化工原理课程设计(水吸收氨气)
化工原理课程设计水吸收氨气填料塔设计
《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。
化工原理课程设计说明书(水吸收氨气填料塔)
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-水吸收氨填料吸收塔设计
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。
水吸收氨气-泡沫
5×（ 427680 ／ 940896 ） 0.75× [9929.59 ／ （ 114.2× 3.2 ） ] （ 997.052× 1.27× 108 ） ]
0.2 -0.05
0.1
× [9929.59×114.2 ／
× [9929.592 ／ （ 997.05× 940896× 114.2 ） ]
L=1.7676×84.13=148.71Kmol ／h
V（Y1—Y2）=L（ X1— X2）， 得 X1=84.13×(0.0695—0.0002) ／120.16=0.0485 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算
4
化工原理课程设计(清水吸收氨气)
2.2.1 塔径的计算
混合气体的平均摩尔质量为： 混合气体的密度：
1
化工原理课程设计(清水吸收氨气)
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。
0.065×17+（1-0.065）×29=28.22
PM 101.3 103 28.22 103 V 1.154kg / m3 RT 8.314 298
塔径气相质量流量为： V =2200×1.154=2538.8kg／h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即: L =108.14× 18.02=1949 ㎏/h 塑料阶梯环特性数据据如下
4VS = [（4× 2200／3600）／（3.14× 2.148）] 0.5=0.602m u
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)
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。
化工原理课程设计_水吸收氨11
化工原理课程设计——水吸收氨填料塔设计姓名：魏军营专业：化学工程与工艺学号：060332006018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。
完整版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
学 院
专 业
班 级
姓 名
学 号
指导教师
年12月11日
设计任务书
水吸收氨气填料塔设计
(1)设计题目
试设计一座填料吸收塔，米用清水吸收混于空气中的氨气C
量为_32003/h，其中含氨为8%(体积分数)
温度为25C。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
(1)操作压力：常压
(2)操作温度：20r
(3)吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定
(3)填料类型
聚丙烯阶梯环吸收填料塔
(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
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 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。
1.4.1填料种类的选择4
1.4.2填料规格的选择6
1.4.3填料材质的选择6
1.5基础物性数据7
1.5.1液相物性数据7
1.5.2气相物性数据8
1.5.3气液相平衡数据8
1.5.4物料横算8
化工原理课程设计--水吸收氨(优秀论文-完整版)
课程设计报告题目填料吸收塔的设计课程名称化工原理课程设计专业制药工程班级学生姓名学号设计地点指导教师设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日目录第一章课程设计任务书____________________________________________________ 1 1.1设计题目________________________________________________________________________ 11.2工艺操作条件 ____________________________________________________________________ 1 1.3设计任务________________________________________________________________________ 1第二章前言__________________________________________________________________ 12.1吸收剂的选择 ____________________________________________________________________ 1 2.2流程选择及流程说明_____________________________________________________________ 22.3塔填料选择 ______________________________________________________________________ 32.3.1 填料性能评价_________________________________________________________________________ 32.3.2 装填类型选择_________________________________________________________________________ 42.3.3 填料材质的选择_______________________________________________________________________ 62．3.4 填料规格的选择 _______________________________________________ 错误!未定义书签。
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《化工原理》课程设计水吸收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、严明芳2011年12月25日目录前言 (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 (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 (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 (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 (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）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0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）处理量：26003/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。
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。
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材质外径d，mm外径×高×厚d×H×δ比表面积a t，m2/m3空隙率ε，m3/m3个数n，个/m3堆积密度ρp，kg/m3干填料因子a t/ε3，m—1填料因子Φ，m—1塑料2538507625×17。
5×1.438×19×150×30×1.576×37×3228132。
5114.289.950.900.910.9270。
92981500272009980342097.857.576。
868.4313175。
6143。
1112240120807252. 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：ρ1 =998。
2Kg ／m 3粘度：μL =1.005mPa ·S =0.001Pa ·S=3。
6Kg ／(m ·h ）表面张力：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：M VM =Σy i M i =0。
070×17+0。
930×29=28.16混合气体的平均密度:ρvm =RTPM VN =101。
3×28.16／（8.314×293）=1.171Kg ／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： 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: D v = 0。
189 cm 2/s=0。
068 m 2/s 2。
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：S LHM E ρ==998.2／（0。