1、徐州工程學院化工原理課程設計說明書設計題目 水吸收氨過程填料吸收塔設計 學生姓名 指導老師 學 院 專業班級 學 號 完成時間 目 錄第一節 前言31.1填料塔的設計任務及步驟31.2填料塔設計條件及操作條件3第二節 精餾塔主體設計方案的確定32.1裝置流程的確定32.2 吸收劑的選擇32.3填料的類型與選擇32.3.1 填料種類的選擇42.3.2 填料規格的選擇42.3.3 填料材質的選擇42.4 基礎物性數據42.4.1 液相物性數據42.4.2 氣相物性數據52.4.3 物料橫算5第三節 填料塔工藝尺寸的計算63.1 塔徑的計算63.2 填料層高度的計算及分段73.2.1 傳質單元數的計

2、算73. 填料層的分段93.3 填料層壓降的計算9第四節填料塔內件的類型及設計104.1 塔內件類型104.2 塔內件的設計10附件一：塔設備流程圖1214第一節 前言1.1 填料塔的設計任務及步驟設計任務：用水吸收空氣中混有的氨氣。 設計步驟：（1）根據設計任務和工藝要求，確定設計方案;（2）針對物系及分離要求，選擇適宜填料；（3）確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸（考慮噴淋密度）；（4）計算塔高、及填料層的壓降；（5）塔內件設計。1.2 填料塔設計條件及操作條件1. 氣體混合物成分：空氣和氨2. 空氣中氨的含量: 5.0%（體積分數)，要求塔頂排放氣體中含氨低于0.02%;）3. 混合氣體流量

3、6000m3/h4. 操作溫度293K5. 混合氣體壓力101.3KPa6. 采用清水為吸收劑，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。7. 填料類型：采用聚丙烯鮑爾環填料第二節 精餾塔主體設計方案的確定2.1 裝置流程的確定本次設計采用逆流操作：氣相自塔低進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特點是：傳質平均推動力大，傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業生產中多采用逆流操作。2.2 吸收劑的選擇因為用水做吸收劑，故采用純溶劑。2.3填料的類型與選擇填料的種類很多，根據裝填方式的不同，可分為散裝填料和規整填料兩大類。2.3.1 填料種類的選擇本次采用散裝填料。散裝填

4、料根據結構特點不同，又可分為環形填料、鞍形填料、環鞍形填料及球形填料等。鮑爾環是目前應用較廣的填料之一，本次選用鮑爾環。2.3.2 填料規格的選擇工業塔常用的散裝填料主要有Dn16Dn25Dn38 Dn76等幾種規格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定。常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值D/d的推薦值列于。表3-1填料種類D/d的推薦值拉西環D/d2030鞍環D/d15鮑爾環D/d1015階梯環D/d>8環矩鞍D/d>8

5、2.3.3 填料材質的選擇工業上，填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類聚丙烯填料在低溫（低于0度）時具有冷脆性，在低于0度的條件下使用要慎重，可選耐低溫性能良好的聚氯乙烯填料。綜合以上：選擇塑料鮑爾環散裝填料 Dn502.4 基礎物性數據2.4.1 液相物性數據對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。由手冊查得 20 水的有關物性數據如下：1. 2. 3. 表面張力為:4. 5. 6. 2.4.2 氣相物性數據1. 混合氣體的平均摩爾質量為 (2-1)2. 混合氣體的平均密度由 (2-2)R=8.314 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊得20時，空氣的黏度注： 1

6、1Pa.s=1kg/m.s2.4.3 物料橫算1. 進塔氣相摩爾比為 (2-5) 2. 出他氣相摩爾比為 (2-6) 3. 進塔惰性氣體流量: (2-7) 因為該吸收過程為低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比按下式計算。即： (2-8)因為是純溶劑吸收過程，進塔液相組成所以 選擇操作液氣比為 （2-9）L=1.2676356×234.599=297.3860441kmol/h因為V(Y1-Y2)=L(X1-X2) X1第三節 填料塔工藝尺寸的計算填料塔工藝尺寸的計算包括塔徑的計算、填料能高度的計算及分段3.1 塔徑的計算1. 空塔氣速的確定泛點氣速法對于散裝填料，其泛點率的經驗值u

7、/u=0.50.85貝恩（Bain）霍根（Hougen）關聯式 ，即：=A-K （3-1）即： 所以：/9.81（100/0.917）（1.1836/998.2）=0.246053756 UF=3.974574742m/s其中：泛點氣速，m/s;g 重力加速度，9.81m/s，WL=5358.89572/h WV=7056.6kg/hA=0.0942； K=1.75；取u=0.7 =2.78220m/s （3-2） 圓整塔徑后 D=0.8m1. 泛點速率校核： m/s 則在允許范圍內2. 根據填料規格校核：D/d=800/50=16根據表3-1符合3. 液體噴淋密度的校核：(1) 填料塔的液體

8、噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量。(2) 最小潤濕速率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率。 （3-3） （3-4）經過以上校驗，填料塔直徑設計為D=800mm 合理。3.2 填料層高度的計算及分段 （3-5） （3-6） 3.2.1 傳質單元數的計算用對數平均推動力法求傳質單元數 （3-7） （3-8） = =0.0068953.2.2 質單元高度的計算氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算： （3-9）即：w/t =0.37404748液體質量通量為： =WL/0.785×0.8×0

9、.8=10666.5918kg/(h)氣體質量通量為： =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(h)氣膜吸收系數由下式計算： （3-10） =0.152159029kmol/(h kpa)液膜吸收數據由下式計算： (3-11）=0.566130072m/h因為0.15215×0.3740×1.451.1×100 =8.565021kmol/(m3 h kpa) （3-12） =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13） =24.56912/h因為： =0.8346所以需要

10、用以下式進行校正： （3-14） =19.5(0.699990.5)1.4 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa) （3-15） =1 2.6 (0.69990.5)2.2 24.569123=26.42106/h （3-16） =1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210) =9.038478 kmol/(m3 h kpa) （3-17） =234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64=0.491182 m （3-18）=0.491182×9

11、.160434=4.501360m,得 =1.4×4.501=6.30m3. 填料層的分段對于鮑爾環散裝填料的分段高度推薦值為h/D=510。h=5×80010×800=48 m計算得填料層高度為7000mm，故不需分段3.3 填料層壓降的計算取 Eckert (通用壓降關聯圖)；將操作氣速(2.8886m/s) 代替縱坐標中的查表，DG50mm塑料鮑爾環的壓降填料因子125代替縱坐標中的則縱標值為：=0.1652 (3-19) 橫坐標為： =0.02606 (3-20)查圖得 981Pa/m (3-21)全塔填料層壓降 =981×7=6867 Pa至此

12、，吸收塔的物科衡算、塔徑、填料層高度及填料層壓降均已算出。第四節 填料塔內件的類型及設計4.1 塔內件類型填料塔的內件主要有填料支撐裝置、填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等。合理的選擇和設計塔內件，對保證填料塔的正常操作及優良的傳質性能十分重要。4.2 塔內件的設計液體分布器設計的基本要求：（1）液體分布均勻（2）操作彈性大（3）自由截面積大（4）其他液體分布器布液能力的計算 （1）重力型液體分布器布液能力計算 （2）壓力型液體分布器布液能力計算1填料塔設計結果一覽表塔徑0.8m填料層高度7m 填料規格50mm鮑爾環操作液氣比1.2676356 1.7倍最小液氣比校正液體流速2.

13、78220/s壓降6867 Pa惰性氣體流量234.599kmol/h2 填料塔設計數據一覽E亨利系數， 氣體的粘度，1.73=6228 平衡常數 0.7532 水的密度和液體的密度之比 1 重力加速度， 9.81 =1.27 分別為氣體和液體的密度，1.1836；998.2； =5358.89572/h =7056.6kg/h分別為氣體和液體的質量流量氣相總體積傳質系數， 填料層高度， 塔截面積，氣相總傳質單元高度， 氣相總傳質單元數以分壓差表示推動力的總傳質系數，單位體積填料的潤濕面積 100 91.7%以分壓差表示推動力的氣膜傳質系數，溶解度系數，0.725以摩爾濃度差表示推動力的液摩爾

14、傳質系數，氣體常數，氨氣在空氣中中的擴散系數及氨氣在水中的擴散系數; 液體質量通量為： =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(h)氣體質量通量為： =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(h)3 參考文獻1 夏清.化工原理（下）M. 天津:天津大學出版社, 2021 .2 賈紹義,柴誠敬. 化工原理課程設計M. 天津:天津大學出版社, 2021 .3 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, 4 周軍.張秋利 化工AutoCAD制圖應用基礎 。北京. 化學工業出版社。附件一：

15、塔設備流程圖附件二：塔設備設計圖水吸收氨填料吸收塔工藝設計圖09.6.509.6.5 教師見習報告總結期待已久的見習已經結束了，在龍巖三中高中部見習聽課，雖然只是短短的兩個星期，但感觸還是蠻深的，以前作為一名學生坐在課室聽課，和現在作為一名準教師坐在課室聽課是完全不同的感受，感覺自己學到了一些在平時課堂上學不到的東西。在這里，我獲得的不僅是經驗上的收獲，更多是教學管理，課堂教學等的理念，以及他們帶給我的種種思考。教育見習實踐過程：聽課。教育見習的主要目的是讓學生在指導教師的引導下，觀摩教師上課方法、技巧等。聽課是教育見習的主要內容。我院規定在一周的見習中需完成至少6課的見習任務。我在教師的安排

16、指導下，分別對高一、高二物理專業課型為主，其他課型齊頭的方式，積極主動的完成了聽課任務，收到良好的效果。我聽的第一節課是高二（8）班，這是一個平衡班，水平不如實驗班高。在上課前。科任老師已經跟我說了這個班的紀律是比較差的，而且成績也不是很好。在我聽課期間，確實有幾個學生在課堂上說話，但是我發現了一個有趣的現象，這個現象我在往后的幾個班都發現了，就是絕大部分的學生的學習熱情都好高漲，積極舉手發言，積極參與課堂活動。我跟老師們提起這個現象的時候，科任老師就跟我說，一個班里不可能所有的學生都能全神貫注地聽完一節課，所以作為一名教師，應該想辦法吸引學生的注意力，調動的積極性，比如可以以小組為單位，以搶

17、答計分的形式調動學生的積極性，這樣課堂氣氛就會活躍起來了。在為期兩周的見習工作中，我真的有很大的感觸，我第一次感受到自己已經從一名學生向一名教師靠近，走在校園里，每當有學生叫我一聲老師，我在感到無比自豪的同時，還感受到了自己的責任。見習工作結束了，我要回到學校繼續我的學習了，但是我會好好記住我從*中學學到的一切，并應用于我的專業學習中去。一、教學管理理念 在龍巖三中，從領導階層到一位普通的科任老師，都秉承以學生為主體的宗旨進行學校的管理，進行教學工作的開展。作為一個課程改革的示范學校，一個教育實驗基地。這所學校鼓勵著老師做各種研究，各種改革。每個班主任都有著自己的管理經驗與管理宗旨。

18、有了這種思想的自由，自然這里也就充滿著探索與嘗試，從而有所創造與進步。在我見習的班集體中，班主任對他的學生說：“我要讓你們成為學習型的管理者，也是管理型的學習者。”這樣一句簡單的話，讓我感到這里老師進行班級管理的良苦用心。他們關心的不只是學生的學習，更多的是從一個完整的人的概念出發，去培養學生多方面的素質。二、教學理念 在見習期間，借著錄課的機會，我聽了很多的市級，校級的公開棵，還有理科實驗班的課。在這些課堂上，讓我看到教學改革正在悄然進行，有意識的老師正在努力體會“以學生為主體”的課堂模式。學生的創造也逐步成為教師追求的教學效果。其次，這里的老師也都在適應著多媒體教學，信息化教學，

19、使得課堂更加生動，資源更加豐富，學生獲取學習資源的渠道也就更多。盡管，這種教學理念、教學模式的推廣仍然有很長的路，但似乎也并不遙遠，相信，這股改革的浪潮會給教育領域帶來很大的沖擊。 三、實際工作經驗 在上面，是我在這所學校感受最深刻，也是認為最有意義的收獲。實際工作經驗上，由于在指導老師的指導下，也獲取了許多。 在班主任工作上，我認識到了一個老師的表率作用是很大的，學生時刻看老師，作為一個老師，應該從自己嚴格要求，并影響感染學生。這就要求師生之間的相互交流必須是貼心的，也是帶有希望的。見習期間，班主任老師教給了我許多的班級管理經驗。我想這些經驗是寶貴的，更為寶貴的是老師的主動精神。在他的言談中，看出一個老師對于班級管理的深度認識。所以我想：一個好的班主任不應只是從學習上給學生幫助，而是從一種“管理”的角度上去讓班級受益，讓班級體的每個成員成長。 教學工作上，由于指導老師的認真指導，我較好地完成了教學任務。同時，與合作伙伴一同對各種教學模式進行了探討，嘗試。盡管，有的時候沒