填料吸收塔设计示例
填料吸收塔设计示例
... . . 填料吸收塔课程设计说明书专业班级姓名班级序号指导老师日期目录前言 (2)水吸收丙酮填料塔设计 (2)一任务及操作条件 (2)二吸收工艺流程确实定 (2)三物料计算 (3)四热量衡算 (4)五气液平衡曲线 (5)六吸收剂(水)的用量Ls (5)七塔底吸收液浓度*1 (6)八操作线 (6)九塔径计算 (6)十填料层高度计算 (9)十一填科层压降计算 (13)十二填料吸收塔的附属设备 (13)十三课程设计总结 (15)十四主要符号说明 (16)十五参考文献 (17)十六附图 (18)前言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：〔1〕生产能力大〔2〕别离效率高〔3〕操作弹性大〔4〕气体阻力小构造简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早，具有构造简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
填料塔由填料、塔件及筒体构成。
填料分规整填料和散装填料两大类。
塔件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、别离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
水吸收丙酮填料塔设计一任务及操作条件①混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：12493/m h。
②进塔混合气含丙酮 2.34％(体积分数)；相对湿度:70％；温度:35℃； ③进塔吸收剂(清水)的温度25℃； ④丙酮回收率：90％； ⑤操作压力为常压。
二吸收工艺流程确实定采用常规逆流操作流程．流程如下。
三物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa ，故： 混合气量＝1249〔27327335+〕×122.4＝49.42kmol ／h混合气中丙酮量＝49.42×0.0213＝1.16kmol ／h ＝1.16×49.42＝67.28kg ／h查附录，35℃饱和水蒸气压强为5623．4Pa ，则相对湿度为70％的混合 气中含水蒸气量＝4.56237.0103.1017.04.56233⨯⨯⨯-=0.0404 kmol 〔水气〕/ kmol 〔空气十丙酮〕混合气中水蒸气含量＝0404.010404.042.49+⨯＝1.92kmol ／h 〔?化工单元操作及设备?P18916-23〕＝1.92×18＝34.56kg ／h混合气中空气量＝49.42－1.16-1.92＝46.34kmol ／h＝46.34×29＝1344kg ／h(2)．混合气进出塔的〔物质的量〕成1y ＝0.0234,则2y =)9.01(16.192.134.46)9.01(16.1-⨯++-⨯=0.0024〔3〕．混合气进出塔〔物质的量比〕组成 假设将空气与水蒸气视为惰气，则 惰气量＝46.34十1.92＝48.26kmol ／h ＝1344＋34.56＝1378.56kg ／hY 1=26.4816.1=0.024kmol(丙酮)/kmol(惰气) Y 2=26.48)9.01(16.1-=0.0024kmol(丙酮)/kmol(惰气)〔4〕．出塔混合气量出塔混合气量=48.26+1.16×0.1=48.376kmol/h =1378.56+67.28×0.1=1385.3kg/h 四热量衡算热量衡算为计算液相温度的变化以判明是否为等温吸收过程。
水吸收氨填料吸收塔设计带图
计任务书（1）题目含氨为5%（体积分数，下同）的混合气体, 处理量为4000m3/h, 采用清水进行吸收, 氨的回收率90%，吸收剂的用量为最小用量的倍. (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H为( m3. kpa)吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。
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，故： 混合气量＝ 4000（27327320+）×122.4 ＝／h混合气中氨量b V ＝× ＝ kmol ／h ＝／h 混合气中空气量＝ =／h ＝／h(2)．混合气进出塔的（物质的量）组成1y = 2y =*=（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成 Y 1=111y y -= Y 2=221y y -= 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=; m =E P = 277.3101.3= 故操作线方程为:Y=. 吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y 1＝时,X 1*=,计算最小吸收剂用量,min S L12,min 12*S BY Y L V X X -=-=××0192.00005.0-0526.0＝／h取安全系数为，则 Ls ＝×=／h = h依物料衡算式 塔底吸收液浓度1X1X = ×44.115800005.0-0526.0=塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)， （1）.采用Eckert 通用关联图法(图1)计算泛点气速F u ①有关数据计算塔底混合气流量V`S ＝＋＝／h 吸收液流量L`＝／h 进塔混合气密度G ρ＝4.2229×20273273+＝／3m (混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度L ρ＝3m 吸收液黏度L μ＝ mP a ·s经比较，选DN38mm 聚丙烯阶梯环。
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。
吸收塔的设计
课程设计任务书1.设计题目：水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤除去其中的SO2。
入塔的炉气流量为2250m3/h，其中进塔SO2的摩尔分数为0．05，要求SO2的吸收率为96％。
吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。
吸收剂的用量为最小量的1．4倍。
2.工艺操作条件：(1) 操作平均压力常压101.325kpa(2) 操作温度t=20℃(4) 所用填料为D N38聚丙烯阶梯环形填料。
3.设计任务完成填料吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统工艺流程图和吸收塔工艺条件图，编写设计说明书。
目录摘要 (1)1绪论 (2)1.1吸收技术概况 (2)1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (2)1.3吸收在工业生产中的应用 (2)1.3.1吸收的应用概况 (3)1.3.2典型吸收过程 (3)2设计方案 (4)2.1吸收方法及吸收剂的选择 (4)2.1.1吸收方法 (4)2.1.2吸收剂的选择: (4)2.2吸收工艺的流程 (5)2.2.1吸收工艺流程的确定 (5)2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6)2.3操作参数的选择 (6)2.3.1操作温度的选择 (6)2.3.2操作压力的选择 (6)2.3.3吸收因子的选择 (7)2.4吸收塔设备及填料的选择 (8)2.4.1吸收塔的设备选择 (8)2.4.2填料的选择 (8)3吸收塔的工艺计算 (9)3.1基础物性数据 (9)3.1.1液相物性数据 (9)3.1.2气相物性数据 (9)3.1.3气液平衡数据 (9)3.2物料衡算 (10)3.3塔径的计算 (10)3.3.1塔径的计算 (10)3.3.2泛点率校核 (11)3.3.3填料规格校核: (11)3.3.4液体喷淋密度校核 (11)3.4填料层高度计算 (11)H计算 (11)3.4.1传质单元高度OG3.4.2填料层高度Z的计算: (12)3.5填料层压降ΔP的计算: (12)3.6填料塔附属高度计算 (13)3.7离心泵的选择3.8进出液气接管管口的计管结论 (13)参考文献 (14)主要符号说明 (14)在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触是发生传质，实现气液混合物的分离。
【优秀毕设】水吸收丙酮填料吸收塔的设计
吉林化工学院化工原理课程设计题目水吸收丙酮填料吸收塔的设计教学院化工与生物技术学院专业班级生工1101学生姓名学生学号 ********指导教师张卫华2013年12月 19 日课程设计任务书1、设计题目：水吸收丙酮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丙酮气体。
混合气体的处理量为1550（m3/h），其中含空气为96％，丙酮气为4％（mol分数），要求丙酮回收率为98％（mol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。
（25C°下该系统的平衡关系为y＝1.75x）2、工艺操作条件：（1）操作平均压力常压（2）操作温度t=25℃（3）填料类型及规格自选。
3、设计任务：完成吸收工艺设计与计算，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吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。
目录摘要 (III)第1章绪论 (1)1.1 吸收技术概况 (1)1.2吸收设备的发展 (1)1.3 吸收在工业生产中的应用 (7)1.3.1 吸收的应用 (7)1.3.2 塔设备在化工生产中的作用和地位 (8)1.3.3化工生产对塔设备的要求 (8)第2章设计方案 (9)2.1吸收剂的选择.............................................................102. 2吸收工艺流程的确 (11)2.2.1吸收工艺流..........................................................112.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明........................................122.3吸收塔设备及填料的选择 (12)2.3.1吸收塔的设备选择....................................................122.3.2填料的选择..........................................................132.4操作参数的选择 (14)2.4.1操作温度的选择 (14)2.4.2操作压力的选择 (14)第3章吸收塔的工艺计算 (15)3.1基础物性数据 (15)3.1.1液相物性数据 (15)3.1.2气相物性数据 (15)3.2物料衡算 (16)3.3填料塔的工艺尺寸的计算 (16)3.3.1塔径的计算 (16)3.3.2泛点率校核 (17)3.3.3填料规格校核 (17)3.3.4液体喷淋密度校核 (17)3.4填料塔填料高度计算 (18)3.4.1传质单元高度计算 (18)3.4.2传质单元数的计算 (19)3.4.3填料层高度的计算 (20)3.5填料塔附属高度计算 (20)3.6液体分布器计算和再分布器的选择和计算 (20)3.6.1液体分布器 (20)3.6.2布液孔数 (21)3.6.3 液体保持管高度 (22)3.7其他附属塔内件的选择 (22)3.7.1液体分布器 (23)3.7.2液体再分布器 (23)3.7.3填料支承板 (24)3.7.4填料压板与床层限制板 (24)3.7.5气体进出口装置与排液装置 (24)3.8吸收塔的流体力学参数的计算 (25)3.8.1吸收塔的压力降 (25)3.8.2吸收塔的泛点率 (27)3.8.3气体动能因子 (27)3.9附属设备的计算与选择 (27)3.9.1离心泵的选择与计算 (27)3.9.2进出管工艺尺寸的计算举例 (28)工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (29)对设计过程的评述和有关问题的讨论 (32)参考文献.......................................................... 错误!未定义书签。
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。
Φ1600 SO2填料吸收塔设计(碟形封头)
Φ1600 SO2填料吸收塔设计（碟形封头）1．毕业设计（论文）的主要内容及基本要求塔体内径：1600mm 设计压力：0.8MPa工作温度：25℃塔高；12500mm偏心质量：2500kg 偏心距离： 1600mm介质：二氧化硫、焦炉气、吸收液等液体密度： 998.2kg/m3液体表面张力：940896kg/h2 气体密度：1.257kg/m3气体流量：5000m3/h 混合气体粘度：0.065kg/(m.h)场地类别：Ⅱ基本风压：3000N/m2地震强度:82．指定查阅的主要参考文献及说明①GB150—98《钢制压力容器》以及《相关标准》②《机械制图》，清华大学出版社③《塔设备设计》③《材料与零部件》,《化工设计手册》编写组，上海人民出版社3．进度安排设计（论文）各阶段名称起止日期1 资料收集，阅读文献，完成开题报告3月2 日至3月25日2 完成所有结构设计和设计计算作3月26日至4月21日3 完成所有图纸绘制4月22日至5月22日四川理工学院毕业论文4 完成设计说明书及图纸的修改5月23日至6月1日5 答辩准备和毕业答辩6月2 日至6月10日摘要填料塔是塔设备的一种。
塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。
例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。
气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。
结构较简单，检修较方便。
广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
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。
填料塔的塔身是一直立圆筒，底部装有填支承板，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。
填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。
填料吸收塔课程设计
一设计任务书（一）设计题目水吸收SO2过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。
混合气体的处理量m3/h 2000混合气体SO2含量（体积分数）10%SO2的回收率不低于97%吸收剂的用量与最小用量之比 1.3（二）操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度25℃（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）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。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。
2.2填料的类型与选择对于水吸收SO2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DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 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。
二氧化碳填料吸收塔的设计 例题
二氧化碳填料吸收塔的设计例题下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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填料塔课程设计--填料吸收塔的设计
课程设计题目：填料吸收塔的设计教学院：化学与材料工程学院专业：应用化工技术2010级（1）班学号：学生姓名：指导教师：2012年6 月3 日课程设计任务书2011 ～ 2012 学年第 2 学期一、课程设计题目填料吸收塔的设计二、工艺条件1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2）2．年工作日：300天3．混合气中含SO2： 3%（体积分数）4．SO2排放浓度：0.16％5．操作压力：常压操作6．操作温度：20℃7．相对湿度：70%8．填料类型：自选(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等)9．平衡线方程：(20℃)三、课程设计内容1．设计方案的选择及流程说明；2．工艺计算；3．主要设备工艺尺寸设计；（1）塔径的确定；（2）填料层高度计算；（3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。
4．辅助设备选型与计算。
四、进度安排1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书；2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务；3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算；4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表表达自己的设计思想及设计成果。
五、基本要求1．格式规范，文字排版正确；2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算；3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点；4. 填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表和接管表；5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。
教研室主任签名：年月日第一章概述1.1设计依据本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计1、填料的选择由于水吸收S0的过程、操作、温度及操作压力较低，工业上通常选用所了散装填238金属鲍尔环料。
吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)
操作温度：20℃
操作压力：常压
2.
填料的选择包括填料类型、规格、材质等选择填料的类型有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料、球形填料，花环填料、金属丝网波纹填料等。对比得阶梯环综合性能较好（可增加填料间的空隙，有利于传质效率的提高）。
填料的规格通常指填料的公称直径，一般应满足填料塔直径上至少放置8块以上的填料，即D/d>8。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。
表4.3支承板结构尺寸(mm)
塔径
DN
支承板
外径
支承板
分块数
主支承
梁数
支承圈
宽度
支承圈
厚度
2200
2160750144.6填料塔的气体进口装置尽量使气体分散均匀且压力降要小，同时还能防止塔内下流的液体流入气体管路中。常用的办法是使进气管伸至塔的中心线位置,管端为向下的45o切口或向下的缺口。这样气体从切口或缺口处折转向上。由于这种进气管不能使气体分布均匀，所以只能用于直径在500mm以下的塔中。对于直径较大的塔，进气管的末端为向下的喇叭口，对于直径更大的塔，则应采取气体均布措施。这里选用管端为45o向下的缺口。
丝网规格选择高效性网，效率高，网较密。选用上装式丝网除沫器根据手册参数【3】
（1）通过除沫器的气速：
K一般取0.08~0.11，此处取0.11
（符合气速要求）
（2）除沫器直径：
（3）除沫器高度：
主要保证除沫器有足够的拦液表面和气液停留时间。
所以根据表4.1[2]可知上装式丝网除沫器，丝网厚度150mm，安装厚度410mm，有效直径2100mm。
填料塔的液泛气速主要取决于支承板与第一层填料之间的有效空隙率的大小。有效空率降低的原因，除与填料形式有关外，更取决于支承板的结构。
填料吸收塔设计
水吸收丙酮填料塔设计设计用水吸收丙酮常压填料塔，其任务及操作条件为 ①混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量： 1450 3/m h 。
②进塔混合气含丙酮 2.13％(体积分数)；相对湿度： 70％；温度： 35℃； ③进塔吸收剂(清水)的温度：25℃； ④丙酮回收率： 93％； ⑤操作压强： 常压操作。
[设计计算]一、吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程说明从略。
二、物料计算l. 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.325kPa ，故：混合气量 n ＝ 1450*27327335+*122.4＝ 57.38 (kmol ／h)混合气中丙酮量n ＝ 57．38×0.0213 ＝1.22 (kmol ／h) m ＝ 1.22×58＝70.89 (kg ／h)查化工原理附录，35℃饱和水蒸气压强为5623．4Pa ，则每kmoI 相对湿度为70％的混合气中含水蒸气量＝35623.4*0.7101.325*100.7*5623.4-=0.0404 kmol 水气/ kmol （空气十丙酮）混合气中水蒸气含量n ＝57.38*0.0404(10.0404)+＝2.23 （kmol ／h ）m ＝2．23×18＝40.14 (kg ／h)混合气中空气量n ＝57.38一1.22—2.23＝53.93（kmol ／h ）m ＝53.93×29＝1563.97 (kg ／h)2．混合气进出塔的摩尔组成1y ＝0.0213 2y =1.22*(10.93)53.932.23 1.22*(10.93)-++-=0.001523．混合气进出塔的比摩尔组成若将空气与水蒸气视为情气，则情气量n ＝53.93十2.23＝56.16 （kmol ／h ） m ＝1563.97十40.14＝1604.11 (kg ／h)1Y ＝1.2256.16＝0.0217 (kmol 丙酮／kmol 情气)2Y ＝1.22*(10.93)56.16-＝0.00152 (kmol 丙酮／kmol 情气)4．出塔混合气量出塔混合气量n ＝56.16十1.22*(1-0.93)＝56.25 （kmol ／h ）m ＝1604.11十70.89*0.07＝1609.07 (kg ／h) 三、热量衡算热量衡算为计算液相温度的变化以判明是否为等温吸收过程，假设丙酮溶于水放出的热量全被水吸收，且忽略气相温度变化及塔的散热损失(塔保温良好)。
吸收塔设计实例
一、吸收的基本理论 (2)1、吸收的定义 (2)2、吸收过程对吸收剂的要求 (2)3、影响吸收效果的主要因素 (3)二、吸收设备 (4)1、吸收过程对吸收设备的一般要求 (4)2、填料塔的组成及各个部分的作用 (4)3、吸收塔中填料的作用种类及选型 (4)三、吸收过程中的气液流动方向 (5)四、基础性数据的计算 (6)1、液相物性数据 (6)2﹑气相物性数据 (6)3﹑气液相平衡数据 (6)五、吸收塔的物料衡算 (7)六、吸收塔的工艺尺寸的计算 (8)1、塔径计算 (8)2、填料层高度的计算 (9)七、填料层压降计算 (12)八、液体分布器简要设计 (12)2、分布点密度计算 (12)3、布液计算 (14)九、吸收剂输送泵的选型 (15)1、填料塔高度的计算 (15)2、泵的扬程计算 (15)3、泵的选择 (15)十、设计数据汇总 (16)十一、毕业设计心得体会 (17)我国化工产品种类繁多已达45000个品种。
生产企业多为中小型，加之采用高消耗低效益粗放型生产模式对环境构成了压力。
所以近几年来国家提出了清洁生产这个概念。
它的定义是：清洁生产是将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中以期减少对人类和环境的风险。
其目的在于提高资源利用效率减少和避免污染物的产生，保护和改善生态环境保障人体的健康，促进持续发展。
对于企业来说应改善生产管理提高生产效率，减少资源和能源的浪费，限制污染排放。
推行原材料和能源的循环利用，替换和更新导致严重污染的落后的生产流程技术和设备开发清洁产品鼓励绿色消费。
众所周知化工行业是个耗能大户。
由一般组数据显示1994年我国一次能源消费为12.3亿吨标准煤，而化工行业就占1.05亿吨标准煤。
在煤的燃烧和化工生产过程中会产生大量的SO₂气体，目前SO2已成为大气污染中的重要原凶之一。
SO2在常温下为无色气体，密度为1.4337 kg/ m³，熔点-72.4℃、沸点-10℃，在25℃下溶解度为9.4g/ml。
填料吸收塔设计范文
填料吸收塔设计范文在化工领域中，填料吸收塔是一种常用的设备，用于气体与液体之间的质量传输与反应，广泛应用于化工、环保、能源等行业。
填料吸收塔的设计在保证工艺效果的前提下，应尽可能降低能耗和成本，提高设备的稳定性和可靠性。
本文将通过一个填料吸收塔的设计范文，阐述填料吸收塔的设计原则和具体步骤。
一、填料吸收塔的设计原则1.安全性原则：填料吸收塔应符合工业安全规范，具备强大的抗压能力和良好的防腐性能。
2.高效性原则：填料吸收塔应具备高效的传质传热性能，满足工艺效果的要求。
3.节能性原则：填料吸收塔的设计应尽可能降低能耗，提高设备的能源利用效率。
4.经济性原则：填料吸收塔设计应根据具体的经济指标，选择合适的材料和工艺方案。
二、填料吸收塔的设计步骤1.确定工艺要求：根据具体的工艺需求，确定填料吸收塔处理的物料成分、流量及温度等参数。
2.选择填料：根据工艺要求，选择适合的填料材料。
填料的选择应考虑填料的比表面积、孔隙率、耐腐蚀性能等因素。
3.确定填料层高度：根据传质反应和传热要求，确定填料层在填料吸收塔中的高度。
填料层高度的确定应结合工艺要求和经验数据进行综合考虑。
4.计算填料吸收塔的尺寸：根据工艺要求和设计参数，计算填料吸收塔的直径和高度。
在计算过程中，需要考虑填料的容积和压降等因素。
5.确定塔板设计：根据工艺要求和填料高度，确定填料吸收塔的塔板类型和布置。
塔板的设计应考虑液体和气体相分离、气液流量分布和均匀分布等因素。
6.确定塔顶和底部结构：根据填料吸收塔的高度和压力，确定塔顶和底部的设计。
塔顶设计应包括气体入口、气体出口和废气排放等要素。
7.完成细节设计：根据填料吸收塔的各项设计参数，完成塔内部和外部的细节设计。
细节设计包括各种连接件、防腐处理、支撑结构等。
8.进行模拟和计算：根据填料吸收塔的设计参数，进行模拟和计算，验证设计的合理性和可行性。
9.编写设计报告：将填料吸收塔的设计过程和结果整理成设计报告，包括设计计算数据、图纸和说明等内容。
氨气填料吸收塔课程设计
氨气填料吸收塔课程设计氨气填料吸收塔课程设计设计任务书1.设计题目本次设计任务为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2000m3/h，其中含氨为8%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。
要求排放气体中含氨低于0.05%（体积分数）。
2.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。
3.填料类型选择聚丙烯阶梯环填料。
4.设计内容1）确定设计方案并进行说明。
2）进行物料衡算。
3）计算吸收塔的工艺尺寸。
4）计算填料层压降。
5）简要设计液体分布器。
6）绘制液体分布器施工图。
7）计算吸收塔接管尺寸。
8）列出设计参数一览表。
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）对设计过程进行评述和有关问题的讨论。
目录前言1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介1.1 任务及操作条件本设计任务为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2000m3/h，其中含氨为8%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。
要求排放气体中含氨低于0.05%（体积分数）。
2.工艺计算2.1 基础物性数据2.1.1 液相物性的数据2.1.2 气相物性的数据2.1.3 气液相平衡数据2.1.4 物料衡算2.2 填料塔的工艺尺寸的计算2.2.1 塔径的计算2.2.2 填料层高度计算2.2.3 填料层压降计算前言塔设备是炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门中使用量大应用面广的重要单元设备。
它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中，一直是国内外学者普遍关注的重要课题。
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。
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。
水吸收二氧化硫填料吸收塔设计说明书
水吸收二氧化硫填料吸收塔设计说明书示例文章篇一：《水吸收二氧化硫填料吸收塔设计说明书》嗨，大家好！今天我要和大家说说一个超级厉害又特别有趣的东西——水吸收二氧化硫填料吸收塔。
你可能会想，这是个啥呀？听我慢慢道来。
我呀，就像一个小小的发明家。
我在想，咱们生活的世界里有很多工厂会排出二氧化硫这种不好的气体呢。
二氧化硫就像一个调皮捣蛋的小恶魔，它跑到空气里，会让空气变得脏脏的，还会对我们的身体和环境造成很多危害。
那怎么办呢？这时候，水吸收二氧化硫填料吸收塔就像是一个超级英雄登场啦。
那这个吸收塔到底长啥样呢？它就像一个高高的大柱子。
里面呢，有着各种各样的填料。
这些填料就像是住在塔里的小居民，它们形态各异。
有的像小小的珠子，圆滚滚的；有的像一片片的小薄片，整整齐齐地排列着。
这些填料的存在可重要啦。
它们就好比是一个个小助手，在吸收二氧化硫的过程中发挥着巨大的作用。
我来给大家讲讲这个吸收塔的工作原理吧。
水就像一个温柔的大姐姐，它从吸收塔的上面慢慢地流下来。
而二氧化硫呢，就像一群不听话的小坏蛋，从吸收塔的下面往上跑。
当水和二氧化硫相遇的时候呀，就像是一场激烈的战斗。
水这个大姐姐可不会放过二氧化硫这些小坏蛋。
她张开自己的怀抱，把二氧化硫一点点地拉到自己的身边。
这时候，填料这些小居民也没闲着，它们就像是一个个小媒人，在水和二氧化硫之间牵线搭桥，让水能够更好地吸收二氧化硫。
我想象着在工厂里，有这样的场景呢。
工程师叔叔站在吸收塔旁边，他看着这个吸收塔，就像看着自己的宝贝孩子一样。
旁边有个小徒弟好奇地问：“叔叔，这个吸收塔为啥就能把二氧化硫给抓住呢？”工程师叔叔笑着说：“哈哈，孩子啊，这就像你用一个大网去抓小鱼一样。
水就是那个大网，填料就是网上面的那些小钩子，二氧化硫就像小鱼，被网和钩子一起就抓住喽。
”小徒弟眼睛亮晶晶的，好像一下子就明白了。
那这个吸收塔的大小怎么确定呢？这可需要我们好好地计算一番呢。
我们要考虑工厂排出的二氧化硫的量有多少。
Aspen吸收塔的设计
SO 2吸收塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中;用20℃清水洗涤以除去其中的SO 2..入塔的炉气流量为2400h m /3;其中SO 2摩尔分率为0.05;要求SO 2的吸收率为95%..吸收塔为常压操作..试设计该填料吸收塔..解 1设计方案的确定用水吸收SO 2属于中等溶解度的吸收过程;为提高传质效率;选用逆流吸收过程..因用水作为吸收剂;且SO 2不作为产品;故采用纯溶剂..2填料的选择对于水吸收SO 2的过程;操作过程及操作压力较低;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..3工艺参数的计算步骤1：全局性参数设置..计算类型为“Flowsheet”;选择计量单位制;设置输出格式.. 单击“Next”;进入组分输入窗口;假设炉气由空气AIR 和SO 2组成..在“Component ID”中依次输入H 2O;AIR;SO 2..步骤2：选择物性方法..选择NRTL 方程..步骤3：画流程图..选用“R adFrac”严格计算模块里面的“ABSBR1”模型;连接好物料线..结果如图3-1所示..图3-1 水吸收SO 2流程图步骤4：设置流股信息..按题目要求输入进料物料信息..初始用水量设定为400kmol/h.. 步骤5：吸收塔参数的输入..在“Blocks|B1|Setup”栏目;输入吸收塔参数..吸收塔初始模块参数如表3-1所示..其中塔底气相GASIN 由第14块板上方进料;相当于第10块板下方.. Calculation typeEquilibrium Number of stages13 CondenserNone ReboilerNone Valid phasesVapor-Liquid ConvergenceStandard Feed stageWATER 1 GASIN 14 PressurekPa Stage 1 101.325表3-1 吸收塔初始参数至此;在不考虑分离要求的情况下;本流程模拟信息初步设定完毕;运行计算;结果如图3-2所示..此时SO 2 吸收率为%52.9660.319/49.308 ..图3-2 初步计算结果步骤6：分离要求的设定;塔板数固定时;吸收剂用量的求解..运用“Design Specifications”功能进行计算;在“Blocks|B1|D esign Spec”下;建立分离要求“1”..在“Blocks|B1|Design Spec|1| Specifications”页面;定义分离目标..按题目要求进行设定..结果如图3-3所示..在“Blocks|B1|Design Spec|1|Components”页面;选定“SO2”为目标组分；在“F eed/Product Streams”页面;选择“LOUT”为参考物流..图3-3 Design Spec-1的定义图3-4 Vary-1的定义在“Blocks|B1|Vary”下;定义变量“1”..在“Blocks|B1|Vary|1|Specifications”页面;设定进料流量“Feed rate”为变量;上下限分别为5、1000..结果如图3-4所示..至此;分离要求已设置完毕;运行计算;结果如图3-5所示..当塔板数为13时;要达到95%的吸收率;需用水386.44kmol/h..图3-5 吸收剂用量计算结果步骤6：吸收塔的优化;吸收剂用量对塔板数灵敏度分析..使用“Sensitivity”功能进行分析..在“Modle Analysis Tools|Sensitivity”目录;创建一个灵敏度分析文件“S-1”..在“S-1|Input|Define”页面;定义因变量“FLOW”;用于记录进塔水流量;结果如图3-6所示..图3-6 定义灵敏度分析参数在“S-1|Input|Vary”页面;设置自变量及其变化范围;这里假设塔板数变化;如图3-7所示..在“S-1|Input|Tabulate”页面;设置输出格式..设置“FLOW”为输出变量..图3-7 设置自变量变化范围本题为吸收塔;在塔板数变化的同时;塔底气体的进料位置也随之改变..运用Calculator功能;来实现这一过程..在“Flowsheeting Options|Calculator”目录;创建一个计算器文件“C-1”..在“C-1|Input|Define”页面;定义2个变量;如图3-8所示..其中;“FEED”记录塔底气体进料位置;“NS”记录吸收塔塔板数..图3-8 定义计算器变量在“C-1|Input|Calculate”页面;编写塔底气体进料位置的Fortran语言计算语句;如图3-9所示..图3-9 编写Fortran计算语句在“C-1|Input|Sequence”页面;定义计算器计算顺序;如图3-10所示..在塔B1前计算..图3-10 定义计算器顺序至此;吸收塔灵敏度分析计算所需要的信息已经全部设置完毕;运行计算;结果如图3-11、图3-12所示..图3-12为利用Aspen内Plot功能;吸收剂用量对塔板数作图结果..图3-11 灵敏度分析计算结果图图3-12 同塔板数所需吸收剂用量步骤7：吸收塔的工艺参数..由图3-12可得;当塔板数为大于10时;随着塔板数的增加;吸收剂用量减少不太明显;因此选择塔板数为10..在“Blocks|B1|Setup”栏目;将塔板数改为10;塔底气体进料位置为11;隐藏“C-1”和“S-1”;运行计算..结果如图3-13所示..此时;水用量为399.75kmol/h;7200kg/h..图3-13 填料塔最终工艺计算结果4填料塔设计首先进行塔径计算..在“B locks|B1|Pack Sizing”文件夹中;建立一个填料计算文件“1”..在“Pack Sizing|1|Specifications”页面;填写填料位置、选用的填料型号、等板高度等信息;如图3-14所示..其中填料为塑料阶梯环PLASTIC CMR;等板高度设定为0.45m..KOCH公司的塑料阶梯环;在Aspen Plus7.2数据中有三种尺寸1A;2A;3A..由于填料尺寸越小;分离效率越高;但阻力增加;通量减少;填料费用也增多..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..因此初始选择2A型号;其湿填料因子为103.361/m..运行计算;结果如图3-15所示..图3-14 填料塔信息设置图3-15 填料塔计算结果由图3-15可知;填料塔塔径为752mm;最大液相负荷分率0.62;最大负荷因子0.0537m/s;塔压降0.0093bar;平均压降1.73mmHg/m;液体最大表观流速0.0046m/s;比表面积为164㎡/m³..本例题填料塔初步计算塔径为752mm;此时最大负荷分率为0.62;相对保守;可以用塔径700mm进一步核核算..在“Blocks|B1|Pack Rating”文件夹下;建立一个填料核算文件“1”; 在“Pack Rating|1|Specifications”页面;填写填料位置、选用的填料型号、等板高度等信息;如图3-16所示..运行计算;结果如图3-17所示..图3-16 填料塔核算参数设置图3-17 填料塔核算参数设置由图3-17可知;当填料塔塔径为0.7m;最大液相负荷分率0.716;在0.6~0.8之间;最大负荷因子0.062m/s;塔压降0.0142bar;平均压降2.63mmHg/m;液体最大表观流速0.00535m/s..因为一般填料塔的操作空塔气速低于泛点气速;对于一般不易发泡物系;液泛率为60%~80%;因此塔径选择0.7m是合理的..。
吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)
综合以上结论，本设计采用 聚丙烯阶梯环填料。
2.
3.
3.1
3.1.1
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℃时水的有关五行数据如下：
密度为ρL=998.2 kg/m3
2.
操作温度：20℃
操作压力：常压
2.
填料的选择包括填料类型、规格、材质等选择填料的类型有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料、球形填料，花环填料、金属丝网波纹填料等。对比得阶梯环综合性能较好（可增加填料间的空隙，有利于传质效率的提高）。
填料的规格通常指填料的公称直径，一般应满足填料塔直径上至少放置8块以上的填料，即D/d>8。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。
丝网规格选择高效性网，效率高，网较密。选用上装式丝网除沫器根据手册参数【3】
（1）通过除沫器的气速：
K一般取0.08~0.11，此处取0.11
（符合气速要求）
（2）除沫器直径：
（3）除沫器高度：
主要保证除沫器有足够的拦液表面和气液停留时间。
所以根据表4.1[2]可知上装式丝网除沫器，丝网厚度150mm，安装厚度410mm，有效直径2100mm。
吸收剂的选择应考虑以下几方面:
(1)溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大，以提高吸收速率减少吸收剂用量。
(2)选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力，对混合气体的其他组分吸收甚微。
(3)挥发度操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，以减小吸收和再生过程中吸收剂的会发损失。
(4)黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低，在塔内的流动性越好，有助于传质速率和传热速率的提高。
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填料吸收塔课程设计说明书专业班级姓名班级序号指导老师日期目录前言 (2)水吸收丙酮填料塔设计 (2)一任务及操作条件 (2)二吸收工艺流程的确定 (2)三物料计算 (3)四热量衡算 (4)五气液平衡曲线 (5)六吸收剂(水)的用量Ls (5)七塔底吸收液浓度X1 (6)八操作线 (6)九塔径计算 (6)十填料层高度计算 (9)十一填科层压降计算 (13)十二填料吸收塔的附属设备 (13)十三课程设计总结 (15)十四主要符号说明 (16)十五参考文献 (17)十六附图 (18)前言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
填料塔由填料、塔内件及筒体构成。
填料分规整填料和散装填料两大类。
塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
水吸收丙酮填料塔设计一任务及操作条件①混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：12493/m h。
②进塔混合气含丙酮 2.34％(体积分数)；相对湿度:70％；温度:35℃；③进塔吸收剂(清水)的温度25℃；④丙酮回收率：90％；⑤操作压力为常压。
二吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。
三 物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa ，故： 混合气量＝ 1249（27327335+）×122.4＝ 49.42kmol ／h混合气中丙酮量＝49.42×0.0213 ＝1.16 kmol ／h ＝ 1.16×49.42＝67.28kg ／h查附录，35℃饱和水蒸气压强为5623．4Pa ，则相对湿度为70％的混合 气中含水蒸气量＝4.56237.0103.1017.04.56233⨯⨯⨯-=0.0404 kmol （水气）/ kmol （空气十丙酮）混合气中水蒸气含量＝0404.010404.042.49+⨯＝1.92kmol ／h （《化工单元操作及设备》P18916-23）＝1.92×18＝34.56kg ／h 混合气中空气量＝49.42－1.16-1.92＝46.34kmol ／h＝46.34×29＝1344kg ／h(2)．混合气进出塔的（物质的量）成 1y ＝0.0234,则2y =)9.01(16.192.134.46)9.01(16.1-⨯++-⨯=0.0024（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成 若将空气与水蒸气视为惰气，则 惰气量＝46.34十1.92＝48.26kmol ／h ＝1344＋34.56＝1378.56kg ／hY 1=26.4816.1=0.024kmol(丙酮)/kmol(惰气) Y 2=26.48)9.01(16.1-=0.0024kmol(丙酮)/kmol(惰气)（4）．出塔混合气量出塔混合气量=48.26+1.16×0.1=48.376kmol/h =1378.56+67.28×0.1=1385.3kg/h 四 热量衡算热量衡算为计算液相温度的变化以判明是否为等温吸收过程。
假设丙酮溶于水放出的热量全被水吸收，且忽略气相温度变化及塔的散热损失(塔的保温良好)。
查《化工工艺算图》第一册，常用物料物性数据，得丙酮的微分溶解热(丙酮蒸气冷凝热及对水的溶解热之和)：d H 均=30230＋10467.5=40697.5 kJ ／kmol吸收液(依水计)平均比热容L C ＝75.366 kJ ／kmo l ·℃，通过下式计算1d n n LH t t C -=+均n n-1（x -x ） 对低组分气体吸收，吸收液浓度很低时，依惰性组分及比摩尔浓度计算较方便，故上式可写为：40697.62575.366L t X =+∆依上式，可在x ＝0．000~0.009之间，设系列x 值，求出相应x 浓度下吸收液的温度L t ，计算结果列于表1第l ，2列中。
由表中数据可见，浓相浓度x 变化0.001时，温度升高0.54℃，依此求取平衡线。
表1 各液相浓度下的吸收液温度及相平衡数据注：（1）气相浓度1Y 相平衡的液相浓度X 1＝0.0049，故取n X ＝0.009； （2）平衡关系符合亨利定律，与液相平衡的气相浓度可用y*＝mX 表示； （3）吸收剂为清水，x ＝0，X ＝0； （4）近似计算中也可视为等温吸收。
五 气液平衡曲线当x ＜0.01，t ＝15~45℃时，丙酮溶于水其亨利常数E 可用下式计算： 1gE ＝9.171－[2040／(t 十273)]由前设X 值求出液温L t ℃，依上式计算相应E 值，且m ＝EP，分别将相应E 值及相平衡常数m 值列于表1中第3、4列。
由y *＝mX 求取对应m 及X 时的气相平衡浓度y *，结果列于表1第5列。
根据X —y *数据，绘制X —Y 平衡曲线OE 如附图所示。
六 吸收剂(水)的用量Ls由图1查出，当Y 1＝0.024时,X 1*=0.0089,计算最小吸收剂用量,min S L12,min 12*S BY Y L V X X -=-=48.26×0.00890.0024-0.024＝117.1 kmol ／h （《化工单元操作及设备》P204 16-43a ）取安全系数为1.8，则 Ls ＝1.8×117.1＝210.8kmol ／h ＝210.8×18＝3794kg/h 七 塔底吸收液浓度X 1 依物料衡算式：B V (12Y Y -)＝S L （12X X -） 1X =48.26×210.80.0024-0.024=0.0049八 操作线依操作线方程式22S S B B L L Y X Y X V V =+- =26.488.210X+0.0024 Y=4.368X+0.0024由上式求得操作线绘于附图中。
九 塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气35℃)，101.325kPa ，查表1，吸收液27.16℃计图2 通用压降关联图算。
4S V D uπ==（0.6~~0.8）F u （《化工单元操作及设备》P20616-45）（1）.采用Eckert 通用关联图法(图2)计算泛点气速F u ①有关数据计算塔底混合气流量V`S ＝1344＋67.28＋34.56＝1446kg ／h 吸收液流量L`＝3794＋1.16×0.9×58＝3855kg ／h进塔混合气密度G ρ＝4.2229×35273273+＝1.15kg ／3m (混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度L ρ＝996.7kg/3m 吸收液黏度L μ＝0.8543mP a ·s经比较，选DG50mm 塑料鲍尔环(米字筋)。
查《化工原理》教材附录可得，其填料因子φ=1201m -，比表面积A ＝106.423/m m ②关联图的横坐标值``V L (L G ρρ)1/2=14463855(7.99615.1)1/2=0.090 ③由图2查得纵坐标值为0.13即L L G2F g μρρμ）（Φ0.2=8543.07.99615.181.91202F ⨯⨯）（μ0.2=0.01372F u =0.13 故液泛气速F u =0137.013.0=3.08m/s(2)．操作气速u ＝0.7F u ＝0.7×3.08 ＝2.16 m/s (3).塔径D =16.2785.036001249⨯⨯= 0.453 m=453mm取塔径为0.5m(＝500mm) (4)．核算操作气速U=25.0785.036001249⨯⨯=1.768m/s< F u(5)．核算径比D/d ＝500/50＝10，满足鲍尔环的径比要求。
(6)．喷淋密度校核依Morris 等推专，d ＜75mm 约环形及其它填料的最小润湿速率(MWR)为0.083m ／(m ·h),由式（4-12）：最小喷淋密度min L =喷（MWR ）A ＝0.08×106.4＝8.512 3m /(m 2·h) 因L 喷＝25.0785.07.9963855⨯⨯＝19.73m /(m ·h)故满足最小喷淋密度要求。
十 填料层高度计算计算填料层高度，即Z ＝12*Y B OG OG Y Ya V dYH N K Y Y =Ω-⎰ (1)．传质单元高度OG H 计算OG H =BYa V K Ω，其中Ya K =Ga K P | 111Ga Ga LaK k Hk =+（《化工单元操作及设备》 P209 16-7） 本设计采用（恩田式）计算填料润湿面积a w 作为传质面积a ，依改进的恩田式分别计算L k 及G k ，再合并为La k 和Ga k 。
①列出备关联式中的物性数据气体性质(以塔底35℃，101.325kPa 空气计)：G ρ＝1.15 kg/3m (前已算出)；G μ＝0.01885×310-.Pa s (查附录)；G D ＝1．09×510-2/m s （依翻Gilliland 式估算)；液体性质(以塔底27．16℃水为准)：L ρ＝996.7 kg/3m ；L μ＝0.8543×310-Pa ·s ；L D =1.344×910-2/m s (以120.67.4*10L L AD V βμ-=0.5s （m ）T式计算)(《化学工程手册》 10-89)，式中A V 为溶质在常压沸点下的摩尔体积，s m 为溶剂的分子量，β为溶剂的缔合因子。
L σ＝71．6×310-N ／m(查化工原理附录)。
气体与液体的质量流速：L G `=25.0785.036003855⨯⨯=5.5/kg 2（m .s ）V G `=25.0785.036001446⨯⨯=2.0/kg 2（m .s ）50Dg mm 塑料鲍尔环(乱堆)特性：p d ＝50mm ＝0.05m;A ＝106.423/m m ;C σ=40dy/cm=40×10-3 N/m;查《化学工程手册，第12篇，气体吸收》，有关形状系数ψ，ψ=1.45（鲍尔环为开孔环） ②依式⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛-⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎩⎨⎧--=2.022'05.02'1.075.02')(45.1exp 1g L G L L G t G g a L L a L c at aw t ρρμσσ =1exp -{-1.45（33106.711040--⨯⨯）0.75（3108543.04.1065.5-⨯⨯）0.1（81.97.9964.1065.522⨯⨯）-0.05（4.106106.717.9965.532⨯⨯⨯-）0.2}=1exp -{-1.45（0.646）（1.51）（1.49）（0.33）} =1exp -（-0.695）=0.501 故w a =.wa A A=0.501×106.4=53.323/m m ③依式K L =0.0051(L t G a L μ`)2/3(LL L D ρμ)1/\3(L L g ρμ)1/3(a t d p )0.4 =0.0051(3108543.03.535.5-⨯⨯)2/3(9310334.17.996108543.0--⨯⨯⨯)1/3(7.99681.9108543.03⨯⨯-)1/3(5.32)0.4=0.0051×24.4×0.0396×0.02033×1.95=1.95×10-4 m/s ④依式k G= 5.23(G t G a V μ`)0.7(G G G D ρμ)1\3(RTD a Gt )(a t d p ) = 5.23(510885.14.1060.2-⨯⨯)0.7(551009.115.110885.1--⨯⨯⨯)1/3(308314.81009.14.1065⨯⨯⨯-)(5.32)=5.23(125.6)(1.146)(4.529×10-7)(5.32) =1.814×10-3kmol/(m 2·S ·kPa)故L L w k a k a ==1.61×410-×53.3=1.04×10-2 (m/s)G G w k a k a ==1.814×10-3×53.3=9.67×10-22/(..)kmol m s kPa(2)计算Y K aY K a ＝G K aP ，而111Ga Ga La K k Hk =+，H=L SEM ρ（（《化工单元操作及设备》 P189 16-21a ）。