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吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计课程设计
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吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计课程设计
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I
吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计课程设计
目 录
1. 设计任务书...................................................................................................................................1
2. 设计方案简介...............................................................................................................................2
2.1 吸收流程的确定.................................................................................................................2
2.2 吸收剂的选择.....................................................................................................................2
2.3 操作温度与压力.................................................................................................................3
2.4 塔填料的选择.....................................................................................................................3
2.5 初步流程图.........................................................................................................................4
3. 工艺计算.......................................................................................................................................4
3.1 基础物性数据.....................................................................................................................4
3.1.1 液相物性的数据......................................................................................................4
3.1.2 气相物性数据..........................................................................................................5
3.1.3 气液相平衡数据......................................................................................................5
3.1.4 物料衡算..................................................................................................................6
3.2 填料塔的工艺尺寸的计算.................................................................................................7
3.2.1 塔径的计算..............................................................................................................7
3.2.2 填料层高度计算......................................................................................................8
3.2.3 填料层压降计算....................................................................................................10
3.2.4 吸收塔接管尺寸的计算........................................................................................11
4. 辅助设备的计算及选型.............................................................................................................12
4.1 除沫器...............................................................................................................................12
4.2 液体分布装置...................................................................................................................13
4.3 液体再分布器...................................................................................................................15
4.4 填料压紧装置...................................................................................................................16
4.5 填料支承装置...................................................................................................................16
4.6 气体的进出口装置...........................................................................................................18
4.7 封头的选择........................................................................................................................18
4.8 人孔的选择........................................................................................................................18
4.9 法兰的选择.......................................................................................................................19
4.10 塔底液保持管高度.........................................................................................................21
4.11 塔附属高度计算.............................................................................................................22
4.12 离心泵的选型.................................................................................................................22
4.13 风机的选型.....................................................................................................................23
5、设计一览表................................................................................................................................24
6、对本实验的评述........................................................................................................................25
参考文献..........................................................................................................................................26
主要符号说明..................................................................................................................................27
1
1. 设计任务书
1.设计题目:吸收氨过程填料塔的设计
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
3.2 万 Nm
3
/h,其中含氨为 7%(体积分数),要求塔顶排放气体中含氨低于 0.02%
(体积分数)。
2.操作条件
(1)操作压力 常压
(2)操作温度 20℃
3.工作日
每天 24 小时连续运行。
4.厂址
宁波地区
5.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)吸收塔接管尺寸的计算;
(6)绘制生产工艺流程图;
(7)绘制吸收塔设计图;
(9)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
6.设计基础数据
2
20℃下氨在水中的溶解度系数为 H=0.725kmol/(m
3
.kPa)。
2. 设计方案简介
2.1 吸收流程的确定
吸收流程主要有逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、多塔串
联操作、串联—并联混合操作五种。通过分析五种吸收流程的特点,确定本
实验采用逆流操作。
气相自塔底进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,逆流操作有
利于提高传质效率,传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂
的利用率高。
2.2 吸收剂的选择
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。
(5) 其他 所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、
不发泡、冰点低、廉价易得及化学性质稳定等要求。
对氨气的吸收一般吸收剂选择水或酸溶液。根据以上原则,本设计采用水作
为吸收剂。 氨气易溶于水,且水对混合气体的吸收选择性较好,黏度低,
在塔内流动性好,不易挥发。与酸溶液相比,酸溶液易腐蚀设备且成本比水
高,所以采用水作为吸收剂。
3
2.3 操作温度与压力
操作温度:20℃
操作压力:常压
2.4 塔填料的选择
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。
填料的材质主要有陶瓷、金属、塑料三种材质。对比得塑料填料质轻、
价廉、耐腐蚀性较好。国内一般采用聚丙烯材质。
综合以上结论,本设计采用
50
N
D
聚丙烯阶梯环填料。
4
2.5 初步流程图
3. 工艺计算
3.1 基础物性数据
3.1.1 液相物性的数据
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℃时水的有关五行数据如下:
密度为 ρ
L
=998.2 kg/m
3
粘度为 μ
L
=0.001 pa•s=3.6 kg/(m•h)
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