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环境工程原理课程设计--清水吸收氨过程填料吸收塔设计目录一、前言 (4)二、设计任务 (5)1、设计题目：清水吸收氨过程填料吸收塔设计 (5)2、设计条件 (5)3、设计内容 (6)三、设计方案 (6)1、吸收剂的选择 (6)2、流程图及流程说明 (6)3、塔填料选择 (7)四、基本参数 (7)1、液相物性数据 (7)2、气相物性数据 (7)3、气相平衡数据 (7)4、填料的主要参数 (8)五、工艺计算 (8)1、物料衡算 (8)2、塔径计算 (9)3、液体喷淋密度校核 (10)4、填料层高度计算 (10)5、填料层压降计算 (12)六、塔内件 (13)1、液体分布装置 (13)2、液体再分布装置 (14)3、填料支撑装置 (15)七、设计结果表 (15)八、对设计成果的评价及讨论 (16)九、参考文献 (16)一、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。
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。
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。
一、设计任务书1、设计题目：填料吸收塔的设计2、设计任务：试设计一填料吸收塔，用于脱除合成氨尾气中的氨气，要求塔顶排放气体中含氨低于200ppm，采用清水进行吸收3、工艺参数与操作条件（1）工艺参数表1—1（2）操作条件①常压吸收：P=②混合气体进塔温度：30℃③吸收水进塔温度：20℃。
4、设计项目：（1）流程的确定及其塔型选择；（2）吸收剂用量的确定；（3）填料的类型及规格的选定；（4）吸收塔的结构尺寸计算及其流体力学验算，包括：塔径、填料层高度及塔高的计算；喷淋密度的校核、压力降的计算等；（5）吸收塔附属装置选型：喷淋器、支承板、液体再分布器等；（6）附属设备选型：泵、风机附：1、NH3~H2O系统填料塔吸收系数经验公式：k G a=cG m WLnk L a=bWLP式中ka——气膜体积吸收系数，kmol/——液膜何种吸收系数，l/h GG——气相空塔质量流速，kg/——液相空塔流速，kg/WL2、（氨气—水）二成分气液平衡数据表1—3二、工艺流程示意图（带控制点）三、流程方案的确定及其填料选择的论证1、塔型的选择：塔设备是能够实现蒸馏的吸收两种分离操作的气液传质设备，广泛地应用于化工、石油化工、石油等工业中，其结构形式基本上可以分为板式塔和填料塔两大类。
在工业生产中，一般当处理量较大时采用板式塔，而当处理量小时多采用填料塔。
填料塔不仅结构简单，而且阻力小，便于用耐腐蚀材料制造，对于直径较小的塔，处理有腐蚀性的物料或要求压降较小的真空蒸馏系统，填料塔都具有明显的优越性。
根据本设计任务，是用水吸收法除去合成氨生产尾气的氨气，氨气溶于水生成了具有腐蚀性的氨水；本设计中选取直径为600mm，该值较小，且Φ800mm以下的填料塔对比板式塔，其造价便宜。
基于上述优点，因此本设计中选取填料塔。
2、填料塔的结构填料塔的主要构件为：填料、液体分布器、填料支承板、液体再分器、气体和液体进出口管等。
3、操作方式的选择对于单塔，气体和液体接触的吸收流程有逆流和并流两种方式。
化工原理填料吸收塔课程设计引言：填料吸收塔是化工工艺中常用的一种设备，用于将气体中的有害物质通过吸收剂吸附或反应的方式去除。
本次课程设计旨在通过对填料吸收塔的设计和工艺参数的优化，实现高效的气体净化效果。
一、填料吸收塔的基本原理及结构填料吸收塔是利用填料表面积大、内部通道多、与气体充分接触的特点，通过物理吸附或化学吸收的方式将气体中的有害成分去除。
其基本结构包括进气口、出气口、填料层和液体循环系统等。
二、填料的选择及特性填料是填料吸收塔中起到关键作用的部分，其选择应根据气体的性质和处理效果的要求来确定。
常用的填料包括球状填料、骨架填料和网状填料等，它们具有不同的表面积、孔隙率和液体分布性能，对吸收效果和塔内气液分布起到重要影响。
三、填料吸收塔的设计步骤及要点1. 确定气体的物理和化学性质，包括流量、温度、压力、组成等；2. 选择合适的填料类型和尺寸，考虑填料的表面积、孔隙率和液体分布性能；3. 确定填料层数和塔径高比，以及液体循环系统的设计参数；4. 进行塔内气液分布的模拟和优化，保证填料与气体充分接触；5. 进行设备的结构设计和材料选择，考虑耐腐蚀性和操作安全性；6. 进行设备的动态模拟和优化，确定最佳操作条件和效果。
四、填料吸收塔的性能评价及优化填料吸收塔的性能评价主要包括吸收效率、压降和能耗等指标。
通过调整填料层数、液体循环系统和操作条件等参数，可以实现吸收效率的提高和能耗的降低。
同时，还应考虑填料的寿命和维护等方面的因素，以保证设备的稳定运行和经济性。
五、填料吸收塔的应用及发展趋势填料吸收塔广泛应用于化工、环保和能源等行业，用于废气处理、脱硫和脱硝等工艺。
随着环保要求的提高和技术的进步，填料吸收塔的设计和优化将更加注重能耗和运行成本的降低，同时也将更加重视对废气中微量有害物质的去除效果。
结论：填料吸收塔作为一种重要的气体净化设备，在化工工艺中发挥着重要作用。
通过合理的设计和优化，可以实现高效的气体净化效果和能耗降低。
吸收填料塔的课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解吸收填料塔的基本概念，掌握其工作原理和应用场景。
2. 学生能够掌握吸收填料塔的构造、性能参数及其对吸收效率的影响。
3. 学生能够掌握吸收填料塔的设计原则和计算方法。
技能目标：1. 学生能够运用所学知识，进行吸收填料塔的选型和计算。
2. 学生能够分析吸收填料塔在实际工程中的应用，并提出优化方案。
3. 学生能够通过实验和模拟等方法，验证吸收填料塔的设计效果。
情感态度价值观目标：1. 学生能够认识到吸收填料塔在环保和节能领域的重要意义，增强环保意识。
2. 学生通过吸收填料塔的学习，培养解决实际工程问题的兴趣和自信心。
3. 学生在团队协作中，培养沟通、交流和合作的能力。
课程性质：本课程为化学工程与工艺专业的一门专业课程，旨在帮助学生掌握吸收填料塔的基本理论、设计和应用。
学生特点：学生已具备一定的化学基础和工程观念，具有较强的逻辑思维能力和动手能力。
教学要求：结合实际案例，采用理论教学、实验操作和课后练习相结合的方式，使学生能够将所学知识应用于实际工程问题。
在教学过程中，注重培养学生的创新能力、实践能力和团队协作能力。
通过本课程的学习，使学生能够达到上述课程目标，并为后续相关课程打下坚实基础。
二、教学内容1. 吸收填料塔的基本概念与工作原理- 吸收填料塔的定义及其在化工中的应用- 吸收填料塔的工作原理及分类2. 吸收填料塔的构造与性能参数- 填料的种类、结构及其对吸收效率的影响- 填料塔的流体力学性能和传质性能参数3. 吸收填料塔的设计原则与计算方法- 设计原则及其考虑因素- 填料塔的塔径、塔高、填料层高度等计算方法4. 吸收填料塔的选型与应用- 填料塔选型的原则及方法- 填料塔在化工、环保等领域的应用案例5. 实验与模拟- 吸收填料塔的实验操作方法- 计算机模拟在吸收填料塔设计中的应用教学大纲安排：第一周：吸收填料塔的基本概念与工作原理第二周：吸收填料塔的构造与性能参数第三周：吸收填料塔的设计原则与计算方法第四周：吸收填料塔的选型与应用第五周：实验与模拟教学及课后实践教学内容依据课程目标和教材章节进行安排，注重理论与实践相结合，通过讲解、案例分析、实验和模拟等多种方式，使学生掌握吸收填料塔的相关知识。
填料吸收塔课程设计填料吸收塔（PackedBedAbsorptionTower）是一种通过向填料塔内注入流体，利用其中的填料来吸收溶液的设备。
由于填料塔内部有填料，可以大大降低流体压力，保证流体流动情况，使其达到理想的效果。
这与传统的搅拌式设备有很大不同，其中使用的填料可以在一定温度和压力条件下进行吸收，不仅可以大大提高吸收效率，而且可以简化过程，降低清洁检查成本。
填料吸收塔课程设计主要涉及填料吸收塔的基本原理，填料流体流动原理，填料吸收效能的研究，以及吸收塔的设计与调试。
首先，填料吸收塔基本原理要求学生掌握填料吸收塔的基本原理，包括填料塔的工作原理，填料塔及其结构，以及填料塔内部填料的性能参数。
学生根据填料吸收塔的结构和性能特点，能够运用正确的工作原理概念，研究填料吸收塔的工作原理，了解其工作数据及其影响条件。
其次，填料流体流动原理要求学生掌握填料流体流动的基本原理，要熟悉填料气液两相流的影响因素，包括填料表面物理性质、流体性质、填料形状等。
同时，学生要了解填料塔内外部条件对填料流体流动的影响，并能够综合考虑各种影响因素，正确分析吸收效率并提出改进措施，以提高填料吸收塔的工作效率。
第三，填料吸收效能的研究要求学生掌握吸收效能研究方法，了解吸收塔中各项指标影响吸收塔的工作效率，能够从流体物理学角度准确计算吸收过程中各种参数，如流体压力、吸收效率、物质转换速度等参数，根据不同操作条件，能够正确计算吸收塔内外部条件下吸收效能。
最后，填料吸收塔设计与调试要求学生掌握填料吸收塔的设计与调试能力，能够按照设计要求，结合工程实际，正确选择和设计吸收塔原料，并能够在工程建设中进行调试，实现合格的吸收塔运行状态。
填料吸收塔课程设计可以帮助学生掌握填料吸收塔的基本原理和设计原理，提高学生的工程设计能力，从而更好地应用到实际的工程设计中。
同时，课程设计还可以提高学生的实验技能，强化学生在实际工程操作中的熟练度，同时促进学生对填料吸收塔的理解，提高其设计诊断的能力。
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。
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班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2011 年8月 29日至 2011 年 9 月 9 日目录一、前言 (4)1.1设计方案简介 (4)1.2 吸收剂的选择 (4)1.3 填料的选择 (5)1.4 工艺流程说明 (6)二、平衡关系及物料衡算 (6)2.1 平衡关系的计算 (6)2.2 物料衡算 (7)三、填料塔工艺尺寸计算 (9)3.1 塔径的计算 (9)3.2 填料层高度的计算 (10)3.3 填料层压降的计算 (11)3.4 填料层喷林密度的核算 (11)四、填料塔内件的类型和计算 (12)4.1 支撑装置 (12)4.2 分布装置 (12)4.3 进出口管的计算 (13)4.4 附属空间 (13)五、附属设备的选型 (14)5.1 风机 (14)5.2 离心泵 (14)5.3 换热器 (15)六、附录 (16)6.1 设计结果一览表 (16)6.2 主要符号说明 (17)6.3 设计总结 (19)6.4 参考文献 (21)附图X-Y相图 (23)流程图 (24)设备图 (24)一、前言1.1 设计方案简介（1）填料塔简介：填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。
吸收塔设备一般可分为级式接触和微分接触两类。
一般级式接触采用气相分散，设计采用理论板数及板效率；而微分接触设备常采用液相分散，设计采用传质单元高度及传质单元数，填料塔的特性也正是体现在这几个方面。
①生产能力填料塔的生产能力大于同直径的筛板塔和浮阀塔。
②分离效率填料塔的分离效率可和相同高度的板式塔相比。
③操作弹性设计合理的填料塔，其操作弹性一般好于筛板塔，大致和浮阀塔相当。
④压降（阻力）除非在很高的液相流率下操作，填料塔中每一个理论板的压降通常小于板式塔。
⑤成本填料的制造成本较高，但填料塔比板式塔容易安装，因此可导致总体上较低的安装成本。
填料塔存在的两个主要缺点是容易堵塞设备及容易造成液体和气体分布的不良。
环境工程原理课程设计 - 填料吸收塔概述本文将详细介绍填料吸收塔的原理、设计和应用。
通过相应的分析和实验结果，提供一个全面、详细、完整且深入的探讨填料吸收塔的主题。
以下是本文的详细内容：一、填料吸收塔的概念与原理1.1 填料吸收塔的定义填料吸收塔是一种常见的气液分离设备，广泛应用于环境工程领域。
它通过将气体与液体接触，使气体中的有害物质被液体吸收，并实现气体的净化与净化。
1.2 填料吸收塔的工作原理填料吸收塔的工作原理是将气体和液体按照相逆流方式通过填料层，利用气液两相之间的质量传递来完成物质的吸收和分离。
在填料层的作用下，气体与液体之间发生物质的传递和吸收过程。
1.3 物质传递机制物质在填料吸收塔中的传递主要有质量传递和动量传递两种机制。
质量传递是指气体和液体之间物质的扩散，而动量传递是指气液两相之间的动量交换。
二、填料吸收塔的设计2.1 填料选择与性能要求填料是填料吸收塔中的关键部件，其性能直接影响到塔的吸收效率和运行效果。
选择合适的填料并确定其性能要求是设计填料吸收塔的重要步骤。
2.2 塔高与填料层高度的计算塔高是指填料吸收塔的总高度，而填料层高度是指填料层的高度。
两者的计算与塔的工艺性能和操作效果密切相关。
2.3 液体流量与气体流量的计算填料吸收塔的设计还需计算液体流量和气体流量。
液体流量的确定需要考虑填料的液膜面积，而气体流量的确定需要考虑填料的传质能力和物质传递效果。
2.4 填料吸收塔的压降计算填料吸收塔中的压降是指气体流过填料层时由于与填料的摩擦和阻力而产生的能量损失。
压降的计算对于塔的设计和操作参数的确定非常重要。
三、填料吸收塔的应用3.1 污水处理中的填料吸收塔填料吸收塔在污水处理中被广泛应用，主要用于去除废水中的臭味和有害气体。
通过填料吸收塔的设计和运行，可以实现污水的有效处理和净化。
3.2 烟气脱硫中的填料吸收塔填料吸收塔在烟气脱硫中也得到了广泛的应用。
通过填料吸收塔，可以将烟气中的二氧化硫等有害物质进行吸收和分离，实现烟气的净化和脱硫。
化工原理课程设计-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：化学工程与工艺（精细化工方向）学号：学生姓名：指导教师：2012 年 5 月31 日《化工原理课程设计》任务书2011～2012 学年第2学期学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(2009) 指导教师：工作部门：化工教研室一、课程设计题目：填料吸收塔的设计二、课程设计内容（含技术指标）1. 工艺条件与数据煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时处理含苯煤气2000m³；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。
2. 操作条件吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。
3. 设计内容①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计；②塔径的计算；③其他工艺尺寸的计算。
三、进度安排1．5月14日：分配任务；2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计；3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。
四、基本要求1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。
设计说明书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。
应按设计程序列出计算公式和计算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。
设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。
设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算；设计结果概览；附录；参考文献等。
化工原理课程设计设计题目：1500m3 /hSO2填料吸收塔的设计设计者姓名：万骏指导教师：系专业班学号说明书共23 页图纸 1 张设计时间年月日至年月日完成时间年月于课程设计任务书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650m3/h，其中进塔SO2的摩尔分数为0．05，要求SO2的吸收率为95％。
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1．5倍。
2.工艺操作条件：(1) 操作平均压力常压(2) 操作温度t=20℃(3) 每年生产时间：7200ｈ。
(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液体分布器计算 (14)3.8其他附属塔内件的选择 (14)3.8.1液体分布器 (14)3.8.2液体再分布器 (15)3.8.3填料支撑板 (15)3.8.4填料压板与床层限制板 (15)3.8.5、气体进出口装置与排液装置 (16)结论 (17)结束语 (18)参考文献 (19)主要符号说明 (20)第 I 条第 II 条摘要在化工生产中，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。
《环境工程原理》大型作业题目：1500立方米/小时某填料吸收塔的设计学院：环境科学与工程学院专业名称：学号：学生姓名：指导教师：2013年12月17日目录一、前言．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3二、设计任务．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3三、设计条件．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．3四、设计说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．41、吸收剂的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．42、填料塔的选择．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．53、流程图及流程说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．5五、工艺计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．51、物料衡算（确定塔顶、塔底的气液流量和组成）．．．．．．．．．．．．．．．．．52、塔径的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．63、填料层高度的计算．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．7六、计算结果表．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9七、主要符号说明．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．9八、总结．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10九、参考文献．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．．10一、前言大型作业是《环境工程原理》课程的一个总结性教学环节，是培养学生综合运用本门课程及有关选修课程的基本知识去解决某一设计任务的一次训练。
在整个教学计划中，它也起着培养学生独立工作能力的重要作用。
大型作业不同于平时的作业，在设计中需要学生自己做出决策，即自己确定方案，选择流程，查取资料，进行过程和设备计算，并要对自己的选择做出论证和核算，经过反复的分析比较，择优选定最理想的方案和合理的设计。
所以，大型作业是培养学生独立工作能力的有益实践。
通过大型作业,学生应该注重以下几个能力的训练和培养：1. 查阅资料，选用公式和搜集数据(包括从已发表的文献中和从生产现场中搜集)的能力；2. 树立既考虑技术上的先进性与可行性，又考虑经济上的合理性，并注意到操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想，在这种设计思想的指导下去分析和解决实际问题的能力；3. 迅速准确的进行工程计算的能力；4. 用简洁的文字，清晰的图表来表达自己设计思想的能力。
二、设计任务1、确定吸收流程；2、物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成；3、选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确定。
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：1500m3/h④、操作温度：293K；⑤、混合气体压力：101.3KPa ； ⑥、回收率：99.5%。
四、设计说明1、吸收剂的选择吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解程度来实现的，因此，吸收剂性能的优劣，是决定吸收剂操作效果的关键之一，选择吸收剂应着重考虑以下因素: （1）溶解度要大，以提高吸收速度并减少吸收剂的需用量。
（2）选择性要好，对溶质组分以外其他组分的溶解度要低或基本不吸收。
（3）挥发度要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失。
(4)黏度，操作温度条件下应具有较低的黏度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良好的气流接触状况。
（5）其他，所选用的吸收剂应尽可能满足无腐蚀性，无毒性，不易燃易爆，价廉易得及化学性质稳定等要求。
本次设计选用清水为吸收剂，氨气为吸收质，水价廉易得，且物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。
且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。
2、填料塔的选择选用散装填料，DN38mm 聚丙烯阶梯环塔填料。
该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用38mm 聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下：比表面积a ：132.532/m m ；空隙率ε：0.91； 干填料因子Φ：1175-m3．流程图及流程说明该设计采用逆流方式。
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。
（如下图所示）五、工艺计算对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。
空气和水的物性常数如下：空气：35/205.1)/(065.01081.1m kg h m kg s Pa =⋅=⋅⨯=-ρμ水：s Pa m kg LL ⋅⨯==-53104.100/2.998μρ 1、物料衡算①、进出塔的汽液相组成V 氨=0.045 V 总 V 空=0.955 V 总 Y1=n 氨/n 空气=0.045/0.955=0.047回收率∴查表知，20C下氨在水中的溶解度系数)/(725.03kpa m kmol H ⋅= 相平衡常数则∴进塔气相摩尔比为： 出塔气相摩尔比为：对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) ②、吸收剂用量hm q VG /15003= ∴smol q nG /60.18=s mol X mY YY q q nG nL /97.132121min=⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛--=取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则吸收剂的用量为：sm o l q q nL nL /96.205.1min ==塔底输出液相摩尔比：2、塔径计算混合气体的密度 333/183.1293315.81046.28103.101m kg RT M P G =⨯⨯⨯⨯==-ρ水的密度采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：s m u g a u a g u F L LG t F L LG t F /366.3004.1183.15.1322.99891.081.93304.03154.05011.0)2.998183.1()183.130191892.151(75.1204.0]lg[2.032.03281412.032=⨯⨯⨯⨯⨯==⋅-=⨯⨯⨯⨯-=⋅⋅⋅μρερμρρε取泛点率为0.5，即空塔气速s m u u F /683.1366.36.05.0=⨯==sm uV D S /5615.03600683.114.3150044=⨯⨯⨯==π圆整后取 m D 6.0=填料规格校核： 879.1538600>==d D3、填料层高度计算 查表知， 0C，101.3 kpa 下，3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o 由23))((o o o T TP P D D G =， 则293k ，101.3kpa 下，3NH 在空气中的扩散系数为scm D D G /189.0)273293)(3.1013.101(223==o液相扩散系数s m D L /1080.129-⨯= 液体质量通量为)/(431.96766.0785.01892.15122h m kg U L ⋅=⨯⨯= 气体质量通量为)/(193.62796.0785.0183.1150022h m kg U V ⋅=⨯⨯=气相总传质单元数为：mmX Y mX Y mX Y mX Y Y Y N OG 72.122211ln)22()11(21=------=气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：})()()()(45.1exp{12.0205.0221.075.0t L L LL t L L t L L c t w a U ga U a U a a σρρμσσ⋅⋅⋅⋅⋅--=-查表知，2/427680/33h kg cm dyn c ==σ所以，1333.0})5.1329408962.998431.9676()1027.12.9985.132431.9676()6.35.132431.9676()940896427680(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算：)/(0899.0)293314.8103600189.05.132()360010189.0183.1065.0()065.05.1321932.6279(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算：2989.1)2.9981027.16.3()36001080.12.9986.3()6.35.1322929.0431.9676(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L g D a U ρμρμμκ查表得：45.1=ψ则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 1618.2645.15.1321333.02989.1)/(390.245.15.1321333.00899.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ)/(1277.2618.26725.01390.2111113kpa h m kmol a H aa k L G G ⋅⋅=⨯+=⋅+=κκ由 m P a V a K V H G Y OG 914.08.0785.03.1011277.2895.1582=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由mN H Z OG OG 6261.1172.12914.0=⨯=⋅=设计取填料层高度为：m Z 63.11=查表：对于阶梯环填料，m h D h6,15~8max ≤=将填料层分为两段设置，每段5.815m ，两段间设置一个液体再分布器。
六、计算结果表七、主要符号说明E —亨利系数，atmG μ—气体的粘度，/Pa sm —平衡常数 ψ—水的密度和液体的密度之比g —重力加速度，2/m s ,G L ρρ—分别为气体和液体的密度，3/kg m,G LW W —分别为气体和液体的质量流量，/kg sY 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，24D πΩ=OG H —气相总传质单元高度，mOGN —气相总传质单元数GK —以分压差表示推动力的总传质系数，()2/kmol m s kPa ⋅⋅八、总结本次设计的填料塔结构简单；适应性强，填料可根据净化要求增减设备；气流阻力小，能耗低，气液接触好。
