1、課程設計任務書一、設計題目：水吸收氨氣過程填料吸收塔的設計；試設計一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空氣中的氨氣。混合氣體的處理量為2600m3/h，其中含氨為7%（體積分數），混合氣體的進料溫度為25。要求：氨氣的回收率達到98%。（20氨在水中的溶解度系數為H0.725kmol/（m3.kPa）二、工藝操作條件：（1）操作平均壓力 常壓（2）操作溫度 : t=20 （3）吸收劑用量為最小用量的倍數自己確定（4）選用填料類型及規格自選。三、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

2、體分布器施工圖（7）吸收塔接管尺寸計算； （8）設計參數一覽表；（9）繪制生產工藝流程圖（A4號圖紙）； （10）繪制吸收塔設計條件圖（A4號圖紙）； （11）對設計過程的評述和有關問題的討論。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 12.1 基礎物性數據12.1.1液相物性的數據 12.1.2氣相物性的數據 12.1.3氣液相平衡數據 12.1.4 物料衡算 12.2 填料塔的工藝尺寸的計算22.2.1 塔徑的計算 22.2.2 填料層高度計算 32.2.3 填料層壓降計算 62.2.4 液體分布器簡要設計73. 輔助設備的計算及選型 8 3.1

3、填料支承設備 83.2填料壓緊裝置 83.3液體再分布裝置84. 設計一覽表 95. 后記96. 參考文獻97. 主要符號說明108. 附圖（工藝流程簡圖、主體設備設計條件圖）121. 設計方案簡介1.1設計方案的確定該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經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。經吸收后的混合氣體由塔頂排除，吸收了氨氣的水 由填料塔的下端流出。1.2填料的選擇金屬環矩鞍選用50×40×1.0的金屬環矩鞍填料，其主要參數如下：比表面積at：74.9 空隙率：0.96濕填料因子： 填料常數 A:0.06225 K：1.752

4、. 工藝計算2.1 基礎物性數據2.1.1液相物性的數據 2.1.2氣相物性的數據混合氣體平均密度：=427680()空氣黏度：2.1.3氣液相平衡數據273K，101.3Kpa.氨氣在空氣中擴散系數：2.1.4 物料衡算20，101.3Kpa下氨氣在水中的溶解度系數 進塔氣相摩爾比： 出塔氣相摩爾比： 對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成：混合氣體流量 ： kmol/h進塔惰性氣體流量: kmol/h吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按下式計算：取操作液氣比為最小液氣比的1.5倍，可得吸收劑用量為：根據全塔物料衡算式:V(Y1-Y2)=L(X1-X2)液氣比 ： 2.2 填料塔

5、的工藝尺寸的計算2.2.1 塔徑的計算采用貝恩-霍夫泛點關聯式:即取泛點率為0.6，即圓整后取 泛點率校核：（在允許的范圍內）填料規格校核： 液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：所以 經以上校核可知，填料塔直徑選用合理。2.2.2 填料層高度計算查表知， 0，101.3 下，在空氣中的擴散系數由，則293，101.3下，在空氣中的擴散系數為液相擴散系數液體質量通量為氣體質量通量為 脫吸因數為氣相總傳質單元數為：氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算：查表知，所以，氣膜吸收系數由下式計算：液膜吸收系數由下式計算：查表得：則由 得，則 由 由 設計取填料層高度為：查表：對于環矩鞍填料，計算得填

6、料高度為6000mm，故不需分段。2.2.3 填料層壓降計算采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降橫坐標為：查表得：縱坐標為：查圖，得填料層壓降為：2.2.4 液體分布器簡要設計2.2.4.1 液體分布器簡的類型該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液體分布器。槽式液體分布器2.2.4.2 分布密度的計算為了使液體初始分布均勻，原則上應增加單位面積上的噴淋點數。但是，由于結構的限制，不可能將噴淋點設計得很多。根據Eckert建議，當時。則總布液孔數為： 取補液孔數為：48點布液計算：由 取，則 取有計算得，設計布液點數為48點，直徑為4mm3. 輔助設備的計算及選型3.1 填料

7、支承設備填料支承結構用于支承塔內填料及其所持有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強度以支承填料的重量;提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此產生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易裝卸等。常用填料支承板有柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。駝峰支撐3.2 填料壓緊裝置為保持操作中填料床層為一高度恒定的固定床，從而保持均勻一致的空隙結構。使操作正常，穩定，在填料安裝后在其上方要安裝填料壓緊裝置。這樣可以防止在高壓降，瞬時負荷波動等情況下填料床層發生松動和跳動。填料床層限位器適用于除脆性易碎材質填料以外的填料（如金屬、塑料填料）。本次設計的填料是金

8、屬環矩鞍，所以選擇填料床層限位器。駝峰支撐3.3 液體再分布裝置在離填料頂面一定距離處，噴淋的液體便開始向塔壁偏流，然后沿塔壁下流，塔中心處填料的不到好的潤濕，形成所謂的“干錐體”的不正常現象，減少了氣液兩相的有效接觸面積。因此每隔一定的距離設置液體再分布裝置，以克服此現象。由于填料塔層高度為6米，所以不需要液體再分布器4. 設計一覽表吸收塔類型金屬環矩鞍吸收填料塔混合氣體處理量（m3/h）2600塔徑D（m）0.6填料層高度Z（m）6氣相總傳質單元高度（m）0.5305氣相總傳質單元數8.790泛點氣速（m/s）4.940泛點率0.6壓降（pa）207.6操作壓力（kpa）101.3操作溫度

9、（）20填料直徑（mm）25孔隙率0.96填料比表面積a(/m3)74.9填料常數A0.06225填料常數K1.755. 后記在課程設計過程中,我加深了對課本知識的認識，也鞏固了所學到的知識。此次課程設計按照設計任務書、指導書、技術條件的要求進行。在設計過程中，我通過跟同學之間相互討論與向老師提問，整體設計基本滿足使用要求，但是在設計指導過程中也發現一些問題，發現自己基礎知識不牢固，需加強學習，擴大知識面的廣度。另外，我通過這次的課程設計，我對從填料塔設計方案到填料塔設計的基本過程的設計方法、步驟、思路、有一定的了解與認識。6. 參考文獻1 大連理工大學等化工容器與設計手冊北京：化學工業出版社

10、，1989*2 陳敏恒等化工原理北京：化學工業出版社，20043 匡國柱，史啟才等化工單元過程及設備課程設計北京：化學工業出社，20024 華南理工大學化工原理教研室著化工過程及設備設計M廣州: 華南理工大學出版社, 1986.5 賈紹義,柴誠敬. 化工原理課程設計M. 天津:天津大學出版社, 2002.7. 主要符號說明填料層的有效傳質比表面積（m²/m³）填料層的潤滑比表面積m²/m³吸收因數;無因次填料直徑，mm；填料當量直徑，mm擴散系數，m²/s； 塔徑亨利系數，KPa重力加速度，kg/(m².h)溶解度系數，kmol /(m³.KPa)氣相總傳質單元高度，m氣膜吸收系數, kmol /(m³.s.KPa)氣相總傳質系數，無因次氣膜吸收系數, kmol /(m³.s.KPa)氣體通用常數，8.314kJ/(kmol.K)解吸因子溫度，0C空塔速度，m/s液泛速度，m/s惰性氣體流量，kmol/h混合氣體體積流量，m3/h混合氣體流量，kmol/h是吸收液量 kmol/h填料因子， m-1吸收劑用量