4000立方每小时水吸收氨填料塔设计.doc

学号：1203032025 HeFei University 设计名称： 4000m3/h水吸收氨过程填料吸收塔设计 系 别： 化学与材料工程系 专 业： 化学工程与工艺 姓 名： 汪涛涛 完成时间： 2015/1/22 指导老师： 胡科研 目 录 一、概述 1 1.1 化工工艺设计的意义和主要内容 1 1.2 本设计的主要思路 1 二、物料衡算与热量衡算 3 2.1 基础物性数据 3 2.2 液相物性数据 3 2.3 气相物性数据 4 2.4 气液相平衡数据 4 2.5 物料衡算 4 2.6 热量衡算 5 三、塔的工艺尺寸计算 6 3.1 塔径的计算 6 3.2 填料层高度的计算及分段 8 3.3 填料层压降的计算 11 四、总结 12 参考文献 14 附录 14一、概述1.1 化工工艺设计的意义和主要内容设计的意义1.2 本设计的主要思路本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，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。 吸收剂的选择 填料的类型与选择 填料规格的选择 填料种类 D/d的推荐值 拉西环 D/d20~30 鞍环 D/d15 鲍尔环 D/d10~15 阶梯环 D/d8 环矩鞍 D/d8 填料材质的选择 塑料鲍尔环特性数据如下2 塑料鲍尔环特性数据物料2.1 基础物性数据 1. 气体混合物成分：空气和氨 2. 空气中氨的含量%（体积含量即为摩尔含量） 3. 混合气体流量000m3/h 4. 操作温度293K 5. 混合气体压力101.3 6. 塔顶排放气体中含氨低于2% 7. 采用清水为吸收剂 8. 填料类型：采用聚丙烯鲍尔环填料2.2 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。由手册查得20℃水的有关物性数据如下： 1. 2. 3. 表面张力为: 4. 5. 6. 2.3 气相物性数据 1.混合气体的平均摩尔质量为 2-1) 2.混合气体的平均密度 由 (2-2) R=8.314 3.混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20时，空气的黏度 μV=1.81×105Pa·s=0.065Kg/(m·h) 查手册得氨气在20℃空气中扩散系数：Dv=0.189cm2/s=0.068m2/s 2.气液相平衡数据 20下氨在水中的溶解度系数：,常压下20℃时亨利系数：=998.2(0.725×18.02)=76.40Kpa 相平衡常数： 物料衡算 1.进塔气相摩尔比为 (2-3) 2.出塔气相摩尔比为 (2-4) 3.进塔惰性气体流量 (2-5) 因为该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算。即： (2-6) 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 所以 取操作液气比为最小液气比1.8倍，则 选择操作液气比为 (2-7) L=1.33×158.0631=210.2239 kmol/h 由全塔物料衡算得： V（Y1—Y2）=L（X1—X2），得X1=1×(0.05263-0.001053)/ 210.2239=0.03878 2.6 热量衡算 吸收液(依水计)平均比热容CL＝75.366kJ/kmol·℃，通过下式计算 (2-8) 对低组分气体吸收，吸收液浓度很低时，依惰性组分及比摩尔浓度计算较方便，故上式可写为： (2-9) 液体入塔温度t1=20℃，由上式可以得出液相浓度X变化0.001时，温度升高0.71℃。 三、塔工艺尺寸计算填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段.1 塔径的计算 混合气体的密度： 塔径气相质量流量为：=3000