水吸收氨過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì) 化工原理課程設(shè)計(jì)

1、天 津 農(nóng) 學(xué) 院 化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：水吸收氨過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì) 系 別：食品科學(xué)系 專 業(yè)：生物工程專業(yè) 學(xué)生姓名：周 浪學(xué) 號(hào):0709034130起迄日期：2009年1月2日2010年1月8日指導(dǎo)教師：王步江 教研室主任：孫貴寶化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：.處理能力：34225m3/h混合氣體.設(shè)備型式：填料吸收塔.操作條件：混合氣體含氨量為5%，塔頂排放氣體中含氨量低于0.02%，采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。操作壓力：常壓操作溫度：20填料類型：選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。每年按30

2、0天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。廠址：天津地區(qū)。設(shè)計(jì)要求：吸收塔的物料衡算；吸收塔的工藝尺寸設(shè)計(jì)；填料層壓降的計(jì)算；液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)；繪制吸收塔計(jì)算結(jié)果列表；對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)20下氨在水中的溶解度系數(shù)為?；ぴ碚n程設(shè)計(jì)任務(wù)書2對(duì)課程設(shè)計(jì)成果的要求包括圖表、實(shí)物等硬件要求：1. 設(shè)計(jì)出滿足課程設(shè)計(jì)要求的填料吸收塔。2. 制作相關(guān)的任務(wù)書、說(shuō)明書及設(shè)計(jì)結(jié)果表。3. 繪制液體分布器布液點(diǎn)示意圖。3主要參考文獻(xiàn)：1 陳敏恒，叢德茲等. 化工原理(上、下冊(cè))(第二版). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20002 時(shí)鈞，汪家鼎等. 化學(xué)工程手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996年3

3、上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(上、下). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19864 柴誠(chéng)敬，劉國(guó)維，李阿娜. 化工原理課程設(shè)計(jì). 天津：天津科學(xué)技術(shù)出版社，19954課程設(shè)計(jì)工作進(jìn)度計(jì)劃：序號(hào)起 迄 日 期工 作 內(nèi) 容12010-1-2至2009-1-3對(duì)題目進(jìn)行初步設(shè)計(jì)，查閱相關(guān)資料及收集數(shù)據(jù)22010-1-3至2010-1-4對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行修改并計(jì)算設(shè)計(jì)過(guò)程32010-1-4至2010-1-7完成設(shè)計(jì)題目相關(guān)任務(wù)書、說(shuō)明書及結(jié)果表42010-1-7至2010-1-8檢查設(shè)計(jì)題目的數(shù)據(jù)并完善相關(guān)任務(wù)書、說(shuō)明書主指導(dǎo)教師日期： 年 月 日天津農(nóng)學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書設(shè)計(jì)名稱化工原理課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)題目 水

4、吸收氨過(guò)程填料吸收塔設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)時(shí)間 2010年1月4日系 別食品科學(xué)系 專 業(yè)生物工程班 級(jí) 1班姓 名 周 浪 指導(dǎo)教師王步江2010年 1月 4日化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書目 錄一.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介1二.設(shè)計(jì)計(jì)算2（一）設(shè)計(jì)方案的確定2（二）填料的選擇2（三）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)21.液相物性數(shù)據(jù)22.氣相物性數(shù)據(jù)23.氣液相平衡數(shù)據(jù)2（四）物料衡算3（五）填料塔的工藝尺寸的衡算31.塔徑計(jì)算 32.填料層高度計(jì)算 4（六）填料層壓降計(jì)算6（七）液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 61.液體分布器的選型 62.分布點(diǎn)密度計(jì)算 73.布液計(jì)算 7（八）計(jì)算結(jié)果列表 8三設(shè)計(jì)體會(huì) 8四參考文獻(xiàn) 8一、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：塔設(shè)備是化工

5、、石油化工、生物化工、制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上流動(dòng)，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流操作過(guò)程。工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過(guò)程。蒸餾過(guò)程多選用板式塔，而吸收過(guò)程多選用填料塔。本次題目要求設(shè)計(jì)一座填料

6、吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理量為341300，其中含氨為5%（體積分?jǐn)?shù)），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.02%（體積分?jǐn)?shù)）。采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。操作條件：操作壓力：常壓操作溫度：20填料類型：選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。每年按300天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。廠址：天津地區(qū)。設(shè)計(jì)要求：吸收塔的物料衡算；吸收塔的工藝尺寸設(shè)計(jì)；填料層壓降的計(jì)算；液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)；繪制吸收塔繪制吸收塔計(jì)算結(jié)果列表；對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)20下氨在水中的溶解度系數(shù)為。二、設(shè)計(jì)計(jì)算：（一）設(shè)計(jì)方案的確定用水吸收屬中等溶解度的吸收過(guò)程，

7、為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?。（二）填料的選擇對(duì)于水吸收的過(guò)程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用聚丙烯階梯環(huán)填料。（三）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1.液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為 粘度為 表面張力為 在水中的擴(kuò)散系數(shù)為2.氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為混合氣體的平均密度為混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得20空氣的粘度為查手冊(cè)并計(jì)算得在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為3.氣液相平衡數(shù)據(jù)由題目已經(jīng)2

8、0下氨在水中溶解度系數(shù)為則常壓下20時(shí)在水中的亨利系數(shù)為相平衡常數(shù)為（四）物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為出塔氣相摩爾比為進(jìn)塔惰性氣體流量為該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為由題意知，操作液氣比為（五）填料塔的工藝尺寸的計(jì)算1.塔徑計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。氣相質(zhì)量流量為液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為 查通用關(guān)聯(lián)圖得查散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值表得取 由 圓整塔徑，取泛點(diǎn)率校核：填料規(guī)格校核：液體噴淋密度校核：取最小潤(rùn)濕速率為查常用散裝填料的特性參數(shù)表得經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑

9、選用合理。2.填料層高度計(jì)算脫吸因數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：查常見(jiàn)材質(zhì)的臨界便面張力值表得液體質(zhì)量通量為氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：由 ，查常見(jiàn)填料的形狀系數(shù)表得則 由 ，得則 由 由 設(shè)計(jì)取填料層高度為查表得，對(duì)于階梯環(huán)填料，取 ，則計(jì)算得填料層高度為10000mm，故不需分段。（六）填料層壓降計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降橫坐標(biāo)為查散裝填料壓降填料因子平均值表得縱坐標(biāo)為查埃克特通用關(guān)聯(lián)圖得填料層壓降為（七）液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)1.液體分布器的選型該吸收塔液相負(fù)荷較小，而氣相負(fù)荷相對(duì)較大，故選用槽式液體分布

10、器2.分布點(diǎn)密度計(jì)算按Eckert建議值，時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為，因該塔液相負(fù)荷較小，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為布液點(diǎn)數(shù)為按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：二級(jí)槽共設(shè)七道，在槽面開(kāi)孔，槽寬度為80mm，槽高度為210mm，兩槽中心矩為340mm。分布點(diǎn)采用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為n=5086點(diǎn)示意圖如下圖所示槽式液體分布器二級(jí)槽的布液點(diǎn)示意圖3.布液計(jì)算由 取 設(shè)計(jì)?。ò耍┯?jì)算結(jié)果列表操作壓力常壓Y10.0526操作溫度20Y20.0002工作介質(zhì)變換氣，水X10.0524填料形式階梯環(huán)X20.0000塔徑1800mm填料層壓降39240Pa填料高度10000mm布液點(diǎn)數(shù)5086d033mm三、設(shè)計(jì)體會(huì)經(jīng)過(guò)了一周多時(shí)間的課程設(shè)計(jì)，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在終于有了一點(diǎn)的心得。在本學(xué)期，我們學(xué)習(xí)了化工原理這一課程，化工原理是化學(xué)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它的內(nèi)容是講述化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能和設(shè)計(jì)計(jì)算。化工單元操作是組成各種化工生產(chǎn)過(guò)程、完成一定加工目的的基本過(guò)程，其特點(diǎn)是化工生產(chǎn)過(guò)程中以物理為主的操作過(guò)程，包括流體流動(dòng)過(guò)程、傳熱過(guò)程和傳質(zhì)過(guò)程。這次我的課程設(shè)計(jì)題目是水吸收氨過(guò)程填料塔的設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液