氨吸收塔的设计

查表5-13（注1）知，
所以，
气膜吸收系数由下式计算：
查手册可知（注2）：
氨气在空气中的扩散系DV=0.06804m2/h
混合气体的黏度可近似取为空气的黏度:
Uv=0.065kg/(m.h)
液膜吸收系数由下式计算：
查表得：
则
=0.602＞0.5
得到
所以
Z’=1.25*12.686≈15.857m
设计取填料层高度为：Z=15.9m
精细化学品生产技术专业G1051教学班
课题名称
填料吸收塔的设计
毕业论文（设计）起始时间
2009年9月1日至2010年10月30日
指导教师
职称
学生姓名
学号
任务下达时间
2014年8月25日
课题内容：
填料吸收塔的设计
课题任务的具体要求：
1、流程布置与说明
2、工艺过程的计算
3、填料的选择
4、填料塔工艺尺寸的确定
填料的种类很多，根据装填方式不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料中较为典型的有拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料、球形填料。工业上常用的规整填料有格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
主要参考文献：
1、《化工原理》王振中主编化学工业出版社2005
2、《化工单元操作及设备》冷士良主编化学工业出版社2007
3、《化工单元过程课程设计》王明辉主编化学工业出版社2001
任务下达人（签字）：日期：年月日
任务接受人（签字）：日期：年月日
吸收塔课程设计
摘要：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。
因为设计要求用水做吸收剂，故采用纯溶剂。
2.1.2设计方案的流程说明
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）
第三章 吸收塔的物料衡算
3.1基础物性数据
气体管径：
低压气体，根据经济流速范围，选用20m/s的气体流速
=0.852m=852mm
选用内径为900mm,壁厚为19.5mm，有效长度为4000mm的承插式铸铁管
进口压降：
出口压降：
液体管径：
液体为水，根据经济流速范围，选用2.0m/s的液体流速
液体流量V=1808.5×18÷998.2÷3600=0.00906m3/s
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3.8万Nm3/h，其中含氨为5.2%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.025%（体积分数）空气和水的物性常数如下：
空气： 。
H=0.725kmol/(m3.kPa)
混合气体的平均摩尔质量为：
混合气体流量：
混合气体流量：
最小液气比：
=进口阻力+出口阻力+弯头阻力=(1.5+3.0+1.5)/9.81=0.510m
He=25.816m
根据压头和流量查IS型离心泵的型谱,考虑到效率，选用型号为IS100-80-160离心泵，其转速为2900 r/min ,流量为60m³/h
风机的选择：
流量为41000hm/3全压=42844.31+186.4+93.2=43123pa≈43123pa
填料层的计算
查表知（注2），0℃，101.3kpa下，NH3在空气中的扩散系数D。=0.17cm2/s
液相扩散系数DL=1.80*10 m2/s
液体质量通量为 11487.2kg/（m2.h）
气体质量通量为 17115.58kg/（m2.h）
脱吸因数为S= =0.6702所以气相总传质单元数为：
气相总传质单元高度采用修正恩田关联式计算：
2.1.1吸收剂的选择6
第六章对本设计的评价18
第一章 设计任务和条件
1.
1.设计方案简介：
工程概况
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3.8万Nm3/h，其中含氨为5.2%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.025%（体积分数）
1.2
（1）混合气（空气+氨）处理量：m3/h；
根据流量和全压。考虑到效率，选用风机类型：
8-09单吸机号26.5传动类型：A 转速：1450 r/min
引言：填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的汽液传质设备。填料塔于19世纪中期已应用于工业生产，此后，它与板式塔竞相发展，构成了两类不同的汽液传质设备。填料塔属于连续接触式的汽液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
与板式塔相比，填料塔具有以下特点：①生产能力大。②分离效率高。③压力降小。④持液量小。⑤操作弹性大。但是，填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效的润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太合适等。因此，在选择塔的类型时，应根据分离物系的具体情况和操作所追求的目标综合考虑上述各因素。
4.1.1塔径的计算
混合气体的密度：
采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：
UF=6.89m/s
取泛点率为0.6，即u=0.6*6.89=4.134m/s
圆整塔径，取D=1.9m
选用金属换矩鞍散装填料
4.1.2填料层高度计算
参照《化学工程手册》，选择公称直径为76mm的金属环矩鞍。主要特性如下：
比表面积a=57.6㎡*m﹣3 空隙率ε=97%干填料因子∅=63m﹣1
选择性：吸收剂对溶质组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收或吸收甚微，否则不能直接实现有效的分离。
挥发度要低：操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的挥发损失。
粘度：吸收剂在操作温度下的粘度越低。其在塔内的流动性越好，有助于传质速率和传热速率的提高。
其他：所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求。
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：
液气比：
第四章填料塔的工艺尺寸
采用散装填料，并使用综合性能较好的金属环矩鞍填料，而且工业应用普遍，实践性能好。对于本吸收，由于吸收量大，估计所需的塔径较大，塔高也较高，环矩鞍无论在直径比上，还是填料分段高度上都有很好的选择性。
4.1填料塔的工艺尺寸的计算
d=0.076m=76mm
选用外径为83mm,壁厚为3mm的热轧无缝钢管
进口阻力：
出口阻力：
离心泵的选择：
压头：
的估算：裙座高度5m，进气口高度2m,填料层高度16m，
再分器高度1m，喷头与填料层表面高度0.5m，故 ≈25m
：对于全管路，忽略管壁损失，根据进出口的阻力，由于可能用到2-3个弯头，有可能引起弯头损失，故计算：
电信工程系毕业设计（论文）学生自拟课题审批表
学生姓名
班级
1
届数
专业（专业方向）
精细化学品生产技术
选题名称
填料塔的设计
选题理由及准备情况：
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。它是化工企业中最常见的气液传质设备之一。而填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。聚丙烯材料填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，具有质轻、价廉、耐腐蚀、不容易破碎及加工方便等优点，但明显的缺点是表面润湿不足。
学生签名：
2014年8月1业技术学院
江苏省惠山中等专业学校（办学点）
毕业设计（论文）任务书
设计课题填 料 吸 收 塔 的 设 计
系 部电 信 工 程 系
专 业精细化学品生产技术
年 级班 级
姓 名
学 号
指导教师职 称
2014年4月23日
毕业设计（论文）任务书
拟定的工作进度（以周为单位）：
2014年5月28：学生开始毕业设计，指导老师审核开题报告
2014年9月10号：学生对毕业设计进行中期汇报，系部组织老师对毕业设计进行中期检查（周五）
2014年10月10号：学生完成毕业论文初稿
2014年10月15号：成立系答辩委员会，布置毕业答辩各项工作
2014年10月19号：学生完成毕业论文终稿；教师完成对论文的评阅；组织学生进行毕业论文答辩
氨就是化工生产中极为重要得生产原料但就是其强烈得刺激性气味对于人体健康与大气环境都会造成破坏与污染因此为了避免化学工业产生得大量得含有氨气得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得氨气进行吸收本次化工原理课程设计得目得就是根据设计要求采用填料吸收塔吸收得方法来净化含有氨气得工业尾气使其达到排放标准
4.1.3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：
查表5-18得(注1)：
纵坐标为：