化工原理课程设计水吸收氨填料塔

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：141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。

《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。

华北水利水电大学North China University of Water Resources and Electric Power 课程设计题目水吸收氨过程的填料吸收塔设计学院专业姓名学号指导教师完成时间教务处制化工原理课程设计任务书目录中文摘要...。

.。

.....。

..。

..。

.。

.....。

..。

.....。

(1)英文摘要..。

...。

..。

.。

.。

.。

.。

..。

..。

...。

.。

2第1章设计方案简介.。

.。

.。

...。

.。

.。

.....。

.。

..4 第2章工艺计算及主体设备选型.。

.。

..。

.。

(4)2。

1 基础物性数据.。

..。

.。

.。

..。

.。

.。

..。

.。

.。

.。

.。

.。

.42.1.1液相物性数据。

....。

...。

.。

.。

.。

..。

.。

....。

..4 2。

1。

2气相物性数据。

...。

..。

.。

..。

..。

..。

.。

.。

..4 2.1。

3气液相平衡数据。

.。

..。

.。

....。

....。

..。

52.1.4物料衡算...。

..。

.。

..。

..。

...。

..。

....。

.。

52.2填料塔工艺尺寸的计算.。

.。

..。

...。

..。

.。

.。

.。

.。

62.2.1塔径的计算。

.。

..。

.。

.。

.。

.。

..。

..。

.。

.。

62。

2.2填料层高度的计算。

.。

.......。

..。

.。

....。

(8)2.2。

3填料层压降的计算...。

..。

..。

.。

....。

..。

...。

10第3章辅助设备的计算及选型。

.。

...。

.。

....。

.。

113。

1液体分布器.。

..。

..。

....。

.。

...。

..。

.。

..。

.。

113。

1.1液体分布器选型。

.....。

.。

...。

.....。

.....。

113。

1.2布液计算。

.。

.。

..。

..。

.。

...。

.。

.....。

. (11)3.2填料支撑装置。

.。

.。

...。

.。

.。

.。

...。

...。

113。

3填料塔紧装置。

.....。

..。

.。

...。

化工原理课程设计-水吸收氨填料吸收塔设计一、背景介绍氨是一种重要的化学制品，用于制造各种类型的化学产品，也可用作氨加热系统的燃料，但它作为强氧化剂挥发到大气中，有害环境，因此必须采取对策进行处理，以保护我们的环境。

水吸收氨填料吸收塔是一种典型的操作过程，通过在塔内部放入一定量的吸收填料，使得氨气更有效地与液体相混合，从而降低氨的挥发率，防止它的溢出。

二、设计目的本设计的目的是设计一种能够有效降低氨气挥发率的水吸收氨填料吸收塔系统。

三、塔结构设计1.水吸收塔的形式：此水吸收塔采用真空反应塔的形式，包括加热装置、塔体及其重要部件。

2.水吸收塔的尺寸：该水吸收塔直径为3m，高度为12m，采用真空式反应塔设计。

3.吸收填料：此设计采用纤维吸收填料，其密度为180 kg/m3，吸附能力0.5％，并选择优质的、耐磨的材料，保证耐久性。

4.液相：选择介质为硝酸钠溶液，介质比重1.1，温度在25℃以下，以确保氨吸收剂的低温稳定性。

5.混合器：采用有效搅拌，减少氨气挥发，氨气完全溶于液体，增加氨气的反应机会，增加吸6.塔内设备：除了加热器，还设有安全阀等设备，以防出现意外。

四、设计步骤1.根据氨吸收水填料吸收塔的工艺特点，研究氨挥发的特性，确定反应条件，估算反应速率和塔的大小及包装密度。

2.确定吸收填料的类型，以保证其对氨气的特性挥发特性。

3.细化设计，考虑塔内混合器及其优势，同时留意水塔设计具体内容，计算安全阀等设备的大小，以及确定塔内设备的位置。

4.确认成本，包括：原材料、安装和实际操作。

五、最终结论本文研究了一套水吸收氨填料吸收塔，设计了其安全阀及其它设备，以及填料的特性，确定了反应条件，估算反应速率，详细设计了塔的形式，尺寸，位置等，通过认真的工作，可以提出设计方案，完成水吸收氨填料吸收塔的设计任务。

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。

天津农学院化工原理课程设计任务书设计题目：水吸收氨过程填料吸收塔的设计专业：食品科学与工程（1）班学生姓名： xx学号: xxx起迄日期： 2014.12.15指导教师：王步江化工原理课程设计任务书化工原理课程设计任务书天津农学院课程设计说明书设计名称化工原理课程设计设计题目水吸收氨过程填料吸收塔设计设计时间2014年12月系别食品科学系专业食品科学与工程班级1班姓名xxx指导教师xxx20114 年12 月15 日化工原理课程设计说明书目录一.设计方案简介 (1)二.设计计算 (2)（一）设计方案的确定 (2)（二）填料的选择 (2)（三）基础物性数据 (2)1.液相物性数据 (2)2.气相物性数据 (2)3.气液相平衡数据 (2)（四）物料衡算 (3)（五）填料塔的工艺尺寸的衡算 (3)1.塔径计算 (3)2.填料层高度计算 (4)（六）填料层压降计算 (6)（七）液体分布器简要设计 (6)1.液体分布器的选型 (6)2.分布点密度计算 (7)3.布液计算 (7)（八）计算结果列表 (8)三．设计体会 (8)四．参考文献 (8)一、设计方案简介：塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备，根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。

板式塔内设置一定数量的塔板，气体以鼓泡或喷射形式穿过板上的液层，进行传质与传热。

在正常操作下，气相为分散相，液相为连续相，气相组成呈阶梯变化，属逐级接触逆流操作过程。

填料塔内装有一定高度的填料层，液体自塔顶沿填料表面下流，气体逆流向上流动，气液两相密切接触进行传质与传热。

在正常操作下，气相为连续相，液相为分散相，气相组成呈连续变化，属微分接触逆流操作过程。

工业上，塔设备主要用于蒸馏和吸收传质单元操作过程。

蒸馏过程多选用板式塔，而吸收过程多选用填料塔。

本次题目要求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341310m3/h，其中含氨为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.12%（体积分数）。

填料吸收塔设计任务书1 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____4300____m3/h，其中含氨为____6%____（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）；2 操作条件2.1 操作压力常压2.2 操作温度20℃3 填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选4 设计内容4.1设计方案的选择及流程说明4.2工艺计算4.3主要设备尺寸计算(1) 塔径的确定(2) 填料层的高度计算(3) 总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.4 辅助设备选型与计算4.5 设计结果汇总4.6 设计评述5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 (2)2. 工艺计算 (2)2.1 基础物性数据 (2)2.1.1液相物性的数据 (1)2.1.2气相物性的数据 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (3)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (3)2.2.1 塔径的计算 (4)2.2.2 填料层高度计算 (5)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 (10)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）1．.设计方案简介1．1设计方案的确定1．1．1装置流程的确定：用水吸收NH3属高溶解度的吸收过程，为提高传质效率和分离效率，所以，本实验选用逆流吸收流程。

1．1．2吸收剂的选择对填料吸收塔，其吸收装置的流程主要有逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、多塔串联操作和串联-并联混合操作。

化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计
(1)
化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计
一、选择填料
本设计所选用的填料为塔形环状填料，其主要优点在于能够提高氨气
与水接触的时间和接触面积，从而提高吸收效率。

其次，填料的表面
积大，对氨气的吸附强度较高。

二、计算填料高度
根据质量平衡公式，吸收塔中氨气的质量=进入氨气的质量-出口氨气
的质量-吸收氨气的质量。

结合我们所设计的填料种类和工艺流程，可
以得到计算填料高度的公式：
θ=（W/N） ln [(C0-C)/(Co-Ct)]
其中，W是空气中氨气的质量流量，单位为kg/h；N是塔形环状填料每立方米的比表面积，单位为m²/m³；C0是氨气从入口口进入吸收器的
浓度，单位为mg/Nm³；Ct是出口处氨气的平均浓度，单位为mg/Nm³；
C是入口处水的浓度，单位为mg/L。

三、塔的直径
根据经验公式可得：填料在瞬间液晶表面液流速等于液降的经验公式。

v=1.2/(μ)½ (ΔP/ρ) ¼
其中，v是液体在塔体内部的平均流速，单位为m/s；μ是液体的粘度，单位为Pa*s；ΔP是液体在塔体内产生的液降，单位为Pa；ρ是液体
的密度，单位为kg/m³。

四、结论
经过以上各个方面的计算和分析，我们得到了适合本工艺流程，并且
具有高效的填料塔高度及塔直径，使本工艺流程吸收效率达到最优化
程度。

我们所选用的填料塔设计方案具有成本低、效率高及运行稳定
等特点，非常符合实际工序的需要。

水吸收氨填料吸收塔设计1 题目含氨为5%的混合气体, 处理量为500m3/h, 尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸收, 吸收剂的用量为最小用量的1.5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为0.725Kmol/( m3. kpa)一吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。

二物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝ 500（）×＝ 20.80kmol／h混合气中氨量＝20.80×0.543 ＝1.129 kmol／h ＝ 19.2kg／h混合气中空气量＝20.80-1.129 = 19.671kmol／h＝570.5kg／h (2)．混合气进出塔的（物质的量）组成==0.05430;（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成Y1==0.0574Y2=(1-)=0.0574×=0.0002296(以塔顶排放气体中氨含量0.02%计)三 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;m = = = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y1＝0.0574时,X1*=0.021,计算最小吸收剂用量=19.671×＝53.77 kmol／h取安全系数为1.5，则Ls＝1.5×53.77＝80.65kmol／h = 1451.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度= 19.671×= 0.014四塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa图1 通用压降关联图（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速①有关数据计算塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h吸收液流量L`＝1451.7kg／h进塔混合气密度＝×＝1.206kg／(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度＝998.2kg/吸收液黏度＝1.005 mP a·s经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。

化工原理课程设计——水吸收氨填料塔设计专业：化学工程与工艺学号：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）一．前言课程设计是本课程教学中综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。

通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。

通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。

同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。

课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。

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。

化工原理课程设计--填料吸收塔的设计《化工原理》课程设计填料吸收塔的设计学院南华大学船山学院专业制药工程班级 10级姓名龙浩学号 20109570111指导教师王延飞2012年11月25日1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介任务及操作条件①混合气(空气、NH3 )处理量：10003/m h；②进塔混合气含NH3 7% (体积分数)；温度:20℃；③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃；④NH3回收率：96%；⑤操作压力为常压101.3k Pa。

1设计方案的确定用水吸收氨气属于等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。

因用水做座位吸收剂，且氨气不作为产品，股采用纯溶剂。

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。

2填料的选择对于水吸收氨气的过程，操作温度计操作压力较低。

工业上通常是选用塑料散装填料。

在塑料散装中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，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。

设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯DN50阶梯环填料。

国内阶梯环特性数据52. 工艺计算2.1基础物性数据 2.1.1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。

由手册查的，20℃水的有关物性数据如下： 密度为 ρ1 =998.2Kg ／m 3粘度为 μL =1.005mPa ·S =0.001Pa ·S=3.6Kg ／（m ·h ） 表面张力为 σL =72.6dyn ／cm=940 896Kg ／h 2氨气在水中的扩散系数：D L =1.80×10-9 m 2/s=1.80×10-9×3600 m 2/h=6.480 ×10-6m 2/h2.1.2气相物性的数据 混合气体平均摩尔质量为M VM =Σy i M i =0.101×17+0.899×28=26.889混合气体的平均密度为ρvm =RTPM VN=101.3×26.889／(8.314×293)=1.116Kg ／m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的20℃空气的粘度为μV =1.81×10—5Pa ·s=0.065Kg ／（m ·h ）查手册得氨气在20℃空气中扩散系数为D v = 0.189 cm 2/s=0.068 m 2/s2.1.3气液相平衡数据20C 下氨在水中的溶解度系数：)/(725.03kpa m kmol H ⋅=,常压下20℃时亨利系数：SLHM E ρ==998.2／(0.725×18.02)=76.40Kpa相平衡常数为755.01.10140.76===P E m溶解度系数为717.02.184.762.98=⨯==SLEM H ρ998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯ 2.1.4 物料衡算 进塔气相摩尔比为Y 1=11y 1y —=0.101／（1—0.101）=0.11235 出塔气相摩尔比为Y 2=Y 1（1—φ）=0.11235×（1—0.9996）=0.000045进塔惰性气相流量为V=1000／22.4×273／（273+20）×（1—0.101）=34.29Kmol ／h该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即；（V L ）min =2121m X Y Y Y —／— 对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 X 2=0（VL）min =（0.11235—0.000045）／[0.11235／(0.754—0)]=0.753 取操作液气比为最小液气比1.8VL=1.8×0.753=1.355 L=1.355×34.29=46.516Kmol ／hV （Y 1—Y 2）=L （X 1—X 2）X 1=34.29×(0.11235—0.000045) ／46.516=0.08278 5填料塔的工艺尺寸的计算 1) 塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 塔径气相质量流量为V ω=1000×1.103=1103Kg ／h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:L ω=46.516×18.02=838.218㎏/hEckert 通过关联图的横坐标为025.0)2.998116.1(1103218.838)(5.05.0=⨯=L V V L w w ρρ 21.02.02=ψΦL LV F F g u μρρ1170-=Φm F95.01116.111702.99881.921.021.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯=ψΦ=L V F L F g u μρρ729.0665.014.33600/100044=⨯⨯==uV D Sπ圆整塔经，取D=0.8ms m u u F /665.095.07.07.0=⨯==泛点率校核：)%(69%1008.0785.03600/10002在允许范围内=⨯⨯=u填料规格校核：805.2138800>==d D112480.23lg 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0.8 取u =0.8u F =0.8×3.017m/s =2.41m/sD =u4πSV = [（4×1000／3600）／（3.14×2.41）] 0.5=0.38m 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：U min =（L W ）min · a t =0.101×114.2=11.534m 3／m 2·h 查常用散装填料的特性参数表，得at=114.2m 2/m 3 U=46.516×18.02／998.2／（0.785×0.42）=6.717>U min经以上校核可知，填料塔直径选用D= 400mm 是合理的。

化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计-V1化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计化工生产中，氨气是一种常见的化学气体，亦是一种毒性气体。

为了保证生产安全，常常需要使用填料吸收塔对氨气进行处理。

本次化工原理课程设计的主题是水吸收氨填料吸收塔设计，下面将从设计的流程、填料选择、设备选型及操作控制方面进行详细阐述。

一、设计流程1.确定设计要求：包括氨气的进入浓度、出口浓度、进入流量、处理效率要求等。

2.确定填料种类：选择适合水吸收氨的填料种类。

3.塔体设计：根据进入流量和处理效率要求计算出塔体高度，以及塔体的内径和壁厚。

4.设备选型：根据填料种类和塔体设计的要求选型。

5.操作控制：确定运行参数和控制策略等。

二、填料选择1.氨气水解和物理吸收的填料：骨炭、石英、聚丙烯、陶瓷、活性炭等。

2.氨气化学吸收的填料：硫酸铵、硝酸铵、硫酸钙、硝酸钙、硫酸钠等。

综合考虑吸附容积、吸附速度、吸附效率、化学稳定性等因素，本设计选择硝酸铵作为填料。

三、设备选型1.填料吸收塔：根据设计要求和填料种类选择适合的填料吸收塔。

2.进气风机：根据进气流量和风阻要求选型。

3.冷却器：为了防止氨气过热，常常需要在进入填料吸收塔前，在氨气进风口处安装冷却器。

四、操作控制1.进气速度：进气速度过快会导致氨气不能充分吸收，进气速度过慢则会影响处理效率。

一般控制在0.5-1.5m/s。

2.水位控制：为了保证填料的湿润度，需要控制水的流量和水位。

3.塔体温度控制：为了保证填料吸收效率，需要控制塔体温度，一般保持在20-35℃。

4.出口浓度控制：通过调节水的流量和塔体内填料的密度，控制出口浓度。

结语：本次化工原理课程设计通过设计流程、填料选择、设备选型及操作控制方面的详细阐述，较为全面地介绍了水吸收氨填料吸收塔的设计过程。

对于化工领域的实践和专业知识积累具有一定的参考价值。

《化工原理》课程设计水汲取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、严正芳2011年 12 月 25 日目录序言⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 1 1.水汲取氨气填料塔工方案介⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4任及操作条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 4 案确实定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 41.3 填料的⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 42.工算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.1 基物性数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯62.1.1 液相物性的数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.1.2 气相物性的数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.1.3 气液相均衡数据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 62.1.4 物料衡算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 72.2 填料塔的工尺寸的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯72.2.1 塔径的算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 72.2.2 填料高度算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 92.2.3 填料降算⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 122.2.4 液体散布器要⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯133.助的算及型⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯153.1 填料支承⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯ 15填料装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯16 液体再散布装置⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯164. 一表⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯175. 后⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯186. 参照文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯107. 主要符号明⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯108.附（工流程、主体条件）前言在炼油、石油化工、精美化工、食品、医药及环保等部门，塔设施属于使用量大应用面广的重要单元设施。

《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计水吸收氨气填料塔设计任务（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__5000__m3/h，其中含氨为_5%_（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_95%_。

（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）填料类型填料类型与规格自选。

（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 (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 (5)2.1 基础物性数据 (5)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 (6)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 (11)2.2.4 液体分布器简要设计 (12)3. 辅助设备的计算及选型 (13)3.1 填料支承设备 (13)3.2填料压紧装置 (14)3.3液体再分布装置 (14)4. 设计一览表 (16)5. 后记 (17)6. 参考文献 (18)7. 主要符号说明 (19)8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图） (20)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。

化工原理课程设计——水吸收氨填料塔设计姓名：专业：学号：指导教师：年月日目录1 前言2设计任务书3 设计方案3.1符号对照表3.2吸收剂的选择3.3流程图及流程说明3.4塔填料的选择4 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4.3 填料层高度计算4.4填料层压降计算4.5液体分布装置4.6液体再分布装置4.7填料支撑装置4.8气体的入塔分布5 设计一览表6对本设计的评述7 参考文献8附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图）3、设计方案3．1吸收剂的选择对所选的吸收剂,要说明所选吸收剂的理由。

3．2．流程图及流程说明说明气体是从塔的什么部位进塔，是顺流接触还是逆流接触，吸收后的气体从什么部位排出。

（可用简图表示一下）3．3塔填料选择对所选塔填料，说明选取的理由，列出填料的主要性能参数，如：比表面积空隙率干填料因子等。

4工艺计算（每一项都列公式，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：水：1物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成下氨在水中的溶解度系数查表知，20C亨利系数相平衡常数进塔气相摩尔比为：出塔气相摩尔比为：对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：混合气体的平均摩尔质量为：混合气体流量：惰性气体流量：最小液气比：取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：4．2塔径计算（每一项都列公式，计算）混合气体的密度采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：取泛点率为0.6，即圆整后取泛点率校核：（是否在允许的范围内）填料规格校核：液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：经以上校核可知，填料塔直径选用合理。

4．3填料层高度计算（每一项都列公式，计算）NH在空气中的扩散系数为（查表），3液相扩散系数：液体质量通量为：气体质量通量为：脱吸因数为：气相总传质单元数为：气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：4．4．填料层压降计算：采用Eckert通用关联图计算填料层压降横坐标为：纵坐标为：查图得，填料层压降为：4．5.液体分布装置（1）液体分布器的选型：最好说明液体分布装置的安装位置，所选分布器优点液体引入排管喷淋器的方式主管直径：支管排数：排管外缘直径：最大体积流量排管式喷淋器制造材料。

水吸收氨填料吸收塔设计1 题目含氨为5%的混合气体, 处理量为500m3/h, 尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸收, 吸收剂的用量为最小用量的1.5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为0.725Kmol/( m3. kpa)一吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。

二物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝ 500（）×＝ 20.80kmol／h混合气中氨量＝20.80×0.543 ＝1.129 kmol／h ＝ 19.2kg／h混合气中空气量＝20.80-1.129 = 19.671kmol／h＝570.5kg／h (2)．混合气进出塔的（物质的量）组成==0.05430;（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成Y1==0.0574Y2=(1-)=0.0574×=0.0002296(以塔顶排放气体中氨含量0.02%计)三 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;m = = = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y1＝0.0574时,X1*=0.021,计算最小吸收剂用量=19.671×＝53.77 kmol／h取安全系数为1.5，则Ls＝1.5×53.77＝80.65kmol／h = 1451.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度= 19.671×= 0.014四塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa图1 通用压降关联图（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速①有关数据计算塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h吸收液流量L`＝1451.7kg／h进塔混合气密度＝×＝1.206kg／(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度＝998.2kg/吸收液黏度＝1.005 mP a·s经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。