化工原理课程设计说明书(水吸收氨气填料塔)

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。

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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.42.1.1液相物性数据。

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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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(8)2.2。

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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化工原理课程设计题目年处理量为吨的水吸收氨气工艺设计教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2010年6月 15 日课程设计任务书1、设计题目：处理量为3000（m3/h）氨气的工艺设计；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3300 （m3/h），其中含空气为95％，氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于％（体积分数），采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的倍。

（20C°氨在水中的溶解度系数为H＝）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）选用填料类型及规格自选。

3、设计任务：完成干燥器的工艺设计与计算，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吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。

目录摘要_________________________________________________________ 错误!未定义书签。

目录___________________________________________________________________________ III 第一章绪论[1] ______________________________________________________________ 2吸收技术概况 _________________________________________________________________________ 2 1.根据给定的分离任务，确定吸收方案；___________________________________________ 2 3.依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；_____________________________ 2吸收设备的发展 _______________________________________________________________________ 2吸收在工业生产中的应用 _______________________________________________________________ 21.3.1吸收的应用概况 _______________________________________________________________________ 21.3.2典型吸收过程 ________________________________________________________________________ 3吸收剂的选择 _________________________________________________________________________ 4吸收操作参数的选择 ___________________________________________________________________ 42.2.1操作压力的选择吸收压力高优点: 提高吸收过程的推动力,减少了气体的体积流量,可以减小塔径;缺点: 降低了吸收剂的选择性; 吸收塔的造价可能升高.吸收压力低则相反.一般应该从过程的经济性角度出发,必须兼顾吸收和解吸以及整个工艺的操作条件,选择合适的操作压力. ______________________________________________________________________ 4 2.2.2吸收温度的选择_______________________________________________________________ 4填料的选择 ___________________________________________________________________________ 52.3.1填料层_____________________________________________________________________________ 52.3.2填料种类的选择 _____________________________________________________________________ 52.3.3填料规格的选择 _____________________________________________________________________ 52.3.4填料材质的选择 _____________________________________________________________________ 6填料的类型 ___________________________________________________________________________ 62．4 液体分布装置 __________________________________________________________________ 8吸收剂再生方法的选择 _________________________________________________________________ 9第三章吸收塔的工艺计算______________________________________________________ 10基础物性数据 ________________________________________________________________________ 103.1.1液相物性数据 ________________________________________________________________________ 103.1.2气相物性数据 ________________________________________________________________________ 103.2物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成_____________________________________________ 10塔径的计算 __________________________________________________________________________ 113.3.1塔径的计算 __________________________________________________________________________ 113.3.2泛点率校核 __________________________________________________________________________ 123.3.3填料规格校核 ________________________________________________________________________ 123.3.4液体喷淋密度校核 ____________________________________________________________________ 12填料层高度计算 ______________________________________________________________________ 133.4.1传质单元高度计算 ____________________________________________________________________ 133.4.2填料层高度的计算 ____________________________________________________________________ 15填料层压降的计算 ____________________________________________________________________ 15第四章塔附属设备工艺计算[3] ___________________________________________________ 17塔附属高度的计算 ____________________________________________________________________ 17液体初始分布器和再分布器的选择与计算 ________________________________________________ 174.2.1液体分布器_________________________________________________________________________ 174.2.2液体再分布器_______________________________________________________________________ 184.2.3塔底液体保持管高度 __________________________________________________________________ 18其它附属塔内件的选择 ________________________________________________________________ 194.3.1填料支撑装置_______________________________________________________________________ 194.3.2填料压紧装置 ________________________________________________________________________ 204.3.3气体的进出口装置 ___________________________________________________________________ 204.3.4液体的出口装置_____________________________________________________________________ 204.3.5除沫装置___________________________________________________________________________ 21吸收塔的流体力学参数计算 ____________________________________________________________ 214.4.1 吸收塔的压力降_______________________________________________________________________ 214.4.2吸收塔的泛点率_____________________________________________________________________ 214.4.3气体动能因子 ________________________________________________________________________ 22其他附属设备的计算与选择[4]__________________________________________________________ 224.5.1吸收塔的主要接管尺寸的计算 _________________________________________________________ 224.5.2离心泵的计算与选择 _________________________________________________________________ 23结论___________________________________________________________________________ 24主要符号说明___________________________________________________________________ 25结束语_________________________________________________________________________ 27参考文献_______________________________________________________________________ 28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。

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。

化工原理课程设计题目教学院专业班级学生姓名学生学号指导教师2010年6月 15 日课程设计任务书1、设计题目：处理量为3000（m3/h）氨气的工艺设计；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3300 （m3/h），其中含空气为95％，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。

（20C°氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/m3.kPa）进塔气相摩尔比：10.050.0526 10.05Y==-出塔气相摩尔比：20.05(10.996)0.00021110.05Y⨯-==-对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：20X=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）选用填料类型及规格自选。

3、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吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。

目录摘要________________________________________________________ 错误！未定义书签。

第一章绪论 _____________________________________________________________ 21.1吸收技术概况 ____________________________________________________________________ 2 1.2吸收设备的发展__________________________________________________________________ 21.3吸收在工业生产中的应用 _________________________________________________________ 21.3.1吸收的应用概况 ________________________________________________________________________ 21.3.2典型吸收过程 __________________________________________________________________________ 3第二章设计方案___________________________________________ 错误！未定义书签。

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。

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。