氨气填料吸收塔课程设计报告书
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成都信息工程学院环境工程原理课程设计题目:水吸收氨过程填料吸收塔的设计班级:环工102 姓名:陈琳瑛指导教师:羊依金评审教师:完成日期:第一章前言1、设计任务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3500 m3/h,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1.5倍。
2、操作条件a)操作压力常压b)操作温度 20℃填料类型和规格均自选3、工作日每年300天,每天24小时连续运行4、厂址成都地区第二章设计方案的确定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吸收剂的选择吸收剂又叫溶剂,吸收过程是依靠气体在吸收剂中的溶解来实现的,因此,选择良好的吸收剂是吸收过程的重要一环。
选择吸收剂的基本要求:1. 吸收剂应具有较大溶解度,以提高吸收速率减少吸收剂用量,降低输送与再生的能耗。
2. 选择性好,吸收剂对混合气体的溶质要有良好的吸收能力,而对其它组分不吸收或吸收甚微。
以提高吸收速率,减小吸收剂用量。
3. 操作温度下吸收剂的蒸汽压要低,以为离开吸收设备的气体往往被吸收剂所饱和,吸收剂的挥发度愈大,则在吸收和再生过程中吸收剂损失愈大。
4. 粘度要低,以利于传质与输送;有利于气液接触,提高吸收速率。
5. 具有较好的化学稳定性及热稳定性,以减少吸收剂的降解和变质,尤其在使用化学吸收剂时。
6. 其它,所选用的吸收剂还应满足无毒性,无腐蚀性,不易燃易爆,不发泡,冰点低,廉价易得以及化学性质稳定等要求。
因为用水做吸收剂,故采用纯溶剂。
2.3填料的选择2.3.1 填料层填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。
填料层是塔实现气、液接触的主要部位。
填料的主要作用是:①填料层内空隙体积所占比例很大,填料间隙形成不规则的弯曲通道,气体通过时可达到很高的湍动程度;②单位体积填料层内提供很大的固体表面,液体分布于填料表面呈膜状流下,增大了气、液之间的接触面积。
重庆理工大学化工原理课程设计说明书题目:水吸收氨过程填料吸收塔设计学生班级:学生姓名:学生学号:指导教师:化学化工学院2014 年06月 21 日目录第一章前言 (1)1.1 设计任务 (1)1.2 操作条件 (1)1.3 工作日 (1)1.4 厂址 (1)第二章设计方案概述 (1)2.1 流程说明 (1)2.2 填料方式的选择 (2)2.3 吸收剂的选择 (2)第三章吸收塔的工艺计算 (2)3.1 基础物性数据 (2)3.1.1 液相物性数据 (2)3.1.2 气相物性数据 (2)3.2 物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (3)3.3 塔径的计算 (3)3.3.1塔径的计算 (3)3.3.2泛点率校核 (4)3.3.3填料规格校核 (4)3.3.4液体喷淋密度校核 (5)3.4 填料层高度计算 (5)3.4.1传质单元高度计算 (5)3.4.2填料层高度的计算 (7)3.5 填料层压降的计算 (7)第四章填料塔附属高度及其附件 (8)4.1塔附属高度的计算 (8)4.2液体分布器的选择与计算 (8)4.2.1 液体分布器的选择 (8)4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (8)4.3其他附属塔内件 (9)计算结果汇总 (9)结束语 (10)参考文献 (10)第一章设计任务1.1、设计任务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(2.2×107+8.0×106)Nm3/a(约4167 m3/h)。
混合气体中含氨5%(体积分数),要求回收率为99%,采用清水进行吸收,吸收剂用量自定。
设计基础数据:20℃下氨在水中的溶解度系数为 H = 0.725 kmol/ (m3.kPa);其它物性数据可查有关手册1.2、操作条件操作压力:常压;操作温度:20 ℃填料类型:选用聚丙烯阶梯环填料,填料规格自选。
1.3、工作日每年300天,每天24小时连续运行。
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...。
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(1)英文摘要..。
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2第1章设计方案简介.。
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..4 第2章工艺计算及主体设备选型.。
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1 基础物性数据.。
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2气相物性数据。
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3气液相平衡数据。
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52.1.4物料衡算...。
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52.2填料塔工艺尺寸的计算.。
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62.2.1塔径的计算。
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2.2填料层高度的计算。
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3填料层压降的计算...。
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10第3章辅助设备的计算及选型。
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1液体分布器.。
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1.1液体分布器选型。
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1.2布液计算。
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. (11)3.2填料支撑装置。
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3填料塔紧装置。
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化工原理课程设计(氨气填料吸收塔设计)1000字氨气填料吸收塔是一种常见的化工工艺设备,用于从氨气等气体中去除二氧化碳等有害成分。
在这篇课程设计中,我们将重点讨论氨气填料吸收塔的设计原理和实现方法。
一、设计原理氨气填料吸收塔的设计原理基于物理吸收法,它通过填充物(如泡沫塑料、陶瓷、金属等)将气相物质传递到液相解吸剂中,以达到去除气体中有害成分的目的。
其中,填充物的种类、形状和大小会影响到吸收效率和压力损失。
塔顶设置进口气流分布器,塔底设置液体分布器,使操作稳定,保证吸收效果。
二、实现方法1. 确定设计参数氨气填料吸收塔的设计需要涉及到多项因素,包括:(1)吸收剂的化学性质:吸收剂的化学性质会影响到塔内化学反应的速率和吸收效率。
因此,需要选择合适的吸收剂,并对其进行物性参数测定。
(2)气体流量:气体流量会影响到塔内的混合程度和扩散速率。
因此,需要确定气体流量范围和变化规律。
(3)操作温度和压力:操作温度和压力会直接影响到化学反应的速率和吸收效率。
因此,需要选择合适的操作温度和压力,并对其进行测定。
(4)塔体高度和直径:塔体高度和直径会影响到填充物的分布、气液流动情况和压降。
因此,需要按照实际需要确定塔的高度和直径。
(5)填充物种类和数量:填充物的种类和数量对吸收效率和压力损失有较大影响。
因此,需要选择合适的填充物,并确定填充层数和填充物粒径。
2. 填充物选型填充物的种类是影响氨气填料吸收塔吸收效率和压力损失的一个关键因素。
选用填充物时需要考虑以下方面:(1)物理性能:填充物的物理性能直接影响其在吸收塔内的分布、气液流动情况和压降。
因此,需要选择合适的物理性能(如比表面积、孔隙率、容重等)的填充物。
(2)化学特性:填充物的化学特性对气液反应速率和吸收效率有较大影响。
因此,需要选择符合需要的化学特性的填充物。
(3)成本和耐久性:填充物的成本和耐久性也是选型时需要考虑的因素,以确保经济可行和长期稳定运行。
水吸收氨气填料吸收塔课程设计
氨气吸收塔课程设计是一个专门用于净化氨气的工程,其主要原理是利用水溶液与气体的有效反应以及吸收剂的特性,来去除氨气中的有害气体,以达到净化气体的目的。
氨气吸收塔课程设计的具体内容如下:
一、课程介绍
(1)氨气吸收塔的基本原理
(2)氨气吸收塔的设计原则
(3)氨气吸收塔的结构和运行条件
二、工程实施
(1)氨气吸收塔的净化原理
(2)氨气吸收塔的设计要求
(3)氨气吸收塔填料的选择和使用
(4)氨气吸收塔的安装要求
(5)氨气吸收塔的运行要求
三、技术支持
(1)氨气吸收塔的控制要点及工艺操作
(2)氨气吸收塔的安全限制
(3)氨气吸收塔的监测要点
(4)氨气吸收塔的维护和维修
四、结论
根据上述内容,我们可以总结出,要成功利用水吸收氨气填料吸收塔进行净化氨气,必须要正确地理解其原理、严格按照设计要求选择填料及安装要求,对控制要点及有害气体的安全限制进行管理,并对操作过程进行实时的监测和维护,从而确保净化气体的质量。
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)。
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。
《化工原理》课程设计说明书设计题目:水吸收氨气填料塔设计者:陈玉姣专业:化学工程与工艺指导老师:王要令课程设计任务书●化工原理课程设计要求本课程的设计任务要求学生做设计说明书一份、图纸两张。
各部分的具体要求如下:1 说明书必须书写工整、图文清晰。
说明书中所有公式必须写明编号,所有符号必须注明意义和单位。
2设计图纸要求:(1) 流程图(A3)本设计要求画“生产装置工艺流程图”一张,图纸大小为210×297(或148×210)mm2。
本图应表示出装置或单元设备中所有的设备和机器,以线条和箭头表示物料流向,并以引线表示物料的流量、温度和组成等。
设备以细实线画出外形并简略表示内部结构特征,大致表明各设备的相对位置。
设备的位号、名称注在相应设备图形的上方或下方,或以引线引出设备编号,在专栏中注明个设备的位号、名称等。
管道以粗实线表示,物料流向以箭头表示(流向习惯为从左向右)。
辅助物料(如冷却水、加热蒸汽等)的管线以较细的线条表示。
(2)设备图(A2)本设计要求画主要设备详图一张,表示其结构形式、尺寸(表示设备特性的尺寸,如圆筒形设备的直径等)、技术特性等。
设备图基本内容有:①视图:一般用主(正)视图、剖面图或俯视图表示主要设备结构形状;②尺寸:图上应注明设备直径、高度以及表示设备总体大小和规格的尺寸;③技术特性表:列出设备操作压力、温度、物料名称、设备特性等;④标题栏:说明设备名称、图号、比例、设计单位、设计人、审校人等。
图纸要求:投影正确、布置合理、线型规范、字迹工整。
●课程设计任务书(7~8人一题,改变操作条件,一人一任务)(1) 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2192m3对纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为X2=0,则(LV)min=(0.0638-0.0002)[0.063830.755-0]=0.75,(1)所以最小吸收剂用量:Lmin=0.75×V=61.31Kmol--Hougen关联式计算泛点气速μf,把数据代入下式得:-0.5844,则: μf=2.63ms对于散装材料,其泛点率ϕ=μμf范围是(0.5-0.85)可取ϕ=0.6,则μ=μf×0.6=1.578ms由式求得,D=0.7m,(常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200)所以泛点率ϕ=μμf=1.5832.63×100%=60.2%(在允许范围内0.5~0.85)(3)填料规格校核: Dd=70025=28>8(在允许范围内)(4)液体喷淋密度校核:因填料为25mm×12.5mm×1.4mm,塔径与填料尺寸之比大于8,对于直径不超过75mm的散装填料,可取最小润湿速率为0.08m3mh;对于直径大于75mm的散装填料,可取最小润湿速率为0.12m3mh固取最小润湿速度为(Lw)min=0.08 m3m.=(LW)min×at0.08=18.24m3㎡——最小液体喷淋密度 m³(m²·——最小的L——液相的V——气相的。
氨气填料吸收塔课程设计设计任务书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2000m3/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0.05%(体积分数);2. 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1.8倍。
3. 填料类型填料类型选用聚丙烯阶梯环填料。
4. 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 (5)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 (8)2.2.1 塔径的计算 (8)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 (19)7. 主要符号说明 (20)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。
氨气填料吸收塔课程设计一、课程目标知识目标:1. 学生能够理解并掌握氨气填料吸收塔的基本原理和结构组成。
2. 学生能够掌握氨气填料吸收塔在化工生产中的应用及其重要性。
3. 学生能够了解并描述氨气填料吸收塔的工艺流程和相关参数。
技能目标:1. 学生能够运用所学知识,分析和解决氨气填料吸收塔在运行过程中可能遇到的问题。
2. 学生能够设计简单的氨气填料吸收塔实验方案,进行实验操作,并处理实验数据。
3. 学生能够运用相关软件或工具对氨气填料吸收塔进行模拟和优化。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化学工程学科的兴趣,激发学习热情,增强对化工行业的认识。
2. 培养学生具备良好的团队合作精神,善于倾听他人意见,提高沟通与协作能力。
3. 培养学生关注环境保护和资源利用,认识到化工生产过程中节能减排的重要性。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程旨在使学生在掌握氨气填料吸收塔相关知识的基础上,提高解决实际问题的能力,培养创新意识和实践操作技能。
通过本课程的学习,学生能够将理论知识与实际应用相结合,为未来从事化工领域工作打下坚实基础。
课程目标分解为具体学习成果,以便于后续教学设计和评估。
二、教学内容1. 氨气填料吸收塔的基本原理:介绍氨气填料吸收塔的工作原理,包括吸收过程中的气液相传质机理、填料层的作用等。
- 教材章节:第三章“气体吸收塔的基本理论”2. 氨气填料吸收塔的结构与组成:讲解氨气填料吸收塔的各部分结构及其功能,如塔体、填料、喷嘴、液体分布器等。
- 教材章节:第四章“吸收塔的构造与设计”3. 氨气填料吸收塔的工艺流程:分析氨气填料吸收塔在实际生产中的应用,介绍工艺流程及操作要点。
- 教材章节:第五章“吸收塔的工艺流程与操作”4. 氨气填料吸收塔的模拟与优化:运用相关软件或工具对氨气填料吸收塔进行模拟,探讨优化方案,提高吸收效率。
- 教材章节:第七章“吸收塔的模拟与优化”5. 实践操作:设计氨气填料吸收塔实验,让学生动手操作,观察实验现象,处理实验数据,提高实践能力。
填料塔吸收氨课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握填料塔吸收氨的基本原理和计算方法。
知识目标包括了解填料塔的结构、工作原理和吸收氨的化学反应;技能目标包括能够运用填料塔吸收氨的计算公式进行简单计算;情感态度价值观目标包括培养学生的环保意识,使学生认识到填料塔在环保领域的重要性。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括填料塔的结构和原理、填料塔吸收氨的化学反应、填料塔吸收氨的计算方法。
具体包括以下几个部分:1.填料塔的结构和原理:介绍填料塔的组成部分,如塔体、填料、喷淋系统等,以及其工作原理。
2.填料塔吸收氨的化学反应:讲解氨气在填料塔中的吸收过程,包括气液接触、化学反应等。
3.填料塔吸收氨的计算方法:教授填料塔的计算公式,如塔径、填料层高度、喷淋密度等,并演示如何进行计算。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性,本节课将采用多种教学方法,如讲授法、讨论法、案例分析法等。
1.讲授法:用于讲解填料塔的结构、原理、吸收氨的化学反应等基本知识。
2.讨论法:学生讨论填料塔吸收氨的实际案例,提高学生的分析问题和解决问题的能力。
3.案例分析法:分析具体案例,使学生更好地理解填料塔吸收氨的计算方法和实际应用。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施,丰富学生的学习体验,我们将准备以下教学资源:1.教材:选用权威、实用的教材,如《化工原理》等。
2.参考书:提供相关的参考书籍,以便学生课后深入研究。
3.多媒体资料:制作精美的PPT,演示填料塔的工作原理和计算方法。
4.实验设备:准备填料塔模型和实验器材,让学生亲自动手操作,加深对填料塔吸收氨的理解。
五、教学评估本节课的评估方式包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现主要评估学生在课堂上的参与程度、提问回答等;作业分为课后作业和课堂练习,主要评估学生对知识的掌握和运用能力;考试为书面考试,题型包括选择题、填空题、计算题和简答题,全面考察学生对填料塔吸收氨的理解和应用能力。
氨吸收填料塔的课程设计一、课程目标知识目标:1. 让学生掌握氨吸收填料塔的基本结构和工作原理;2. 了解氨吸收填料塔在化工生产中的应用及重要性;3. 掌握氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡计算方法;4. 学会分析氨吸收填料塔的操作参数对吸收效果的影响。
技能目标:1. 培养学生运用化学知识解决实际问题的能力;2. 培养学生进行实验操作、数据收集和处理的能力;3. 提高学生分析、解决化工过程中填料塔相关问题的能力。
情感态度价值观目标:1. 培养学生对化学学科的兴趣,激发他们探索科学奥秘的热情;2. 培养学生关注环保,认识到化学技术在环境保护中的重要作用;3. 培养学生的团队合作精神,提高他们沟通、交流的能力。
分析课程性质、学生特点和教学要求,本课程旨在通过理论教学和实验操作相结合的方式,使学生在掌握氨吸收填料塔相关知识的基础上,能够将其应用于实际问题的分析和解决。
通过本课程的学习,学生将具备以下具体学习成果:1. 能够描述氨吸收填料塔的结构、工作原理及应用场景;2. 能够正确进行氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡计算;3. 能够分析操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响,并提出优化方案;4. 能够熟练操作实验设备,收集和处理实验数据,撰写实验报告;5. 能够积极参与团队合作,有效沟通,共同解决问题。
二、教学内容根据课程目标,教学内容主要包括以下几部分:1. 氨吸收填料塔的基本概念及分类- 氨吸收填料塔的定义及作用- 填料塔的分类及特点2. 氨吸收填料塔的结构与工作原理- 填料塔的结构组成- 氨吸收填料塔的工作原理- 填料塔在化工生产中的应用3. 氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡- 物料平衡计算方法- 热量平衡计算方法- 实际操作中的影响因素4. 操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响- 气液两相流动特性- 填料塔操作参数的优化- 操作参数对吸收效果的影响分析5. 氨吸收填料塔的实验操作与数据处理- 实验设备的使用方法- 实验数据的收集与处理- 实验报告的撰写教学大纲安排如下:第一周:氨吸收填料塔的基本概念及分类第二周:氨吸收填料塔的结构与工作原理第三周:氨吸收填料塔的物料平衡和热量平衡第四周:操作参数对氨吸收填料塔吸收效果的影响第五周:氨吸收填料塔实验操作与数据处理三、教学方法针对本章节内容,采用以下多样化的教学方法,以激发学生的学习兴趣和主动性:1. 讲授法:- 对于氨吸收填料塔的基本概念、结构、工作原理等理论性较强的内容,采用讲授法进行教学,使学生系统、全面地掌握相关知识;- 讲授过程中注重与实际应用相结合,通过举例说明,增强学生的理解和记忆。
枣庄学院化工原理课程设计报告水吸收氨气填料吸收塔的设计院别化学化工与材料科学学院专业化学工程与工艺设计者六组(张丽吕学良)指导老师戎欠欠完成日期2011年6月 6日目录1 综述 (2)1.1吸收塔简介 (2)1.2填料吸收塔 (2)2设计部分 (3)2.1设计任务书 (3)2.1.1设计题目 (3)2.1.2操作条件 (3)2.1.3填料类型 (3)2.1.4工作日 (3)2.1.5厂址 (3)2.1.6设计内容 (3)2.2方案的确定 (4)2.3填料的类型与选择 (4)2.3.1填料的类型 (4)2.3.2填料的选择 (5)2.4工艺计算 (6)2.4.1基础物性数据 (6)2.4.2填料塔的工艺尺寸的计算 (8)2.4.3流体力学有关参数的计算 (14)2.5填料塔内件的类型与设计及其相关计算 (15)2.5.1填料支撑装置 (15)2.5.2液体分布装置及分布器简要设计 (15)2.5.3液体再分布装置 (16)2.5.4填料压紧装置 (16)2.5.5除沫装置 (17)2.5.6吸收塔主要接管尺寸计算 (17)2.5.7 离心泵的计算与选择 (18)2.5.8 塔附属高的确定 (19)2.5.9人孔 (19)3 工艺流程图 (20)4设计结果汇总 (20)5课程设计总结 (21)主要符号说明 (22)参考文献 (24)填料吸收塔 (24)1 综述1.1吸收塔简介目前,使用的气体吸收设备大致可分为塔器和其他设备。
塔器类主要包括喷淋塔(俗称空塔)、填料塔、板式塔、湍球塔、鼓泡塔等,其他设备也很多,如列管式湿壁吸收器、文丘里喷射吸收器、喷洒式吸收器等。
吸收过程的宏观动力学特点是指在有化学反应的吸收中,吸收速率是由扩散控制还是动力学(化学反应)控制,还是两个因素共同控制。
在有害气体治理中,处理的是一些低浓度气体,气量大,一般都是选择极快反应或快速反应,过程主要受扩散过程控制,因而选用气相为连续相、液相为分散相的形式较多,这种形式相界面大,气相湍动程度高,有利于吸收。
前言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。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术。
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。
在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门,塔设备是一种重要的单元操作设备。
其作用实现气—液相或液—液相之间的充分接触,从而达到相际间进行传质及传热的过程。
它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作,随着石油、化工的迅速发展,塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。
塔设备有板式塔和填料塔两种形式,下面我们就填料塔展开叙述。
填料塔的基本特点是结构简单,压力降小,传质效率高,便于采用耐腐蚀材料制造等,对于热敏性及容易发泡的物料,更显出其优越性。
过去,填料塔多推荐用于0.6至0.7m以下的塔径。
近年来,随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发,以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究,使填料塔技术得到了迅速发展。
气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作,其基本原理是利用气体混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同,实现各组分分离的单元操作。
板式塔和填料塔都可用于吸收过程,此次设计用填料塔作为吸收的主设备目录摘 要 (1)第一章 氨吸收填料吸收塔的设计 (2)1.1 概述 (2)1.2 设备的选用 (2)1.3 流程方案的确定 (3)1.3.1 流程方案 (3)1.3.2流程选择及流程说明 (3)1.3.3流程布置 (5)1.3.4 吸收剂的选择 (5)1.4 填料的选择 (6)1.4.1塔填料选择 (6)1.4.2填料选取的要求 (6)1.4.3 填料的选取 (6)第二章 工艺计算 (8)2.1 概述 (8)2.2 气液平衡关系 (8)2.3 平衡关系的确定 (10)2.4 吸收剂用量及操作线的确定 (12)2.4.1物料衡算 (12)2.4.2 吸收剂用量的确定 (12)2.4.3 操作线方程的确定 (14)2.5 塔径的计算 (16)2.5.1 空塔气速的确定 (16)2.5.2塔径 (21)2.6 校核 (23)2.6.1单位高度填料层压降⎪⎭⎫ ⎝⎛∆Z p 的校核 ............................. 23 2.6.2喷淋密度的校核 .. (25)2.6.2泛点率的核算 (26)2.7 填料层高度 (26)2.7.2 填料层高度 (30)第三章设备 (33)3.1填料的确定 (33)3.2填料吸收塔附属装置的选型 (33)3.2.1 液体分布器 (33)3.2.2 填料支承板 (34)3.2.3 填料压板和床层限制板 (34)3.2.4 气体的进口装置与排液装置 (34)3.2.5 塔高的确定 (35)3.3 辅助设备的选型 (35)3.3.1 管径的计算 (35)3.3.1 泵的选型 (37)3.3.2 风机的选型 (39)第四章结果评价 (41)结束语 (43)参考文献 (44)摘要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。
氨气填料吸收塔课程设计设计任务书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2000m3/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0.05%(体积分数);2. 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1.8倍。
3. 填料类型填料类型选用聚丙烯阶梯环填料。
4. 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 (5)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 (8)2.2.1 塔径的计算 (8)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 (19)7. 主要符号说明 (20)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5填料塔的设计获得满足分离要1求的最佳设计参数(如理论板数、热负荷等)和最优操作工况(如进料位置、回流比等),准确地计算出全塔各处的组分浓度分布(尤其是腐蚀性组分)、温度分布、汽液流率分布等,常采用高效填料塔成套分离技术。
而且,20世纪80年代以来,以高效填料及塔内件为主要技术代表的新型填料塔成套分离工程技术在国内受到普遍重视。
由于其具有高效、低阻、大通量等优点,广泛应用于化工、石化、炼油及其它工业部门的各类物系分离。
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,氨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,常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上,从而产生刺激和炎症。
可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织,使病原微生物易于侵入,减弱人体对疾病的抵抗力。
氨通常以气体形式吸入人体,氨被吸入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能。
进入肺泡内的氨,少部分为二氧化碳所中和,余下被吸收至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外。
短期内吸入大量氨气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等。
若吸入的氨气过多,导致血液中氨浓度过高,就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止,危及生命。
长期接触氨气,部分人可能会出现皮肤色素沉积或手指溃疡等症状;氨气被呼入肺后容易通过肺泡进入血液,与血红蛋白结合,破坏运氧功能。
短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,严重者可发生肺水肿、成人呼吸窘迫综合症,同时可能生呼吸道刺激症状。
因此,吸收空气中的氨,防止氨超标具有重要意义。
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2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。
(1)分离混合气体以获得一定的组分。
(2)除去有害组分以净化气体。
(3)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。
31.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介1.1任务及操作条件①混合气(空气、NH3 )处理:20003/m h;②进塔混合气含NH3 8% (体积分数);温度:25℃;③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃;④尾气中氨气含量为(体积分数):0.05%;⑤操作压力为常压101.3k Pa。
1.2设计方案的确定在化学工业中,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常压常温下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。
1.3填料的选择塔填料(简称为填料)是填料塔的核心构件,它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面,其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。
填料的比表面积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起决定了填料塔的性4质。
因此,填料的选择是填料塔设计的重要环节。
塔填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。
填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑,填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d。
散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。
散装填料根据结构特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍形填料矩鞍形填料塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等,国内一般多采用聚丙烯材质。
塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。
其耐温性良好,可长期在100℃以下使用。
综上所述,用水吸收氨气是在t=20℃,P=101.3kPa的条件下进行的,其操作温度及操作压力较低,考虑到耐溶剂的腐蚀和价廉,所以工业上选用塑料散装填料。
在塑料散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用DN50聚丙烯阶梯环填料。
表1聚丙烯塑料阶梯环填料特性数据公称直径NDmm外径×高×厚d hδ⨯⨯,mm比表面积a23/m m空隙率ε%个数n3m-堆积密度ρp,kg/m3干填料因子a t/ε3,m-1干填料因子Φ1m-52工艺计算2.1 基础物性数据2.1.1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。
由手册查的,20℃水的有关物性数据如下:密度:ρ1 =998.2Kg/m3粘度:μL=1.005mPa·S =0.001Pa·S=3.6Kg/(m·h)表面张力:σL =72.6dyn/cm=940 896Kg/h2氨气在水中的扩散系数:D L=1.80×10-9 m2/s=1.80×10-9×3600 m2/h=6.480 ×10-6m2/h2.1.2气相物性的数据(进塔混合气体温度为25℃)混合气体的平均摩尔质量为M VM=Σy i M i=0.080×17+0.920×29=28.04g/mol混合气体的平均密度为PM VN=101.3×28.04/(8.314×298)=1.146Kg/m3ρvm=RT混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25℃空气的粘度为μV=1.835×10—5Pa·s=0.066Kg/(m·h)查化工原理教材得氨气在25℃空气中的扩散系数为 D v = 0.236cm 2/s=0.236×10^-4m 2/s 2.1.3气液相平衡数据20C ο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:6 2.1.4 物料衡算进塔气相摩尔比:Y 1=11y 1y —=0.080/(1—0.080)=0.0870 出塔气相摩尔比:Y 2=0.0005/(1—0.0005)=0.000500 进塔惰性气相流量:V=2000/22.4×273/(273+25)×(1—0.080)=75.252Kmol/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,则 (VL)min =(0.0870—0.000500)/[0.087/(0.754—0)]=0.750取操作液气比为最小液气比1.8倍,则VL=1.8×0.750=1.350, 因此 L=1.350×75.252=101.59Kmol/h由全塔物料衡算得:V (Y 1—Y 2)=L (X 1—X 2),得 X 1=75.252×(0.087—0.000500) /101.59=0.064 液气比 : W l /W v=101.59×18.02/(1.146×2000)=0.79872.2 填料塔的工艺尺寸的计算2.2.1 塔径的计算考虑到填料塔内塔的压力降,塔的操作压力为101.3KPa 塔径气相质量流量为:V W =2000×1.146=2292.0Kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即: L W =101.59×18.02=1830.65㎏/hEckert 通用关联图的横坐标为027.0)2.998146.1(0.22921830.65)(5.05.0==L V V L W W ρρ图1 填料塔泛点和压降的通用关联图(引自《化工原理》教材)8图中 'V 、'L ——分别为气液相流率,/kgh G ρ、L ρ——分别为气液相密度,3/kg mL μ——液相粘度, .mPa s ϕ——液相密度核正系数Φ——实验测取的填料因子,各种填料的Φ值载于填料性能表中g ——重力加速度2/m s查图1得22.02.02=L LV F F g u μρρψφ 查表得 1143-=m Fφs m g u LV F LF /621.3005.1146.111432.99881.922.022.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μψρφρ 取s m u u F /897.2621.38.08.0=⨯==由 m u V D S494.0897.214.33600/200044=⨯⨯==π圆整塔径,取D=0.5m (常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200) 泛点率校核:s m u /831.25.0785.03600/20002=⨯=%)80~%50(%2.78%100621.3831.2u u ⊂=⨯=F 在允许范围内 填料规格校核:81050500>==d D 液体喷淋密度校核:因填料为50mm×25mm×1.5mm,塔径与填料尺寸之比大于8,固取最小润湿速度为(Lw )min=0.08 m 3/(m·h),查常用散装填料的特性参数表,得at=114.2m 2/m 3U min =(L W )min · a t =0.08×114.2=9.136m 3/m 2·h U=101.59×18.02/998.2/(0.785×0.52)=9.345>U min 经以上校核可知,填料塔直径选用D=500mm 合理。