水吸收氨气填料吸收塔的课程设计doc

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  成都信息工程学院环境工程原理课程设计题目: 水吸收氨过程填料吸收塔的设计    班级:     环工          姓名:      陈琳瑛          指导教师: 羊依金   评审教师:       完成日期:                 第一章前言、设计任务设计一座填料吸收塔用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为mh其中含氨要求塔顶排放气体中含氨低于。采用清水进行吸收吸收剂的用量为最小量的倍。、操作条件a)操作压力 常压b)操作温度 ℃填料类型和规格均自选、工作日每年天每天小时连续运行、厂址成都地区第二章设计方案的确定装置流程的确定本次设计采用逆流操作:气相自塔底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。吸收剂的选择吸收剂又叫溶剂吸收过程是依靠气体在吸收剂中的溶解来实现的因此选择良好的吸收剂是吸收过程的重要一环。选择吸收剂的基本要求:吸收剂应具有较大溶解度以提高吸收速率减少吸收剂用量降低输送与再生的能耗。选择性好吸收剂对混合气体的溶质要有良好的吸收能力而对其它组分不吸收或吸收甚微。以提高吸收速率减小吸收剂用量。操作温度下吸收剂的蒸汽压要低以为离开吸收设备的气体往往被吸收剂所饱和吸收剂的挥发度愈大则在吸收和再生过程中吸收剂损失愈大。粘度要低以利于传质与输送有利于气液接触提高吸收速率。具有较好的化学稳定性及热稳定性以减少吸收剂的降解和变质尤其在使用化学吸收剂时。其它所选用的吸收剂还应满足无毒性无腐蚀性不易燃易爆不发泡冰点低廉价易得以及化学性质稳定等要求。因为用水做吸收剂故采用纯溶剂。填料的选择 填料层填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。填料层是塔实现气、液接触的主要部位。填料的主要作用是:①填料层内空隙体积所占比例很大填料间隙形成不规则的弯曲通道气体通过时可达到很高的湍动程度②单位体积填料层内提供很大的固体表面液体分布于填料表面呈膜状流下增大了气、液之间的接触面积。填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求又要使设备投资和操作费用最低。 填料种类的选择填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选择填料既要满足生产工艺的要求又要使设备投资和操作费用较低。填料种类的选择要考虑分离工艺的要求通常考虑以下几个方面:()传质效率要高 一般而言规整填料的传质效率高于散装填料()通量要大 在保证具有较高传质效率的前提下应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料()填料层的压降要低()填料抗污堵性能强拆装、检修方便 填料规格的选择填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。()散装填料规格的选择 工业塔常用的散装填料主要有DN、DN、DN、DN、DN等几种规格。同类填料尺寸越小分离效率越高但阻力增加通量减少填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中又会产生液体分布不良及严重的壁流使塔的分离效率降低。因此对塔径与填料尺寸的比值要有一规定一般塔径与填料公称直径的比值Dd应大于。()规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多国内习惯用比表面积表示主要有、、、、、等几种规格同种类型的规整填料其比表面积越大传质效率越高但阻力增加通量减少填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑使所选填料既能满足技术要求又具有经济合理性。应予指出一座填料塔可以选用同种类型同一规格的填料也可选用同种类型不同规格的填料可以选用同种类型的填料也可以选用不同类型的填料有的塔段可选用规整填料而有的塔段可选用散装填料。设计时应灵活掌握根据技术经济统一的原则来选择填料的规格。 填料材质的选择  填料的类型拉西环填料优点:易于制造价格低廉且对它的研究较为充分所以在过去较长的时间内得到了广泛的应用。缺点:由于高径比大堆积时填料间易形成线接触因此液体在填料层流动时常存在严重的沟流和壁流现象。且拉西环填料的内表面润湿率较低因而传质速率也不高阶梯环填料(Stairring)填料的阶梯环结构与鲍尔环填料相似环壁上开有长方形小孔环内有两层交错°的十字形叶片环的高度为直径的一半环的一端成喇叭口形状的翻边。这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高其生产能力可提高约压降则可降低且由于填料间呈多点接触床层均匀较好地避免了沟流现象。阶梯环一般由塑料和金属制成由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料因此获得广泛的应用。鲍尔环填料在拉西环的基础上发展起来的鲍尔环是在的侧壁上开一层或两层长方形小孔小孔的母材并不脱离侧壁而是形成向内弯的叶片。同尺寸的鲍尔环与拉西环虽有相同的比表面积和空隙率但鲍尔环在其侧壁上的小孔可供气液流通使环内壁面充分利用。比之拉西环鲍尔环不仅具有较大的生产能力和较低的压降且分离效率较高沟流现象也大大降低。鲍尔环填料的优良性能使它一直为工业所重视应用十分广泛。可由陶瓷、金属或塑料制成。金属英特洛克斯(Intalox)填料将环形结构与鞍形结构的特点集于一体而形成的一种独特结构的填料具有生产能力大、澳门银河网上娱乐,压降低、液体分布性能好、传质速率高及操作弹性大等优良性能因而获得广泛应用在减压蒸馏中其优势更为显著。网体填料(Wiregauzepackings)上述几种形式的填料属实体填料与之对应的另一类金属丝网制成的填料称为网体填料。网体填料也有多种形式如网环和鞍型网等。优点:因网丝细密填料的空隙很高比表面积很大。由于毛细管作用填料表面润湿性能很好。故网体填料气体阻力小传质速率高。缺点:造价很高故多用于实验室中难分离物系的分离。 规整填料规整填料一般由波纹状的金属网丝或多孔板重叠而成。使用时根据填料塔的结构尺寸叠成圆筒形整块放入塔内或分块拼成圆筒形在塔内砌装。优点:空隙大故生产能力大压降小且因流道规则所以只要液体初始分布均匀则在全塔中分布也均匀因此规整填料几乎无放大效应通常具有很高的传质效率。缺点:造价较高易堵塞难清洗因此工业上一般用于较难分离或分离要求很高的情况。第三章吸收塔的工艺计算基础物性数据液相物性数据 气相物性数据 混合气体平均密度:    空气黏度: KKpa氨气在空气中扩散系数: 物料衡算确定塔顶、塔底的气液流量和组成℃Kpa下氨气在水中的溶解度系数进塔气相摩尔比:出塔气相摩尔比:Y=(–)=对于纯溶剂吸收过程进塔液相组成:混合气体流量 :  V=(*)(*)=kmolh进塔惰性气体流量:V=*(–)=kmolh吸收过程属于底浓度吸收平衡关系为直线最小气液比可按下式计算:取操作气掖比为最小气液比的倍可得吸收剂用量为:L=**=kmolh根据全塔物料衡算式:V*(Y–Y)=L*(X–X)X=V*(Y–Y)LLX=(–)(*)=液气比:WlWv=(*)(*)=塔径的计算塔径的计算考虑到填料塔内塔的压力降,塔的操作压力为采用贝恩霍夫泛点关联式:=取泛点率为 即u=uf=*=msD=*VS(π*u)=×÷(××)=m圆整后取 D=m=mm泛点率校核u=*V÷(π*D)=msuuf=÷=在()之间,所以符合要求填料规格校核根据要求应选择环形填料中的塑料阶梯环由于所选用的塔径为,又根据填料与塔径的对应关系及实际操作要求,区尺寸为的塑料阶梯环,此填料规格如下:公称直径:   孔隙率:比表面积a: 填料因子: 填料常数A:所以有Dd==,即符合要求见下图:液体喷淋密度校核最小的喷淋密度     t=

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