《化工原理》课程设计水吸收氨气过程填料塔的设计
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专业制药工程
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2013 年 1 月 15 日
目录
设计任务书 (4)
第一节前言 (3)
1.1 填料塔的有关介绍 (4)
1.2 塔内填料的有关介绍............................. 错误！未定义书签。第二节填料塔主体设计方案的确定 .. (5)
2.1 装置流程的确定 (5)
2.2 吸收剂的选择 (5)
2.3 填料的类型与选择 (7)
2.4 液相物性数据 (6)
2.5 气相物性数据 (8)
2.6 气液相平衡数据 (7)
2.7 物料横算 (7)
第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8)
3.1 塔径的计算 (8)
3.2 填料层高度的计算及分段 (9)
3.2.1 传质单元数的计算 (10)
3.2.2 传质单元高度的计算 (10)
3.2.3 填料层的分段 (11)
第四节填料层压降的计算 (12)
第五节填料塔内件的类型及设计 (13)
第六节填料塔液体分布器的简要设计 (13)
参考文献 (15)
对本设计的评述及心得 (15)
附表：
附表1填料塔设计结果一览表 (15)
附表2 填料塔设计数据一览 (15)
附件一：塔设备流程图 (17)
设计任务书
(一)、设计题目：水吸收氨气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氨气。混合气体的处理量为7500 m3/h，其中含氨气为5％（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。
(二)、操作条件
（1）操作压力常压
（2）操作温度 20℃.
(三)填料类型
选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。
(四)工作日
每年300天，每天24小时连续进行。
(五)厂址
厂址为衡阳地区
(六)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。
(七)操作条件
20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3?kPa）。
第一节 前言
1.1 填料塔的有关介绍
填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。
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，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
填料塔的主体结构如下图所示：
图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，所以它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，所以填料塔属于连续接触式的气液传质设备。
1.2 塔内填料的有关介绍
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料
液体
捕沫器
填料压板塔壳
填料
填料支承板液体再分布器填料压板填料支承板气体
气体
液体
的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.
聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 ,
并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯
曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了
环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比 ,其
高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。
聚丙烯阶梯环的结构图如下：
图2 聚丙烯阶梯环结构图
第二节精馏塔主体设计方案的确定
2.1装置流程的确定
本次设计采用逆流操作：气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，
即逆流操作。
逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率
高。工业生产中多采用逆流操作。
2.2 吸收剂的选择
因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。
表1 工业常用吸收剂
溶质溶剂溶质溶剂
氨水、硫酸丙酮蒸汽水
氯化氢水二氧化碳水、碱液
二氧化硫水硫化氢碱液、有机溶剂
苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳铜氨液
2.3填料的类型与选择
填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。本次采用散装填料。
工业塔常用的散装填料主要有Dn16\Dn25\Dn38\ Dn50\Dn76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。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，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定。
常用填料塔径与填料公称直径比值D/d 的推荐值列于下表。
表2：常用填料的D/d 的推荐值
填料种类 D/d 的推荐值 拉西环 D/d ≥20~30 鞍形环 D/d ≥15 鲍尔环 D/d ≥10~15 阶梯环 D/d>8 环矩鞍
D/d>8
工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。聚丙烯阶梯环即为塑料类填料。聚丙烯填料在低温（低于0度）时具有冷脆性，在低于0度的条件下使用要慎重，可选耐低温性能良好的聚氯乙烯填料。
本方案选用聚丙烯阶梯环作为填料设计填料塔，规格为50mm×25 mm×1.5 mm ，其主要参数如下：
表3：聚丙烯阶梯环的特性数据
填料类型 公称直径 DN/mm
外径×高/壁厚 比表面积 a t （m 2/m 3
）
空隙率/%
个数n/m -3 堆积密度（kg/m 3） 干填料因
子m -1 塑料阶梯环
50
50×25×1.5
114.2 92.7
10740
5408
143
2.4 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。由手册查得 20 ℃水的有关物性数据如下：
1. 3998.2/L kg m ρ=
2. 0.001
3.6/()L pa s kg m h μ=?=?黏度：
3. 表面张力为:
2
72.6/940896/z dyn cm kg h σ==
4. 20C ?33:0.725/NH H kmol m kpa =?
5. 20C ?623:7.3410/L NH D m h -=?
6. 20C ?223:0.225/0.081/V NH D cm s m h ==
2.5 气相物性数据
1. 混合气体的平均摩尔质量为:
0.0517.03040.952928.4015vm i i M y m =∑=?+?= (2-1)
2. 混合气体的平均密度为：
由3
101.328.4015 1.17618.314293
VM vm PM kg m RT ρ?===?
(2-2) R=8.314 3/()m KPa kmol K ??
3. 混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20C ?时，空气的黏度
551.8110651610/()v pa s kg m h μ--=??=??
注：121/N kg m s =? 2211/1/()?Pa N m kg s m == 1Pa ?s=1kg/（m ?s ）
2.6 气液相平衡数据
由手册查得，常压下，200C 时，NH 3在水中的亨利系数为 E=76.3kPa
0320NH C 时,在水中的溶解度: H=0.725kmol/m
相平衡常数：0.7532E
m P == (2-3)
溶解度系数:
3
998.2/(76.318.02)
0.726/L S
H EM kmol kPa m ρ=
=?=? (2-4)
2.7 物料衡算
1. 进塔气相摩尔比为
1110.05
0.05263110.05
y Y y =
==-- (2-5) 2. 出塔气相摩尔比为
21(1)0.05263(10.996)0.002105A Y Y ?=-=?-= (2-6)
3. 进塔惰性气体流量:7500273
(10.05)296.38322.427320
V kmol h =
?-=+ (2-7) 因为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。即：
12min 12
/Y Y L V Y m X -??
= ?
-?? (2-8) 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成20X =
所以 121min 20.052630.0021050.72290.052630.7532Y Y L Y V X m
--??
=== ???-
选择操作液气比为
min
1.5 1.0844L L V V ??
== ??? （2-9） 吸收剂用量：L=1.0844×296.383=321.398kmol/h 因为V(Y 1-Y 2)=L(X 1-X 2) 故 X 10.04659=
第三节 填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料层高度的计算及分段
3.1 塔径的计算
1. 空塔气速的确定——泛点气速法
对于散装填料，其泛点率的经验值u/u f =0.5~0.85
根据贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：
2
0.23lg t V F L L a u g ρμερ??
??????
? ??????
?
=A-K 14
18
V L V L w w ρρ???? ? ????? （3-1） 即：1
124
8
0.2
311402 1.18365791.592 1.1836lg[
()0.001]0.204 1.759.810.927998.28861.415998.2F
u ??????=- ? ? ???????
解得：u
F=8.785m/s
其中：
F u ——泛点气速，m/s;
g ——重力加速度，9.81m/s 2
23t m /m a --填料总比表面积，
33m /m ε--填料层空隙率
33
V 998.2/1.1836kg /m L kg m ρρ==液相密度。气相密度
W L =5791.592㎏/h W V =8861.415kg/h A=0.204； K=1.75； 取u/u F =0.7 u =6.150m/s
447500
0.65693.14 6.1503600
V D m u π?=
==?? （3-2） 圆整塔径后 D=0.7m 1. 泛点速率校核：2
7500
5.4160.7850.73600
u ==?? m/s
5.4160.6178.785
F u u == 则
F
u
u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核：D/d=700/50=14 > 8，根据表2可知符合要求 3. 液体喷淋密度的校核：
(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 的散装填料，可取最小润湿速率()3min 0.08m /(m h)w L ?为。
()32min min 0.08114.29.136/()w t U L a m m h ==?=? （3-3）
32
22
5791.59215.08/()min 9.1360.785998.20.7850.7
L L w U m m h U D ρ=
==?>=????
（3-4）
经过以上校验，填料塔直径设计为D=700mm 合理。
3.2 填料层高度的计算及分段
*110.046590.75320.0351Y mX ==?= （3-5）
*220Y mX == （3-6）
3.2.1 传质单元数的计算
用对数平均推动力法求传质单元数
12
OG M
Y Y N Y -=
? （3-7） ()**1
1
22*11*22
()
ln
M
Y Y Y Y Y Y Y Y Y
---?=
-- （3-8）
=
0.052630.03510.002105
0.01756ln
0.002105
--
=0.007286 则：0.052630.002105
6.930.007286
OG N -=
=
3.2.2 传质质单元高度的计算
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：
()0.10.750.0520.22
21exp 1.45/w c L t L L L L t t L t L L a U a U U a a a g σρσσμρ-??????????=--?? ? ? ???????????
（3-9）
即：a w /a t =0.4062 则a w=46.387
液体质量通量为：L U =5791.592 /(0.785×0.72
)=15056.78kg/(㎡?h) 气体质量通量为： V u =8861.415/(0.785×0.72)=23037.61kg/(㎡?h) 气膜吸收系数由下式计算：
13
0.70.237(
)V v t V
G t v v V U a D k a D RT
μμρ?????
= ? ????
?? （3-10） 代入数据解得：G k =0.2197 m/s
液膜吸收数据由下式计算：
2113
2
3
0.0095L L L L w L L L L U g K a D μμμρρ-??????
= ? ? ?????
?? (3-11）
代入数据解得：L K =0.6137 m/s 查表可知， 1.45ψ=
1.1G G W K a K a ψ==0.2197×46.387×1.451.1
=15.34kmol/(m 3?h ?kPa) （3-12）0.4L L W K a K a ψ= =0.6137×46.387×1.450.4=33.03 kmol/(m 3?h ?kPa) (3-13）
因为：F
u u =0.621
所以需要用以下式进行校正：
1.4
'
19.50.5G G F u k a k a u ??????=+-? ???????
（3-14）
代入数据解得：'
G
k a ?=22.92 kmol/(m 3
?h ?kPa) 2.2'
1 2.60.5L L F u k a k a u ??????=+- ???????
（3-15）
代入数据解得：'
L
k a =36.04 kmol/(m 3
?h ?kPa) ''111
G G L K a k a Hk a
=
+ （3-16）
代入数据解得：G K a =12.21kmol/(m 3
?h ?kPa)
OG G G V V
H K a K aP =
=ΩΩ
（3-17） 代入数据解得： OG H =0.623 m
OG OG Z H N ==0.623×12.21=4.317m （3-18）
取上下活动系数为1.5， 则 'Z =1.5×4.317=6.476 m
3.2.3 填料层的分段
对于阶梯环散装填料的分段高度推荐值为h/D=8~15。 h=8×700～15×700=5.6～10.5 m 计算得填料层高度为7 m ，，故不需分段
第四节 填料层压降的计算
根据Eckert 图(通用压降关联图)，将操作气速u 代替纵坐标中的F u 查表，Dn 50mm 聚丙烯阶梯环的压降填料因子φ＝143代替纵坐标中的φp ．
则纵标值为：
20.2
V F P L
L
u g ρφψμρ??=0.1642 (3-19) 横坐标为：0.5
0.0225V L V L W W ρρ??
= ?
??
(3-20)
图3：通用压降关联图
查图得：
P
Z ?=? 150×9.81=1471.5 Pa/m (3-21) 则:全塔填料层压降 P ?=1471.5×7=10300.5 Pa
至此，吸收塔的物料衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。
第五节 填料塔液体分布器的简要设计
5.1 液体分布器设计的基本要求：
（1）液体分布均匀；（2）操作弹性大；（3）自由截面积大；（4）其他
本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分布器；且填料层不高，可不设液体再分布器。
5.2 分布点密度计算
按Eckert 建议值,D=700mm 时,喷淋点密度为265点/m 2
。本设计的塔径为700mm ，根据需要取喷淋点密度为265点/m 2
布液点数为：n=0.785×0.72
×265=101.9≈102点
第六节 吸收塔的主要接管尺寸的计算
6.1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18m/s ，则由公式24
V q d u π
=可求得气体进出口内径为
47500/3600
0.3740.78519
V q d mm u π=
==? 采用直管进料，由附表查得
选择4029mm mm Φ?热轧无缝钢管，则 22
47500/3600'18.0/0.785(0.4020.0092)V q u m s d π=
==?-?（在符合范围内） 气体进出口压降:
进口：()22111
1.183618.0191.622
p u Pa ρ?=
=??= 出口：()22211
0.50.5 1.183618.095.822p u Pa ρ?=?=???=
6.2 液体进料管
由于常压下塔液体进出口管速可取1-3/m s ，故若取液体进出口流速近似为2.6m/s ，则由公式24
V q d u π
=
可求得液体进出口内径为
45791.6
0.028998.236000.785 2.6
V q d m u π=
==??? 采用直管进料，由附表查得
选择384mm mm Φ?热轧无缝钢管，则 22
45791.6/(998.23600)' 2.28/0.785(0.0380.0042)
V q u m s d π?=
==?-?（在符合范围内）
参考文献
[1] 夏清.化工原理（下）[M]. 天津:天津大学出版社, 2005.
[2] 贾绍义,柴诚敬. 化工原理课程设计[M]. 天津:天津大学出版社, 2002.
[3] 华南理工大学化工原理教研室著．化工过程及设备设计[M]．广州: 华南理工大学出版社, 1986.
[4] 周军.张秋利 化工AutoCAD 制图应用基础 。北京. 化学工业出版社。
对本设计的评述及心得
经过了几天时间的努力，终于完成了这次的化工原理课程设计，现将在此过程中的一些心得述及如下：
在过去的一年里，我们学习了《化工原理》这一门课程。《化工原理》是化学类专业的一门重要的专业基础课，它的内容是讲述化工单元操作的基本原理、典型设备的结构原理、操作性能和设计计算。化工单元操作是组成各种化工生产过程、完成一定加工目的的基本过程，其特点是化工生产过程中以物理变化为主，包括流体流动过程、传热过程和传质过程。在这里面，我们主要学习了流体输送、流体流动、机械分离、传热、传质过程导论、吸收、蒸馏、气-液传质设备，以及干燥等。
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。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点。
通过这次的课程设计，让我从中体会到很多。课程设计是我们在校大学生必须经过的一个过程，通过课程设计的锻炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚实的基础！为此，我感觉能圆满完成这次课程设计任务，给我带来了很大的信心，让我对自己的将来充满了自信！将来一定是美好的
附表：
附表1 填料塔设计结果一览表
塔径 0. 7 m 填料层高度 7 m
填料规格 Dn50 mm 聚丙烯阶梯环 操作气液比 1.0844 校正液体流速 6.150 m/s 压降 10300.5 Pa 惰性气体流量
296.383 kmol/h
附表2 填料塔设计数据一览
E —亨利系数，
V u —气体的粘度， 1.81510-?/Pa s =6516510/kg m h -?? m —平衡常数 0.7532
ψ—水的密度和液体的密度之比 1
g —重力加速度， 9.81 2/m s
;V L ρρ—分别为气体和液体的密度，V ρ=1.18363/kg m ；L ρ=998.23
/kg m ；
L W =5791.592kg/h V W =8861.415kg/h —分别为气体和液体的质量流量
Y K a
—气相总体积传质系数，
()
3/kmol m s ?
Z —填料层高度，m Ω—塔截面积，
2
4
D π
Ω=
OG H —气相总传质单元高度，m OG N —气相总传质单元数
G
K —以分压差表示推动力的总传质系数，()
2/kmol m s kPa ??
W
a —单位体积填料的润湿面积
23t m /m a --填料总比表面积， 114.2
33m /m ε--填料层空隙率 0.927
G
k —以分压差表示推动力的气膜传质系数，
()
2/kmol m s kPa ??
H —溶解度系数，0.725
()
2/kmol m kPa ?
L
k —以摩尔浓度差表示推动力的液膜传质系数，/m s
R —气体常数，()8.314/kN m kmol K ??
2620.081/;7.3410/V L D m h D m h -==?—氨气在空气中中的扩散系数及氨气在水中的扩散系数;
2940896kg h L σ--液体的表面张力， /
2c 427680kg /h 145σψ----填料材质的临界表面张力， ；填料形状系数
聚丙烯阶梯环=.
液体质量通量为：L U =15056.78 kg/(㎡?h) 气体质量通量为：V U =23037.61kg/(㎡?h)
附件一：塔设备流程图
附件二：塔设备工艺设计图
水吸收氨填料
吸收塔 工艺设计图
09.6.5 09.6.5
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计 学院医药化工学院 专业化学工程与工艺 班级 姓名姚 学号 090350== 指导教师蒋赣、严明芳 2011年12月25日
目录 前言 (1) 1. 水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介 (4) 1.1任务及操作条件 (4) 1.2设计案的确定 (4) 1.3填料的选择 (4) 2. 工艺计算 (6) 2.1 基础物性数据 (6) 2.1.1液相物性的数据 (6) 2.1.2气相物性的数据 (6) 2.1.3气液相平衡数据 (6) 2.1.4 物料衡算 (7) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (7) 2.2.1 塔径的计算 (7) 2.2.2 填料层高度计算 (9) 2.2.3 填料层压降计算 (12) 2.2.4 液体分布器简要设计 (13) 3. 辅助设备的计算及选型 (15) 3.1 填料支承设备 (15) 3.2填料压紧装置 (16) 3.3液体再分布装置 (16) 4. 设计一览表 (17) 5. 后记 (18) 6. 参考文献 (10) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）
前言 在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 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。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类；板式塔和填料塔。以前在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点。因此，填料塔已经被推广到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 综合考察各分离吸收设备中以填料塔为代表，填料塔技术用于各类工业物系的分离,虽然设计的重点在塔体及塔内件等核心部分,但与之相配套的外部工艺和换热系统应视具体的工程特殊性作相应的改进。例如在DMF回收装置的扩产改造项目中,要求利用原常压塔塔顶蒸汽,工艺上可以在常压塔及新增减压塔之间采用双效蒸馏技术,达到降低能耗、提高产量的双重效果，在硝基氯苯分离项目中;改原多塔精馏、两端结晶工艺为单塔精馏、端结晶流程,并对富间硝基氯苯母液进行精馏分离,获得99%以上的间硝基氯苯,既提高产品质量,又取得了降低能耗的技术效果。 过程的优缺点：分离技术就是指在没有化学反应的情况下分离出混合物中特定组分的操作。这种操作包括蒸馏，吸收，解吸，萃取，结晶，吸附，过滤，蒸发，干燥，离子交换和膜分离等。利用分离技术可为社会提供大量的能源，化工产品和环保设备，对国民经济起着重要的作用。为了使1填料塔的设计获得满足分离要
化工原理课程设计 课程名称: _ 化工原理 设计题目: __水吸收空气中氨填料塔的工艺设计____ 院系: ___化学与生物工程学院__________ 学生姓名: _____王永奇__________ 学号: ____200907117________ 专业班级: __化学工程与工艺093_ 指导教师: ______张玉洁_________
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：水吸收空气中的氨填料塔的工艺设计 二、设计条件 1.生产能力：每小时处理混合气体4500Nm/h； 2.设备型式：填料塔 3.操作压力：101.3KPa 4.操作温度：298K 5.进塔混合气中含氨8%（体积比） 6.氨的回收率为99% 7.每年按330天计，每天24小时连续生产 8.建厂地址：兰州地区 9.要求每米填料的压降都不大于103Pa 三、设计步骤及要求 1. 确定设计方案 （1）流程的选择 （2）初选填料类型 （3）吸收剂的选择 2.查阅物料的物性数据 （1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数 （2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数 （3）氨在水中溶解的相平衡数据 3.物料衡算 （1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成 （2）确定泛点气速和塔径 （3）校核D/d>8～10 （4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。 4.填料层高度计算 5.填料层压降校核
如果不符合上述要求重新进行以上计算 6.填料塔附件的选择 （1）液体分布装置 （2）液体在分布装置 （3）填料支撑装置 （4）气体的入塔分布 7.计算结果列表（见下表） 四、设计成果 1. 设计说明书（A4） （1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录 （2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。 2.精馏塔工艺条件图（2号图纸）（手绘） 五、时间安排 （1）第十九周---第二十二周 （2）第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟。 六、设计考核 （1）设计是否独立完成； （2）设计说明书的编写是否规范 （3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范 （4）答辩 七、参考资料 1.《化工原理课程设计》贾绍义柴成敬天津科学技术出版社 2.《现代填料塔技术》王树盈中国石化出版社 3.化工原理夏清天津科学技术出版社
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，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。 (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a t ：2233 2/m m空隙率ε：0.90 湿填料因子Φ：1 172m-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： 10.080.087010.08 Y = =- 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 =
广东石油化工学院化工原理课程设计 题目: 水吸收氨填料塔的设计 指导教师: 李燕 成绩评阅教师
目录 第一节前言 (4) 1.1 填料塔的主体结构与特点 (4) 1.2 填料塔的设计任务及步骤 (4) 1.3 填料塔设计条件及操作条件 (4) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (5) 2.1 装置流程的确定 (5) 2.2 吸收剂的选择 (5) 2.3填料的类型与选择 (5) 2.3.1 填料种类的选择 (5) 2.3.2 填料规格的选择 (5) 2.3.3 填料材质的选择 (6) 2.4 基础物性数据 (6) 2.4.1 液相物性数据 (6) 2.4.2 气相物性数据 (6) 2.4.3 气液相平衡数据 (7) 2.4.4 物料横算 (7) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8) 3.1 塔径的计算 (8) 3.2 填料层高度的计算及分段 (9) 3.2.1 传质单元数的计算 (9) 3.2.3 填料层的分段 (11) 3.3 填料层压降的计算 (12) 第四节填料塔内件的类型及设计 (12) 4.1 塔内件类型 (12) 4.2 塔内件的设计 (12) 4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (12) 4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (13) 注： 1填料塔设计结果一览表 (13) 2 填料塔设计数据一览 (13)
3 参考文献 (15) 4 对本设计的评述或有关问题的分析讨论 (15)
第一节 前言 1.1 填料塔的主体结构与特点 结构： 图1-1 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肖，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。 设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案; （2）针对物系及分离要求，选择适宜填料； （3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）； （4）计算塔高、及填料层的压降； （5）塔内件设计。 1.3 填料塔设计条件及操作条件 1. 气体混合物成分：空气和氨 2. 空气中氨的含量: 5.0% （体积含量即为摩尔含量） 液体 捕沫器 填料压板 塔壳填料 填料支承板液体再分布器填料压板填料支承板气体 气体 液体
《化工原理》课程设计 ——水吸收氨气填料塔设计学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 2012年12月11 日
设计任务书 水吸收氨气填料塔设计 （一）设计题目 试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____3200____m3/h，其中含氨为____8%____（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求： ①塔顶排放气体中含氨低于____0.04%____（体积分数）； （二）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倍数自己确定 （三）填料类型 聚丙烯阶梯环吸收填料塔 （四）设计内容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）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）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录 前言 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。第一节填料塔主体设计方案的确定.................................................. 错误!未定义书签。 1.1装置流程的确定 .................................................................................. 错误!未定义书签。 1.2 吸收剂的选择.................................................................................. 错误!未定义书签。 1.3 课程设计任务 .................................................................................... 错误!未定义书签。 1.4 填料的类型与选择 ............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.1 填料种类的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.2 填料规格的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.3 填料材质的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.5 基础物性数据....................................................................................... 错误!未定义书签。 1.5.1 液相物性数据................................................................................. 错误!未定义书签。 1.5.2 气相物性数据 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.5.3 气液相平衡数据............................................................................ 错误!未定义书签。 1.5.4 物料横算............................................................................................. 错误!未定义书签。第二节填料塔工艺尺寸的计算 ........................................................... 错误!未定义书签。 2.1 塔径的计算 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 填料层高度的计算及分段............................................................... 错误!未定义书签。 2.3填料层压降计算： .............................................................................. 错误!未定义书签。第三节填料塔内件的类型及设计 .................................................. 错误!未定义书签。
课程设计任务书 一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计； 试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2600m3/h，其中含氨为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：氨气的回收率达到98%。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa） 二、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度 : t=20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）选用填料类型及规格自选。 三、设计容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图（A4号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录 1. 设计方案简介 (1) 1.1设计方案的确定 (1) 1.2填料的选择 (1) 2. 工艺计算 (1) 2.1 基础物性数据 (1) 2.1.1液相物性的数据 (1) 2.1.2气相物性的数据 (1) 2.1.3气液相平衡数据 (1) 2.1.4 物料衡算 (1) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2) 2.2.1 塔径的计算 (2) 2.2.2 填料层高度计算 (3) 2.2.3 填料层压降计算 (6) 2.2.4 液体分布器简要设计 (7) 3. 辅助设备的计算及选型 (8) 3.1 填料支承设备 (8) 3.2填料压紧装置 (8) 3.3液体再分布装置 (8) 4. 设计一览表 (9) 5. 后记 (9) 6. 参考文献 (9) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）
《化工原理》课程设计水吸收氨气过程填料塔的设计 学院 专业制药工程 班级 姓名 学号 指导教师 2013 年 1 月 15 日
目录 设计任务书 (4) 第一节前言 (3) 1.1 填料塔的有关介绍 (4) 1.2 塔内填料的有关介绍............................. 错误！未定义书签。第二节填料塔主体设计方案的确定 .. (5) 2.1 装置流程的确定 (5) 2.2 吸收剂的选择 (5) 2.3 填料的类型与选择 (7) 2.4 液相物性数据 (6) 2.5 气相物性数据 (8) 2.6 气液相平衡数据 (7) 2.7 物料横算 (7) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8) 3.1 塔径的计算 (8) 3.2 填料层高度的计算及分段 (9) 3.2.1 传质单元数的计算 (10) 3.2.2 传质单元高度的计算 (10) 3.2.3 填料层的分段 (11) 第四节填料层压降的计算 (12) 第五节填料塔内件的类型及设计 (13) 第六节填料塔液体分布器的简要设计 (13) 参考文献 (15) 对本设计的评述及心得 (15) 附表： 附表1填料塔设计结果一览表 (15) 附表2 填料塔设计数据一览 (15) 附件一：塔设备流程图 (17)
设计任务书 (一)、设计题目：水吸收氨气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氨气。混合气体的处理量为7500 m3/h，其中含氨气为5％（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。 (二)、操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度 20℃. (三)填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 (四)工作日 每年300天，每天24小时连续进行。 (五)厂址 厂址为衡阳地区 (六)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。 (七)操作条件 20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3?kPa）。
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）
水吸收氨课程设计 目录 第一节前言 (5) 1.1 填料塔的主体结构与特点 (5) 1.2 填料塔的设计任务及步骤 (5) 1.3 填料塔设计条件及操作条件 (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 (6) 2.3.1 填料种类的选择 (6) 2.3.2 填料规格的选择 (6) 2.3.3 填料材质的选择 (7) 2.4 基础物性数据 (7) 2.4.1 液相物性数据 (7) 2.4.2 气相物性数据 (7) 2.4.3 气液相平衡数据 (8) 2.4.4 物料横算 (8) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (9) 3.1 塔径的计算 (9) 3.2 填料层高度的计算及分段 (10) 3.2.1 传质单元数的计算 (10) 3.2.3 填料层的分段 (12) 3.3 填料层压降的计算 (12) 第四节填料塔内件的类型及设计 (13)
4.1 塔内件类型 (13) 4.2 塔内件的设计 (13) 4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (13) 4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (13) 注：14 1填料塔设计结果一览表 (14) 2 填料塔设计数据一览 (14) 3 参考文献 (16) 4 后记及其他 (16) 附件一：塔设备流程图 (17) 附件二：塔设备设计图 (17)
化工学院关于专业课程设计的有关要求（草案）专业课程设计是学生学完专业基础课及专业课之后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用相关课程知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。为了加强我院本科学生专业课程设计这一重要实践教学环节的规范化管理，保证专业课程设计工作有序进行及教学质量，特制定专业课程设计的有关要求并请遵照执行。 一、选题要求 选题应以单元操作的典型设备为对象，进行单元操作过程中相关的设备与工艺设计，尽量从科研和生产实际中选题。为了保证专业课程设计的质量和工作量，选题要求1人1题。 二、设计说明书文本要求 (一)、字数要求：2000字以上 (二)、打印要求：用A4纸打印；左边距3厘米、右边距2厘米、上边距3厘米、下边距2.5厘米；行距20磅；页码居中 字体、字号要求（包括装订顺序）： 1、封面 由学院统一制定格式 2、设计任务书 3、目录（宋体、4号），其余（宋体、小4号） 4、正文（宋体、小4号字）、一级标题（宋体、3号字、加粗）、二级标题（宋体、4号字、加粗） 正文内容主要包括：概述与设计方案简介；设计条件及主要物性参数表；工艺设计计算（内容较多，应根据设计计算篇幅适当划分为若干小节，使之条理清晰）；辅助设备的计算及选型；设计结果汇总表（物料衡算表，设备操作条件及结构尺寸一览表）；设计评述（设计的评价及学习体会）。 5、参考文献（宋体、5号字）
《化工原理》课程设计 设计题目：水吸收氨填料塔设计专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教 起止日期：
前言 在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 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。 氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染。因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，本次课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气,使其达到排放标准。设计采填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。 利用混合气体中各组分在同一种液体(溶剂)中溶解度差异而实现组分分离的过程称为气体吸收气体吸收是一种重要的分离操作，它在化工生产中主要用来达到以下几种目的：分离混合气体以获得一定的组分；除去有害组分以净化气体；制备某种气体的溶液。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。 第一章概述
目录 1、概述 (2) 1、1吸收技术概况 (2) 1、2填料塔概况 (3) 1、3设计方案简介 (3) 2、工艺计算 (5) 2、1基础物性数据 (5) 2.1.1液相数据 (5) 2.1.2气相数据 (6) 2.1.3气液相平衡数据 (6) 2.1.4物料衡算 (6) 2.2填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 2.2.1塔径的计算 (12) 2.2.2填料层高度计算 (13) 2.2.3填料层压降计算 (16) 2.2.4液体分布器简要设计 (16) 3.辅助设备的计算及选型 (17) 3.1吸收塔的主要接管尺寸的计算 (17) 3.2气体进出口压降 (17) 3.3离心泵的选择与计算 (17)
4.设计一览表 (18) 5.总结 (19) 1、概述 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。 氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气，使其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。 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。
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
前言 在近代工业的发展中，塔设备已成为一个非常重要的单元设备，广泛应用于炼油、化工、制药等过程工业上，对吸收、蒸馏和洗涤有着不可或缺的作用。它性能的优劣、技术水平的高低直接影响到产品的质量、产量、回收率、经济效益等各个方面。所以研究新型的的塔设备和强化气液两相传质过程及工业生产有着重要的意义。 塔设备主要可分为两种：板式塔和填料塔。板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。但总的来说，工业生产中因为处理量大所以还是以板式塔为主。而对于填料塔，一般都是用于小量原料的处理。但是在近些年来，人们对填料塔进行了大量的研究，却得了突破性的进展，目前应用规模的填料塔最大直径可达14~20m，突破了仅限于小塔的传统观念，并在现代化工生产中得到更为普遍的应用。对于新型的填料塔来说，它还具有以下几个优点： （1）生产能力大，在需要大理论技术的分离过程中能耗小，可以更容易满足经济的应用热泵得要求。 （2）分离效率高 （3）压降小 （4）操作弹性大 （5）持液量小 利用填料塔去分离化工过程中的产物或者处理工业生产中对环境有害的污染物已越来越普遍，而且也趋于主流，对人们的日常生过也起着非常大的作用。在使用填料塔进行分离物质时，必须事先对整个填料塔进行系统的计算与设计。结合能效、操作条件、经济等方面去考虑。充分了解到填料塔中个部分的物料情况和工作效益。使整个填料塔分离过程能符合安全、环保、节能和高效益，能真正用于工业生产中。 氨是工业生产中一种极为重要的生产原料，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。但这种极为重要的化工原料却对人的生命有着严重的危害，如果在工业生产中操作有失误，会威胁这生产人员的性命安全。 氨是一种碱性物质，它对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。急性轻度中毒：流泪、畏光、视物模糊、眼结膜充血。高浓度蒸气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，导致明显的炎症并可能发生水肿、上皮组织破坏、角膜混浊和虹膜发炎。轻度病例一般会缓解，严重病例可能会长期持续，并发生持续性水肿、疤痕、永久性混浊、眼睛膨出、白内障、眼睑和眼球粘连及失明等并发症。多次或持续接触氨会导致结膜炎。 轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、喉痛、发音嘶哑。氨进入气管、支气管会引起咳嗽、咯痰、痰内有血。严重时可咯血及肺水肿，呼吸困难、咯白色或血
目录 一、设计条件...................................................................2.................. 二、设计方案的确定.............................................................2.................. 三、填料的选择.................................................................2.................. 四、基础物性数据...............................................................2.................. （一）DN50的聚丙烯鲍尔环特性数据..........................................2.................. （二）液相物性数据.........................................................2.................. （二）气相物性数据........................................................3.................. （三）气液相平衡数据......................................................3.................. 五、物料衡算...................................................................3.................. 六、填料塔工艺尺寸的计算......................................................4.................. （一）塔径的计算..........................................................4.................. （二）填料层高度的计算....................................................5.................. 七、填料层压降的计算..........................................................7.................. 八、液体分布器简要设计........................................................8.................. (一) (二) (三)液体分布器及液体再分布器的选型.....................................8..................分布点密度的计算...................................................8.................. 布液计算...........................................................8.................. 九、填料塔接管尺寸的计算......................................................8.................. （一）气体进料管...........................................................8.................. （二）液体进料管...........................................................9.................. 十、离心泵的计算和选择........................................................9.................. 十一、设计结果一览表..........................................................1.0.................. 十二、参考文献................................................................1.1.................. 十三、对本设计的评述及心得体会................................................1.1..................
. 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）
水吸收氨填料吸收塔设计课程设计
合肥学院 Hefei University 化工原理课程设计 题目: 水吸收氨填料吸收塔设计 系别: 生物与环境工程系
任务书 水吸收氨填料吸收塔设计 （一）设计任务 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为（自己确定），其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.1-2.0倍。 （二）操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ （三）填料类型 陶瓷拉西环、金属鲍尔环、陶瓷矩鞍，填料规格自选 （四）工作日 每年300天，每天24小时连续运行 （五）厂址安徽地区 （六）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、绘制生产工艺流程图 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 （七）设计基础数据 20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725Kmol/(m3*Kpa).
目录 一、文献综述 (4) （一）填料塔技术 (4) （二）填料塔的流体力学性能 (5) 1．填料层的持液量 (5) 2．填料层的压降 (5) 3．液泛 (5) 4．液体喷淋密度和填料表面的润湿 (5) 5．返混 (5) （三）填料塔的内件 (5) 1．填料支承装置 (5) 2．填料压紧装置 (5) 3．液体分布装置 (6) 4．液体收集及再分布装置 (6) 二、流程的确定与说明 (6) （一）吸收装置的流程确定 (6) （二）填料的选择 (6) 三、工艺计算 (7) （一）基础物性数据 (6) 1．液相物性数 (6) 2．气相物性数据 (7) 3．气相平衡数据 (7) 4．混合气体的处理量 (7) （二）填料塔的工艺尺寸的计算 (7) 1．物料衡算 (7) 2. 塔径计算 (8) 3．填料层高度计算 (9) 4.填料层压降计算 (11) 5.液体分布器简要设计 (11) 四、设计结果概要 (12) 五、主要符号说明 (12)