化工原理課程設計---水吸收氨過程填料吸收塔的設計

1、<p>　　化工原理課程設計任務書</p><p>　　設計題目： 水吸收氨過程填料吸收塔的設計 </p><p>　　系 別： 食品科學系 </p><p>　　專 業(yè)： </p><p>　　學生姓名： 學 號:

2、 </p><p>　　起迄日期： 2010年11月 日~2010年12月 日</p><p>　　指導教師： </p><p>　　教研室主任： </p><p>　　化工原理課程設計任務書</p>&l

3、t;p>　　化工原理課程設計任務書</p><p><b>　　課程設計說明書</b></p><p>　　設計名稱 化工原理課程設計 </p><p>　　設計題目 水吸收氨過程填料吸收塔設計</p><p>　　設計時間 </p><

4、p>　　系 別 食品科學系 </p><p>　　專 業(yè) </p><p>　　班 級 </p><p>　　姓 名 </p><p>　　指導教

5、師 </p><p>　　年 月 日</p><p>　　化工原理課程設計說明書</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一.設計方案簡介 …………………………………………………………………………… 1</p>

6、<p>　　二.設計計算 ………………………………………………………………………………… 2</p><p>　?。ㄒ唬┰O計方案的確定 …………………………………………………………………… 2</p><p>　?。ǘ┨盍系倪x擇 ………………………………………………………………………… 2</p><p>　?。ㄈ┗A(chǔ)物性數(shù)據(jù) ……………………

7、………………………………………………… 2</p><p>　　1.液相物性數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………… 2</p><p>　　2.氣相物性數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………… 2</p><p>　　3.氣液相平衡數(shù)據(jù) ……………………………………………………………………… 2</p>

8、<p>　　（四）物料衡算 …………………………………………………………………………… 3</p><p>　?。ㄎ澹┨盍纤墓に嚦叽绲暮馑?………………………………………………………… 3</p><p>　　1.塔徑計算 ……………………………………………………………………………… 3</p><p>　　2.填料層高度計算 ……………………………

9、………………………………………… 4</p><p>　?。┨盍蠈訅航涤嬎?…………………………………………………………………… 6</p><p>　?。ㄆ撸┮后w分布器簡要設計 ……………………………………………………………… 6</p><p>　　1.液體分布器的選型 …………………………………………………………………… 6</p>&l

10、t;p>　　2.分布點密度計算 ……………………………………………………………………… 7</p><p>　　3.布液計算 ……………………………………………………………………………… 7</p><p>　?。ò耍┯嬎憬Y(jié)果列表 ……………………………………………………………………… 8</p><p>　　三．設計體會 ……………………………………………

11、…………………………………… 8</p><p>　　四．參考文獻 ………………………………………………………………………………… 8</p><p><b>　　一、設計方案簡介：</b></p><p>　　塔設備是化工、石油化工、生物化工、制藥等生產(chǎn)過程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設備，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。

12、</p><p>　　板式塔內(nèi)設置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過板上的液層，進行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級接觸逆流操作過程。</p><p>　　填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上流動，氣液兩相密切接觸進行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流

13、操作過程。</p><p>　　工業(yè)上，塔設備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過程。蒸餾過程多選用板式塔，而吸收過程多選用填料塔。</p><p>　　本次題目要求設計一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣?；旌蠚怏w的處理量為341310m3/h，其中含氨為5%（體積分數(shù)），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.12%（體積分數(shù)）。采用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。</p&

14、gt;<p><b>　?、挪僮鳁l件：</b></p><p><b>　?、俨僮鲏毫Γ撼?lt;/b></p><p><b>　　②操作溫度：20℃</b></p><p>　?、厶盍项愋停哼x用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。</p><p>　　④每年按300天

15、計，每天24小時連續(xù)運行。</p><p><b>　?、輳S址：天津地區(qū)。</b></p><p><b>　?、圃O計要求：</b></p><p>　　①吸收塔的物料衡算；</p><p>　?、谖账墓に嚦叽缭O計；</p><p>　?、厶盍蠈訅航档挠嬎?；</p&

16、gt;<p>　?、芤后w分布器簡要設計；</p><p>　?、堇L制吸收塔繪制吸收塔計算結(jié)果列表；</p><p>　?、迣υO計過程的評述和有關(guān)問題的討論。</p><p><b>　?、窃O計基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　20℃下氨在水中的溶解度系數(shù)為。二、設計計算：</p><

17、p>　?。ㄒ唬┰O計方案的確定</p><p>　　用水吸收屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?lt;/p><p><b>　?。ǘ┨盍系倪x擇</b></p><p>　　對于水吸收的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料

18、的綜合性能較好，故此選用聚丙烯階梯環(huán)填料。</p><p><b>　?。ㄈ┗A(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1.液相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，20℃時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p><b

19、>　　密度為 </b></p><p><b>　　粘度為 </b></p><p><b>　　表面張力為 </b></p><p>　　在水中的擴散系數(shù)為 </p><p><b>　　2.氣相物性數(shù)據(jù)</b></p><p&g

20、t;　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為</p><p>　　混合氣體的平均密度為</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得20℃空氣的粘度為</p><p>　　查手冊并計算得在空氣中的擴散系數(shù)為</p><p><b>　　3.氣液相平衡數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由題目

21、已經(jīng)20℃下氨在水中溶解度系數(shù)為</p><p>　　則常壓下20℃時在水中的亨利系數(shù)為</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p><b>　?。ㄋ模┪锪虾馑?lt;/b></p><p><b>　　進塔氣相摩爾比為</b></p><p

22、><b>　　出塔氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　進塔惰性氣體流量為</b></p><p>　　該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計算，即</p><p>　　對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為</p><p>　　由題意知，操作液氣比為</p

23、><p>　?。ㄎ澹┨盍纤墓に嚦叽绲挠嬎?lt;/p><p><b>　　1.塔徑計算</b></p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。</p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量為</b></p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算，即</p&

24、gt;<p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標為</p><p><b>　　查通用關(guān)聯(lián)圖得</b></p><p>　　查散裝填料泛點填料因子平均值表得</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　由 </b>&l

25、t;/p><p><b>　　圓整塔徑，取</b></p><p><b>　　泛點率校核：</b></p><p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p><b

26、>　　取最小潤濕速率為</b></p><p>　　查常用散裝填料的特性參數(shù)表得</p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。</p><p><b>　　2.填料層高度計算</b></p><p><b>　　脫吸因數(shù)為</b></p><p>

27、;<b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算：</p><p>　　查常見材質(zhì)的臨界便面張力值表得</p><p><b>　　液體質(zhì)量通量為</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計算：</p><p>&

28、lt;b>　　氣體質(zhì)量通量為</b></p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計算：</p><p>　　由 ，查常見填料的形狀系數(shù)表得</p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　由 ，得</b></p><p><b&

29、gt;　　則 </b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　設計取填料層高度為</b></p><p>　　查表得，對于階梯環(huán)填料，</p><p><b

30、>　　取 ，則</b></p><p>　　計算得填料層高度為3000mm，故不需分段。</p><p>　?。┨盍蠈訅航涤嬎?lt;/p><p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降</p><p><b>　　橫坐標為</b></p><p>　　查散裝填料壓降填料

31、因子平均值表得</p><p><b>　　縱坐標為</b></p><p>　　查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得</p><p><b>　　填料層壓降為</b></p><p>　　（七）液體分布器簡要設計</p><p>　　1.液體分布器的選型</p><p&

32、gt;　　該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液體分布器</p><p><b>　　2.分布點密度計算</b></p><p>　　按Eckert建議值，時，噴淋點密度為，因該塔液相負荷較大，設計取噴淋點密度為</p><p><b>　　布液點數(shù)為</b></p><p>　　按

33、分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。設計結(jié)果為：二級槽共設七道，在槽面開孔，槽寬度為80mm，槽高度為210mm，兩槽中心矩為160mm。分布點采用三角形排列，實際設計布點數(shù)為n=340點，布液點示意圖如下圖所示</p><p>　　槽式液體分布器二級槽的布液點示意圖</p><p><b>　　3.布液計算</b></p><p>

34、<b>　　由 </b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　設計取</b></p><p><b>　?。ò耍┯嬎憬Y(jié)果列表</b></p><p><b>　　三、設計體會</b></p&

35、gt;<p>　　計算時，首先要對設計任務要求及其工藝流程進行分析，再準確設計計算過程，進而對設備進行選型，最后用簡潔的語言、清晰的圖表來表達設計思路和設計結(jié)果。并對設計結(jié)果進行反復核算，而且要結(jié)合實際兼顧技術(shù)上的先進性、可行性以及經(jīng)濟上的合理性進行選型。</p><p>　　通過對本課程的設計，我對填料吸收的工藝流程、設備有了更深一步的了解，對填料吸收的計算有了進一步掌握。在動手查閱資料文獻的過程

36、中我不僅學到了很多專業(yè)知識，而且懂得了如何進行課程設計，如何充分運用周圍的學習資源。本次課程設計中所用到的眾多直接或間接的知識與經(jīng)驗使我受益匪淺，為我今后的學習與工作打下了堅實的基礎(chǔ)。</p><p><b>　　四、參考文獻</b></p><p>　　1.陳敏恒，叢德茲等. 化工原理(上、下冊)(第二版). 北京：化學工業(yè)出版社，2000</p>&