。

（4）废气的治理。很多工业废气中含有二氧化硫、氮氧化物（主要是一氧化氮及二氧化氮）、汞蒸气等有害成分虽然浓度一般很底，但对人体和环境的危害甚大而必须进行治理。这类环境保护问题在我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收，是废气治理中应用教广的方法。

当然，以上目的有时也难于截然分开，如干燥废气中的有机溶剂，能回收下来就很有价值，任其排放则会然大气。

1.2 吸收设备--填料塔概况

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（小直径塔一般不设气体分布装置）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。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。

该设计填料塔中，氨气和空气混合气体，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶流下的水逆流接触，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。

填料塔的设备图见附录二

1.3 典型的吸收过程

一个完整的吸收分离过程，包括吸收和解吸两个部分。典型过程有单塔和多塔、逆流和并流、加压和减压等。

以煤气脱苯为例:在炼焦及制取城市煤气的生产过程中，焦炉煤气含有少量的苯、甲苯类低碳氢化合物的蒸汽（约353/m g ）应予以分离回收，所用的吸收溶剂为该工业生产过程中的副产物，即焦煤油的精制品称为洗油。

回收苯系物质的流程包括吸收和解吸两个大部分。含苯煤气在常温下由底部进入吸收塔，洗油从塔顶淋入，塔装有木栅等填充物。在煤气与洗油接触过程中，煤气中的苯蒸汽溶解于洗油，使塔顶离去的煤气苯含量降至某允许值(<3/2m g )，而溶有较多苯系物质的洗油(称富油)由吸收塔底排出。为取出富油中的苯并使洗油能够再次使用(称溶剂的再生)，在另一个称为解吸塔的设备中进行与吸收相反的操作----解吸。为此，可先将富油预热到170C 左右由解吸塔顶淋下，塔底通入过热水蒸气。洗油中的苯在高温下逸出而被水蒸气带走，经冷凝分层将水除去，最终可得苯类液体（粗苯），而脱除溶质的洗油（称贫油）经冷却后可作为吸收溶剂再次送入吸收塔循环使用.