1、設計任務書（一） 設計題目量為 2200m /h，其中含氨為 25。要3求： 氨氣的回收率達到 97% 。（二） 操作條件（1）操作壓力： 常壓（2）操作溫度：20（3）采用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小用量的 1.5 氨在水中的溶解度系數(shù)為 0.725kmol/m ）3（三） 填料類型采用散裝聚丙烯 DN 階梯環(huán)填料。50（四） 設計內容（1）設計方案的確定和說明（2）吸收塔的物料衡算；（3）吸收塔的工藝尺寸計算；（4）填料層壓降的計算；（5）液體分布器簡要設計；（6）繪制液體分布器施工圖（7）吸收塔接管尺寸計算；（8）設計參數(shù)一覽表；（9）繪制生產工藝流程圖（A3（10）繪制吸收塔設計條

2、件圖（A3（）對設計過程的評述和有關問題的討論。1目 錄1. 設計方案簡介 11.1設計方案的確定11.2填料的選擇12. 工藝計算 22.1 基礎物性數(shù)據(jù)22.1.1液相物性的數(shù)據(jù) 22.1.2氣相物性的數(shù)據(jù) 22.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù) 22.1.4 物料衡算 32.2 填料塔的工藝尺寸的計算42.2.1 塔徑的計算 42.2.2 填料層高度計算 52.2.3 填料層壓降計算 82.2.4 液體分布器簡要設計 83. 輔助設備的計算及選型 93.1 填料支承設備 93.2填料壓緊裝置103.3液體再分布裝置104. 設計一覽表105. 后記116. 參考文獻117. 主要符號說明128. 附

3、圖（工藝流程簡圖、主體設備設計條件圖）1321. 設計方案簡介1.1 設計方案的確定本設計任務為吸收空氣中的氨氣。用水吸收氨清水。為提高傳質效率，選用逆流吸收流程，對于水吸收氨氣的過程，操作溫度及操作壓力較低，故氨氣-空氣混合氣體經(jīng)由填料塔的下側進入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。經(jīng)吸收后的混合氣體由塔頂排圖所示）1.2 填料的選擇填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設計的重要環(huán)節(jié)。填料等。工業(yè)上，填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。工業(yè)生產對填料的基本要求如下：（1）傳質分離效率高填料的比表面積 a 相接觸傳質的基礎。表面真正用于傳質的有效

4、面積增大，總體平均的傳質系數(shù)和推動力增高。面積。潤濕性取決于填料的材質，尤其是表面狀況。塑料的潤濕性比較差，往往需要進行適當?shù)谋砻嫣幚恚饘俦砻嬲持募庸び糜椭杞?jīng)過酸洗或堿洗清除。(2)壓降小，氣液通量大填料的孔隙率大壓降就小，通量大。一般孔隙率大，則填料的比表面積小。分離效率將變差。散裝填料的尺寸大，孔隙率大，比表面積小，規(guī)整填料波紋片的峰高增大，孔隙率大，比表面積也大。如果填料的表面積安排合理，可以緩解 a 和的矛盾，達到最佳性能。減少流道的截面變化，可減少流體的流動阻力。具有足夠的機械強度，陶瓷填料容易破碎，只有在強腐蝕性場合才采用。3重量輕，價格低具有適當?shù)哪臀g性能。不被固體雜物堵塞

5、其表面不會結垢。、工業(yè)塔常用的散裝填料主要有 DN76等幾種規(guī)格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也增加塔徑與填料公稱直徑比值D/d的推薦值列于表1。表1塔徑與填料公稱直徑的比值D/d的推薦值D/d的推薦值填料種類Dd拉西環(huán)鞍環(huán)/ 2030Dd/ 15Dd/ 1015鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)矩鞍Dd/ 8Dd/ 8對于水吸收氨氣的過程，操作溫度及操作壓力較低，故此采用散裝聚丙烯 DN階梯環(huán)填料502. 工藝計算2.1 基礎物性數(shù)據(jù)2.1.1液相物性的數(shù)據(jù)水的有關物性數(shù)據(jù)如下：密度為： =998.2Kgm31粘度為：=0.001PaS=3.6Kg（mh）L表面張力為： =7

6、2.6dyncm=940 896Kgh2L氨氣在水中的擴散系數(shù)為： D=1.8010 m/s=1.8010-93600-92Lm/h=6.480 10-6m/h2 22.1.2氣相物性的數(shù)據(jù)混合氣體平均摩爾質量為0.08170.08 0.920.92290.08 0.92M y M172927.452VN1117291729混合氣體的平均密度為+101.327.4528.314293混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊的 20空氣的粘度為 =0.98Kgm3VNVN4=1.8110 Pas=0.065Kg（mh）5V查手冊得氨氣在20空氣中擴散系數(shù)為 D=0.189 cm/s=0.068

7、 m/22v2.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)20時NH3在水中的溶解度系數(shù)為 H=0.72520時NH3在水中的亨利系數(shù)為E=76.6KPaHM0.725S相平衡常數(shù)為m=0.762.1.4 物料衡算進塔氣相摩爾比為1110.129Y=1=0.1481 0.129出塔氣相摩爾比為Y=Y（1）=0.148（10.97）=0.0044412進塔惰性氣相流量為27327320V=（10.129）=79.7Kmolh該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算，即：L（ ） =Y Y12VminY/mX12對純溶劑吸收過程，進塔液相組成為 X=0，則2L（ ） =0.1480.004440.

8、1480=0.737Vmin取操作液氣比為最小液氣比2倍5LV=20.737=1.474L=1.47479.7=117.48Kmolh由全塔物料衡算得V（YY）=L（XX）121279.70.1480.00444）=0.0974X=1117.482.2 填料塔的工藝尺寸的計算2.2.1 塔徑的計算塔徑氣相質量流量為:=22000.98=2156KghV液相質量流量可近似按純水的流量計算，即:=117.4818.02=2138.136/hL塑料階梯環(huán)特性數(shù)據(jù)據(jù)如下用貝恩霍根關聯(lián)式計算泛點氣速： 8u 42Llg = 0.2 A KtvvF g L V 2 LL查表得比表面積 a =114.2m/

9、m ,A=0.204,K=1.75， =0.92723t6因此計算得= 4.36m/suF取u=0.8u=0.84.36m/s =3.488m/sFVSu4220036003.143.488由 D=0.4724m圓整塔徑，取 D=0.5m2200泛點率校核: u=3.11ms0.7850.52u3.11100=71.42（在允許范圍內）u4.36F填料規(guī)格校核：D 500108d 50液體噴淋密度校核：因填料為50mm25mm1.5mm,塔徑與填料尺寸之比大于mat=114.2m/m323U =（L） a =0.08114.2=9.136mmh23minWmint2138.136998.20.

10、7850.52U=10.91Umin經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D= 500mm是合理的。2.2.2 填料層高度計算Y*=mX=0.760.0974=0.07411Y*=mX=0227脫吸因數(shù)為V 0.7679.7S 0.5156Y YL117.48氣相總傳質單元數(shù)為：1 *2N OGln SS11SY Y*2210= 1 =5.8110氣相總傳單元高度采用修正的思田關聯(lián)式計算：cLaUU22aU21( ) () (0.1) (t) 0.20.750.05LwLLL aaa gttLLL t液體質量通量為U=L=10787.2Kgmh20.7850.5222000.98氣體質量通量為Uv=1

11、0985.99Kgmh20.7850.52查表知， 33dyn/cm 427680kg/h2ca42768094089610787.210787.2 114.221exp1.45() (0.75) (0.1)0.05wa114.23.6998.221.27108所以，t10787.22() 0.3550.2998.2940896114.2氣膜吸收系數(shù)由下式計算：U1a D 0.237() () ()VVV3tDaGtvVV36001042931() (0.7) ()3 40.13180/(m hkpa)2液膜吸收系數(shù)由下式計算：8U21 (2g13 () ()L3LLa DLwLLLL3.63

12、.61.2721 (28 1() ()330.355114.23.6998.21.80 998.29查表得： 1.450.13180 0.355 114.2 1.458.04109/( hkpa)kmol ma a 1.11.13GLGw10.56709 0.355 114.2 1.4526.67434a a 0.40.4hLwu3.114.36100=71.4250uFu 9.5( 1.4 aauGG由得Fu 2.6( a2.2auLLF 19.5(0.71420.5)8.04109 16.8757/()kmol m hkpaa1.43G2.21a 12.6 0.71420.526.6743

13、4 29.0125hL11 Kmol（m hKPa）31111G HGLVV由 H =OG0.375m0.5 101.32K K YG由Z H N 0.3755.81 2.18m 1.42.183.052mZ設計取填料層高度為 Z 4m9查表，對于階梯環(huán)填料，h/D=2.5,hmax 4m ，故分為兩段，每段 2m。2.2.3 填料層壓降計算采用 Eckert 通用關聯(lián)圖計算填料層壓降 0.5 2138.136 0.980.5橫坐標為： 0.0311LV 998.2 VL查表得： 89m1Pu 3.11 8910.9822縱坐標為： 1 0.0861pv0.20.29.81998.2LLP查圖

14、得， m92.5 /Z填料層壓降為：P 92.549.81 3.62972.2.4 液體分布器簡要設計10液體分布器的選型該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低。故選用槽式分布器。分布點密度計算按 Eckert建議值，D=750時，噴淋點的密度為170點m，設計取噴淋密度為2200點m。2布液點數(shù)為：n=0.7850.52道，在槽側面開孔，槽寬度為50 210 100 分布點采用三角形排列，實際設計布點數(shù)為n=40點。3.輔助設備的計算及選型3.1 填料支承設備波紋型、柵板型、駝峰形。本設計中選用柵板型支持板，為了方便安裝，將柵板分為兩塊，柵條間距為填料直徑的0.60.8倍。公稱直徑500m

15、m480mm239mm240mm479mm508mm11塔徑D=500mm，可以采用整體柵板，柵板直徑D=480mm,柵板間距t=45mm，8mm,重量為63.5kg。3.2填料壓緊裝置為一恒定的固定床，從而必須保持均勻一致的空隙結構，使操作正常、穩(wěn)定，故需在填料層上方設置填料壓緊裝置。緊網(wǎng)板，也可選用壓緊柵板，在其下方，根據(jù)填料的規(guī)格敷設一層金屬網(wǎng)，并將其與壓緊柵板固定；對于規(guī)整填料，通常選用壓緊柵板。設計中，為防止在填料壓緊裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料壓緊裝置的自由截面積應大于 70。本次設計的填料塔采用押緊網(wǎng)板，設置自由截面積為85%。采用支耳固定。3.3液體再分布裝置導入中央截錐小頭的直徑一般為 D ,本設計取 5000.8=400mm，為i4在35 45 ，取h=80mm。4. 設計一覽表吸收塔類型：聚丙烯拉西環(huán)吸收填料塔混合氣處理量：2200m/h3物料名稱操作溫度，202012分布點數(shù)表面張力，kg/h9408965. 后記成果，檢驗學習成果。運用學習成果，是把課堂上學到的系統(tǒng)化的理論知識，嘗離，并通過綜合分析，找出學習中