化工原理设计(水吸收氨填料吸收塔设计)

2013级过程装备与控制专业《化工原理》课程设计说明书题目：水吸收氨填料塔的设计姓名：张超班级：过控2班指导老师：丁文捷学号：12013243762完成时间：2015年12月10日目录1、设计任务书 (4)2、主要设备设计计算和说明水吸收氨的工艺流程 (5)基础数据 (5)物料衡算 (6)确定塔径和相关参数 (9)计算填料层高度 (11)计算填料层压降 (16)混合气体和吸收剂入口管径的计算 (16)填料塔主要内件和附属设备选型 (17)3工艺设计计算结果汇总表 (18)后记 (19)参考文献 (19)一、设计任务书○1设计题目水吸收氨填料塔设计○2设计条件1、气体混合物成分：空气和氨；2、氨的含量：6％（体积）；3、混合气体流量： 5000m3/h；4、操作温度：293K；5、混合气体压力：101.3KPa；6、回收率： 99.0％。

○3设计要求1、完成填料塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型；2、绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图；3、编写设计说明书。

二、水吸收氨气的工艺流程○1吸收剂水要循环使用吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。

所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。

水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。

出于经济上的考虑，水一定要循环使用，因此设计时必须考虑吸收与解吸的组合操作。

为了保证氨气的回收率，宜采用气-液逆流操作吸收流程。

为使水溶剂循环使用，并充分回收解吸的氨气，采用减压解吸。

○2填料的选择 阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。

由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。

锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的间隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。

《化工原理》课程设计——水吸收氨气填料塔设计学院专业班级姓名学号指导教师2012年12月11 日设计任务书水吸收氨气填料塔设计（一）设计题目试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。

混合气体的处理量为____3200____m3/h，其中含氨为____8%____（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。

要求：①塔顶排放气体中含氨低于____0.04%____（体积分数）；（二）操作条件（1）操作压力：常压（2）操作温度：20℃（3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定（三）填料类型聚丙烯阶梯环吸收填料塔（四）设计内容（1）设计方案的确定和说明（2）吸收塔的物料衡算；（3）吸收塔的工艺尺寸计算；（4）填料层压降的计算；（5）液体分布器简要设计；（6）绘制液体分布器施工图（7）吸收塔接管尺寸计算；（8）设计参数一览表；（9）绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；（10）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）；（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。

目录前言 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。

第一节填料塔主体设计方案的确定.................................................. 错误!未定义书签。

1.1装置流程的确定 .................................................................................. 错误!未定义书签。

1.2 吸收剂的选择.................................................................................. 错误!未定义书签。

化工原理课程设计-水吸收氨填料吸收塔设计一、背景介绍氨是一种重要的化学制品，用于制造各种类型的化学产品，也可用作氨加热系统的燃料，但它作为强氧化剂挥发到大气中，有害环境，因此必须采取对策进行处理，以保护我们的环境。

水吸收氨填料吸收塔是一种典型的操作过程，通过在塔内部放入一定量的吸收填料，使得氨气更有效地与液体相混合，从而降低氨的挥发率，防止它的溢出。

二、设计目的本设计的目的是设计一种能够有效降低氨气挥发率的水吸收氨填料吸收塔系统。

三、塔结构设计1.水吸收塔的形式：此水吸收塔采用真空反应塔的形式，包括加热装置、塔体及其重要部件。

2.水吸收塔的尺寸：该水吸收塔直径为3m，高度为12m，采用真空式反应塔设计。

3.吸收填料：此设计采用纤维吸收填料，其密度为180 kg/m3，吸附能力0.5％，并选择优质的、耐磨的材料，保证耐久性。

4.液相：选择介质为硝酸钠溶液，介质比重1.1，温度在25℃以下，以确保氨吸收剂的低温稳定性。

5.混合器：采用有效搅拌，减少氨气挥发，氨气完全溶于液体，增加氨气的反应机会，增加吸6.塔内设备：除了加热器，还设有安全阀等设备，以防出现意外。

四、设计步骤1.根据氨吸收水填料吸收塔的工艺特点，研究氨挥发的特性，确定反应条件，估算反应速率和塔的大小及包装密度。

2.确定吸收填料的类型，以保证其对氨气的特性挥发特性。

3.细化设计，考虑塔内混合器及其优势，同时留意水塔设计具体内容，计算安全阀等设备的大小，以及确定塔内设备的位置。

4.确认成本，包括：原材料、安装和实际操作。

五、最终结论本文研究了一套水吸收氨填料吸收塔，设计了其安全阀及其它设备，以及填料的特性，确定了反应条件，估算反应速率，详细设计了塔的形式，尺寸，位置等，通过认真的工作，可以提出设计方案，完成水吸收氨填料吸收塔的设计任务。

《化工原理》课程设计水吸收氨气填料吸收塔设计附：设计任务书(1) 设计题目年处理量为吨氨气吸收塔设计试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2600m3/h，其中含空气为94%，氨气为6%（体积分数，下同）。

要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%，采用清水进行吸收，吸收塔的用量为最小用量的 1.5 倍【20℃氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3·kPa)】(2) 工艺操作条件①操作平均压力：常压；②操作温度：t=20℃；③每年生产时间：7200h；④填料类型选用：聚丙烯阶梯环填料；规格：DN50（3）设计任务1.填料吸收塔的物料衡算；2.填料吸收塔的工艺尺寸设计与计算；3.填料吸收塔有关附属设备的设计和选型；4.绘制吸收系统的工艺流程图；5.编写设计说明书；6.对设计过程的评述和有关问题的讨论。

目录0. 前言 (5)1. 设计方案简述 (5)1.1 设计任务的意义 (5)1.2 设计结果 (5)2. 工艺流程简图及说明 (7)3. 工艺计算及主体设备设计 (8)3.1 液相物性数据 (8)3.2 气相物性数据 (8)3.3 物料计算 (8)3.4 平衡曲线方程及吸收剂用量的选择 (9)3.5 塔径的计算 (10)3.6 填料层高度的计算 (11)3.7 填料层压降计算 (14)4. 附属设备计算及选型 (15)4.1 液体分布器简要设计 (15)4.2 填料支承装置 (15)4.3 填料压紧装置 (15)4.4 液体再分布装置 (16)4.5 塔顶除沫装置 (16)4.6 塔附属高度及塔总高的计算 (16)4.7 填料塔接管尺寸算 (17)4.8 基础物性数据 (17)5. 计算结果概要 (18)6．对本设计的评述 (19)7. 附图 (20)7.1 工艺流程图 (20)7.2 主体设备装配图 (20)8.参考文献 (21)0. 前言在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。

化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)目录第1节前言31.1填料塔的主体结构与特点31.2填料塔的设计任务及步骤31.3填料塔设计条件及操作条件4第2节精馏塔主体设计方案的确定42.1装置流程的确定42.2吸收剂的选择52.3填料的类型与选择52.3.1填料种类的选择52.3.2填料规格的选择52.3.3填料材质的选择62.4基础物性数据62.4.1液相物性数据62.4.2气相物性数据72.4.3气液相平衡数据72.4.4物料横算8第3节填料塔工艺尺寸的计算93.1塔径的计算93.2填料层高度的计算及分段113.2.1传质单元数的计算113.2.2传质单元高度的计算113.2.3填料层的分段143.3填料层压降的计算14第4节填料塔内件的类型及设计154.1塔内件类型154.2塔内件的设计164.2.1液体分布器设计的基本要求：164.2.2液体分布器布液能力的计算16注：171.填料塔设计结果一览表 (17)2.填料塔设计数据一览 (18)3.参考文献 (19)4.后记及其他 (19)附件一：塔设备流程图20附件二：塔设备设计图20表索引表 21工业常用吸收剂 (5)表 22 常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值 (6)图索引图 11 填料塔结构图 (3)图 31 Eckert图 (15)第1节前言1.1填料塔的主体结构与特点结构图错误!文档中没有指定样式的文字。

1所示：图错误!文档中没有指定样式的文字。

1 填料塔结构图填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以她特别适用于处理量小，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。

液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。

因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。

1.2填料塔的设计任务及步骤设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。

一、設計任務書(一)設計題目試設計一座填料吸收塔，用於脫除混於空氣中的氨氣。

混合氣體的處理量為1000 m3/h，其中含氨氣為8％（體積分數），要求塔頂排放氣體中含氨低於0.02％（體積分數），採用清水進行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。

（20℃氨在水中的溶解度係數為H＝0.725kmol/（m3.kPa）(二)操作條件1.操作壓力為常壓，操作溫度20℃.2.填料類型選用聚丙烯階梯環填料，填料規格自選。

3.工作日取每年300天，每天24小時連續進行。

(三)設計內容1.吸收塔的物料衡算；2.吸收塔的工藝尺寸計算；3.填料層壓降的計算；4.吸收塔接管尺寸計算；5.吸收塔設計條件圖；6.對設計過程的評述和有關問題的討論。

二、設計方案(一)流程圖及流程說明該填料塔中，氨氣和空氣混合後，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。

經吸收後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。

(二)填料及吸收劑的選擇該過程處理量不大，所用的塔直徑不會太大，可選用25×12.5×1.4聚丙烯階梯環塔填料，其主要性能參數如下：比表面積at ：22332/mm空隙率ε：0.90濕填料因數Φ：1172m-填料常數 A:0.204 K：1.75見下圖：根據所要處理的混合氣體，可採用水為吸收劑，其廉價易得，物理化學性能穩定，選擇性好，符合吸收過程對吸收劑的基本要求。

三、工藝計算(一)基礎物性數據1.液相物性數據3998.2(/)L kg m ρ= 6100410() 3.6(/)L Pa s kg m h μ-=⨯⋅= 272.6(d y n /c )940896(/)L m k g h σ== 931.7610(/)L D m s -=⨯2. 氣相物性數據 混合氣體平均密度：31.166(/)v kg m ρ=c σ=427680(2/kg h )空氣黏度：51.8110()0.065(/)v Pa s kg m h μ-=⨯⋅=273K ，101.3Kpa.氨氣在空氣中擴散係數：200.17(/)D ms =(二)物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成20℃，101.3Kpa 下氨氣在水中的溶解度係數 30.725/H kmol m kpa = 998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯進塔氣相摩爾比： 10.080.087010.08Y ==- 出塔氣相摩爾比：20.00020.00020010.0002Y ==- 對於純溶劑吸收過程，進塔液相組成：20X =混合氣體流量 ：1100027341.59629322.4V ⨯==⨯ kmol/h 進塔惰性氣體流量： 41.596(10.08)38.268V =⨯-= kmol/h吸收過程屬於低濃度吸收，平衡關係為直線，最小液氣比可按下式計算：12min 120.08700.0002000.752(0.0870/0.754)0e Y Y L V x X --⎛⎫=== ⎪--⎝⎭ 11e Y x m =取操作液氣比為最小液氣比的1.5倍，可得吸收劑用量為：0.75238.268 1.543.166/L Kmol h =⨯⨯=根據全塔物料衡算式:()()()121212120.08700.0002000.07700.752 1.5V Y Y L X X V Y Y X LX L -=---=+==⨯液氣比 ： 43.166180.6661000 1.166l v W W ⨯==⨯ (三)塔徑的計算1.塔徑的計算考慮到填料塔內塔的壓力降,塔的操作壓力為101.3KPa()()()()33330.08170.922928.04/101.31028.0410 1.166/8.314527320998.2/v L M Kg Kmol PM Kg m RT Kg m ρρ-=⨯+⨯=⨯⨯⨯∴===⨯+=液体密度可以近似取为採用貝恩----霍夫泛點關聯式:112480.23lg f t v v L L L v L u a W A K g W ρρμρρε⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦即()20.231184223 1.166lg () 1.0049.81998.20.90 1.1660.204 1.750.666998.20.476f u ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎛⎫=-⨯⨯ ⎪⎝⎭=- 3.017/f u m s = ()0.50.85f u u =-取泛點率為0.6. 即 0.60.6 3.017 1.810/f u u m s ==⨯=()4410000.4423.14 1.8103600s V D m u ⨯===π⨯⨯ 圓整後取 ()()0.4400D m mm ==2.泛點率校核：210003600 2.212/0.7850.4u m s ==⨯ 2.2120.7333.017F u u ==（在0.5到0.85範圍之間） 3.填料規格校核： 40016825D d ==> 4.液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅=23223/t a m m = 所以得32min min ()0.0822317.84/()W t U L a m m h =⋅=⨯=⋅263220.78543.16618998.2 6.17510/()0.7850.4hL U D m m h =⋅⨯⨯==⨯⋅⨯ min U U >故滿足最小噴淋密度的要求.(四)填料層高度計算1.傳質單元高度計算273K ，101.3kpa 下，氨氣在空氣中的擴散係數20.17(/)o D cm s =.由3/2000V p T D D p T ⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭,則 293K ，101.3kpa 下，氨氣在空氣中的擴散係數20.189(/)v D cm s =293K ，101.3kpa 下，氨氣在水中的擴散係數()921.7610/L D m s -=⨯ (查化工原理附錄)*110.7540.07700.0581Y mX ==⨯=*220Y mX ==脫吸因數為：0.7540.6680.752 1.5mV S L ===⨯ 氣相總傳質單元數為：()*12*221ln 11OG Y Y N S S S Y Y ⎡⎤-=-+⎢⎥--⎣⎦=()10.08700ln 10.6680.66810.6680.0002000-⎡⎤-+⎢⎥--⎣⎦ =14.992氣相總傳質單元高度採用修正的恩田關聯式計算：0.050.20.10.752221exp 1.45w c L t L L t L t L L L t L a U a U U a a a g σσμρσρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪⎪=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎩⎭液體品質通量為：22243.166186186.21/()0.7850.7850.4L L W U Kg m h D ⨯===⋅⨯⨯ 氣體品質通量為：2221000 1.1669283.44/()0.7850.7850.4v v W U Kg m h D ⨯===⋅⨯⨯ 故20.750.10.052820.24276806186.216186.212231exp{ 1.45()()()940896223 3.6998.2 1.27106186.21()}998.29408962230.2476w t a a -⨯=--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=氣膜吸收係數：10.7310.74340.2379283.440.0652230.1891036000.2372230.0658.3142931.1660.189103600 0.1273V V t V G t V V V U a D k a D RT μμρ--⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⨯⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭= 液膜吸收係數:211323121833290.00956186.21 3.6 3.6 1.27100.00950.2476223 3.6998.2998.2 1.761036000.3037(/)L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=查表得ψ=1.35 故1.1G G W K a K a ψ==0.1273⨯0.2476⨯223⨯ 1.11.35=9.778()3/Kmol m h kpa ⋅⋅ 0.4L L W K a K a ψ==0.3037⨯0.2476⨯223⨯0.41.35=18.907()3/kmol m h kpa f =fu u =0.733>0.5 以下公式為修正計算公式：1.419.50.5G G f u K a K a u ⎡⎤⎛⎫'⎢⎥=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ ()()1.4319.50.2339.77821.864/Kmol m h kpa ⎡⎤=+⨯⨯⎣⎦=⋅⋅2.219.50.5L L f u K a K a u ⎡⎤⎛⎫⎢⎥'=+- ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦ ()()2.2319.50.23318.90726.194/kmol m h kpa =+⨯⨯=。

填料吸收塔设计任务书1 设计题目试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。

混合气体的处理量为____4300____m3/h，其中含氨为____6%____（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。

要求：①塔顶排放气体中含氨低于___0.04%_____（体积分数）；2 操作条件2.1 操作压力常压2.2 操作温度20℃3 填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选4 设计内容4.1设计方案的选择及流程说明4.2工艺计算4.3主要设备尺寸计算(1) 塔径的确定(2) 填料层的高度计算(3) 总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.4 辅助设备选型与计算4.5 设计结果汇总4.6 设计评述5设计基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3*kPa).目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2填料的选择 (2)2. 工艺计算 (2)2.1 基础物性数据 (2)2.1.1液相物性的数据 (1)2.1.2气相物性的数据 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (3)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (3)2.2.1 塔径的计算 (4)2.2.2 填料层高度计算 (5)2.2.3 填料层压降计算 (6)2.2.4 液体分布器简要设计 (7)3. 辅助设备的计算及选型 (8)3.1 填料支承设备 (8)3.2填料压紧装置 (8)3.3液体再分布装置 (8)4. 设计一览表 (9)5. 后记 (10)6. 参考文献 (10)7. 主要符号说明 (10)8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）1．.设计方案简介1．1设计方案的确定1．1．1装置流程的确定：用水吸收NH3属高溶解度的吸收过程，为提高传质效率和分离效率，所以，本实验选用逆流吸收流程。

1．1．2吸收剂的选择对填料吸收塔，其吸收装置的流程主要有逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、多塔串联操作和串联-并联混合操作。

化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计
(1)
化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计
一、选择填料
本设计所选用的填料为塔形环状填料，其主要优点在于能够提高氨气
与水接触的时间和接触面积，从而提高吸收效率。

其次，填料的表面
积大，对氨气的吸附强度较高。

二、计算填料高度
根据质量平衡公式，吸收塔中氨气的质量=进入氨气的质量-出口氨气
的质量-吸收氨气的质量。

结合我们所设计的填料种类和工艺流程，可
以得到计算填料高度的公式：
θ=（W/N） ln [(C0-C)/(Co-Ct)]
其中，W是空气中氨气的质量流量，单位为kg/h；N是塔形环状填料每立方米的比表面积，单位为m²/m³；C0是氨气从入口口进入吸收器的
浓度，单位为mg/Nm³；Ct是出口处氨气的平均浓度，单位为mg/Nm³；
C是入口处水的浓度，单位为mg/L。

三、塔的直径
根据经验公式可得：填料在瞬间液晶表面液流速等于液降的经验公式。

v=1.2/(μ)½ (ΔP/ρ) ¼
其中，v是液体在塔体内部的平均流速，单位为m/s；μ是液体的粘度，单位为Pa*s；ΔP是液体在塔体内产生的液降，单位为Pa；ρ是液体
的密度，单位为kg/m³。

四、结论
经过以上各个方面的计算和分析，我们得到了适合本工艺流程，并且
具有高效的填料塔高度及塔直径，使本工艺流程吸收效率达到最优化
程度。

我们所选用的填料塔设计方案具有成本低、效率高及运行稳定
等特点，非常符合实际工序的需要。

水吸收氨填料吸收塔设计1 题目含氨为5%的混合气体, 处理量为500m3/h, 尾气中含氨低于0.02%,采用清水进行吸收, 吸收剂的用量为最小用量的1.5倍. (均为体积分数).,2 设计任务和操作条件:(1)操作压力常压。

(2)操作温度 20℃(3)年工作300天,每天24小时运行.3 填料类型 聚丙烯阶梯环填料,规格自选.4 设计内容(1)吸收塔的物料衡算(2)填料层压降的计算(3)液体分布器的简单设计(4)吸收塔塔体工艺尺寸的计算(5)绘制分布器施工图(6)对本设计进行评述5 基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为0.725Kmol/( m3. kpa)一吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。

二物料计算(l). 进塔混合气中各组分的量取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝ 500（）×＝ 20.80kmol／h混合气中氨量＝20.80×0.543 ＝1.129 kmol／h ＝ 19.2kg／h混合气中空气量＝20.80-1.129 = 19.671kmol／h＝570.5kg／h (2)．混合气进出塔的（物质的量）组成==0.05430;（3）．混合气进出塔（物质的量比）组成Y1==0.0574Y2=(1-)=0.0574×=0.0002296(以塔顶排放气体中氨含量0.02%计)三 平衡曲线方程查表知:20℃时,氨在水中的亨利系数E=277.3Kpa;m = = = 2.737故操作线方程为:Y=2.737X.吸收剂(水)的用量Ls由操作线方程知:当Y1＝0.0574时,X1*=0.021,计算最小吸收剂用量=19.671×＝53.77 kmol／h取安全系数为1.5，则Ls＝1.5×53.77＝80.65kmol／h = 1451.7kg/h依物料衡算式塔底吸收液浓度= 19.671×= 0.014四塔径计算塔底气液负荷大，依塔底条件(混合气20℃)，101.325kPa图1 通用压降关联图（1）.采用Eckert通用关联图法(图1)计算泛点气速①有关数据计算塔底混合气流量V`S＝570.5＋19.2＝589.7kg／h吸收液流量L`＝1451.7kg／h进塔混合气密度＝×＝1.206kg／(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度＝998.2kg/吸收液黏度＝1.005 mP a·s经比较，选DN38mm聚丙烯阶梯环。

最终版_化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)水吸收氨课程设计目录第一节前言 (5)1.1填料塔的主体结构与特点 (5)1.2填料塔的设计任务及步骤 (5)1.3填料塔设计条件及操作条件 (5)第二节精馏塔主体设计方案的确定 (6)2.1装置流程的确定 (6)2.2 吸收剂的选择 (6)2.3填料的类型与选择 (6)2.3.1填料种类的选择 (6)2.3.2填料规格的选择 (6)2.3.3填料材质的选择 (7)2.4 基础物性数据 (7)2.4.1液相物性数据 (7)2.4.2气相物性数据 (7)2.4.3气液相平衡数据 (8)2.4.4物料横算 (8)第三节填料塔工艺尺寸的计算 (9)3.1 塔径的计算 (9)3.2 填料层高度的计算及分段 (10)3.2.1传质单元数的计算 (10)3.2.3填料层的分段 (12)3.3 填料层压降的计算 (13)第四节填料塔内件的类型及设计 (13)4.1 塔内件类型 (13)4.2 塔内件的设计 (13)4.2.1液体分布器设计的基本要求： (13)4.2.2液体分布器布液能力的计算 (14)注：141填料塔设计结果一览表 (14)2 填料塔设计数据一览 (14)3 参考文献 164 后记及其他 (16)附件一：塔设备流程图 (17)附件二：塔设备设计图 (17)化工学院关于专业课程设计的有关要求（草案）专业课程设计是学生学完专业基础课及专业课之后，进一步学习工程设计的基础知识，培养学生工程设计能力的重要教学环节，也是学生综合运用相关课程知识，联系生产实际，完成以单元操作为主的一次工程设计的实践。

为了加强我院本科学生专业课程设计这一重要实践教学环节的规范化管理，保证专业课程设计工作有序进行及教学质量，特制定专业课程设计的有关要求并请遵照执行。

一、选题要求选题应以单元操作的典型设备为对象，进行单元操作过程中相关的设备与工艺设计，尽量从科研和生产实际中选题。

化工原理课程设计水吸收氨填料吸收塔设计-V1化工原理课程设计——水吸收氨填料吸收塔设计化工生产中，氨气是一种常见的化学气体，亦是一种毒性气体。

为了保证生产安全，常常需要使用填料吸收塔对氨气进行处理。

本次化工原理课程设计的主题是水吸收氨填料吸收塔设计，下面将从设计的流程、填料选择、设备选型及操作控制方面进行详细阐述。

一、设计流程1.确定设计要求：包括氨气的进入浓度、出口浓度、进入流量、处理效率要求等。

2.确定填料种类：选择适合水吸收氨的填料种类。

3.塔体设计：根据进入流量和处理效率要求计算出塔体高度，以及塔体的内径和壁厚。

4.设备选型：根据填料种类和塔体设计的要求选型。

5.操作控制：确定运行参数和控制策略等。

二、填料选择1.氨气水解和物理吸收的填料：骨炭、石英、聚丙烯、陶瓷、活性炭等。

2.氨气化学吸收的填料：硫酸铵、硝酸铵、硫酸钙、硝酸钙、硫酸钠等。

综合考虑吸附容积、吸附速度、吸附效率、化学稳定性等因素，本设计选择硝酸铵作为填料。

三、设备选型1.填料吸收塔：根据设计要求和填料种类选择适合的填料吸收塔。

2.进气风机：根据进气流量和风阻要求选型。

3.冷却器：为了防止氨气过热，常常需要在进入填料吸收塔前，在氨气进风口处安装冷却器。

四、操作控制1.进气速度：进气速度过快会导致氨气不能充分吸收，进气速度过慢则会影响处理效率。

一般控制在0.5-1.5m/s。

2.水位控制：为了保证填料的湿润度，需要控制水的流量和水位。

3.塔体温度控制：为了保证填料吸收效率，需要控制塔体温度，一般保持在20-35℃。

4.出口浓度控制：通过调节水的流量和塔体内填料的密度，控制出口浓度。

结语：本次化工原理课程设计通过设计流程、填料选择、设备选型及操作控制方面的详细阐述，较为全面地介绍了水吸收氨填料吸收塔的设计过程。

对于化工领域的实践和专业知识积累具有一定的参考价值。

一.设计方案简介用水吸收氨气为提高传质效率，选用逆流吸收流程。

对于水吸收氨气的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。

在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用聚丙烯阶梯环填料。

[1][2]50N D 二．工艺计算1.基础物性数据1.1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。

[1][3]由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下：密度为 3997.05/L kg m ρ=粘度为 30.894910 3.2/()L Pa S kg m h μ-=⨯⋅=⋅表面张力为 271.9/931824/L dyn cm kg h σ==氨气在水中的扩散系数为 628.53210/L D m h -=⨯1.2.气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为0.05170.952928.4Vm i i M y M ==⨯+⨯=∑混合气体的平均密度为3101.328.41.161/8.314298Vm Vm PM kg m RT ρ⨯===⨯混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为0.066/()V kg m h μ=⋅查手册得氨气在空气中的扩散系数为20.0698/V D m h=1.3相平衡数据由手册查得，常压下25℃时氨气在水中的亨利系数为[1]99.78E kPa=相平衡常数为99.780.985101.3E m P ===溶解度系数为3997.050.555/()99.7818.02LSH kmol kPa m EM ρ===⋅⨯1.4物料衡算进塔气相摩尔比为1110.050.0526110.05y Y y ===--出塔气相摩尔比为2220.00020.0002110.0002y Y y ===--进塔惰性气相流量为1500273(10.05)58.28/22.427325V kmol h =⨯-=+该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即12min 12(/Y Y LV Y m X -=-对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为20X =min 0.05260.0002(0.9810.0526/0.9850L V -==-取操作液气比为min 2.0()L L V V =2.00.981 1.962LV=⨯=1.96258.28114.35/L kmol h=⨯=1212()()V Y Y L X X -=-158.28(0.05260.0002)0.0267114.35X -==2.填料塔的工艺尺寸的计算2.1.采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为1500 1.1611741.5/V w kg h=⨯=液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即114.3518.022060.59/L w kg h =⨯=Eckert 通用关联图的横坐标为0.50.52060.59 1.161()(0.04031741.5997.05V L V L w w ρρ==查图5-21得20.20.19V F F L Lu g ρφψμρ=查表5-11得1127F m φ-= 3.55/F u m s ===取 0.70.7 3.55 2.485/F u u m s ==⨯=由0.462D m ===圆整塔径，取 。

课程设计-水吸收氨过程填料吸收塔的设计《水吸收氨过程填料吸收塔的设计》
水吸收氨过程填料吸收塔是在聚乙烯（PVC）凝胶沉淀的基础上改进后的填料式吸收塔。

它在吸收过程中利用水来吸收产气量较大的烟气中的氨离子。

该填料有一定的弹性及
磁性，可以吸附氨离子，使它们上升到分离区，并且具有抗结块和抗碳块的能力。

本工程
的设计对提高烟气吸收效率，减少废气排放至大气中，及其他环境污染方面具有重要意义。

水吸收氨过程填料吸收塔的设计关键包括塔身尺寸的计算和内部填料的选择、放置位
置的确定等。

首先，根据工艺需要计算出塔身的尺寸，一般情况下，吸收塔的最小内径及最大高度
应符合国家行业标准。

其次，根据吸收塔的安装位置、管道系统结构和新鲜气流速度等条件，选择最佳的填料材料以满足水吸收氨过程的要求。

具体来说，吸收塔内部装设填料应
符合下列要求：研磨流变性能好、不易突然结块、匹配反应表面润湿性；吸附氨效率高；
在热激发下抗崩解及煅烧的能力强；检漏及回收方便，粒径均匀；具有较低的比表面积及
混合均匀性好。

最后，根据实际情况适当确定吸收塔内填料的层次布置、层高及孔径和高度，以使填料具有更好的吸附效果。

总之，水吸收氨过程填料吸收塔的设计考虑许多复杂因素，重点需要考虑填料内部及
外式两方面因素，以保证最佳的烟气吸收效果。

在设计过程中，把数学模型应用到实际中，设计出工艺技术指标最佳的水吸收氨过程填料吸收塔，对于环保方面具有重要意义。

水吸收氨气过程填料吸收塔的设计一、水吸收氨气过程水吸收氨气是一种常见的空气污染治理方法，其主要原理是利用水溶液与氨气发生化学反应，将其转化为无害的物质。

具体过程如下：1. 水溶液与氨气接触：将水溶液喷淋到填料层中，使其与上升的废气充分接触。

2. 化学反应：在接触过程中，水溶液中的OH-离子与NH3分子发生反应，生成NH4+离子。

反应式如下：NH3 + H2O → NH4+ + OH-3. 吸收效果：通过不断喷淋和填料层的作用，废气中的NH3被逐渐吸收，并转化为无害物质。

二、填料吸收塔的设计填料吸收塔是实现水吸收氨气过程的主要设备之一。

其设计需要考虑以下几个方面：1. 填料选择：填料是实现废气和水溶液接触的关键因素之一。

常见的填料有环形塔环、球形塞、波纹板等。

选择合适的填料可以提高吸收效率和降低能耗。

2. 填料层数：填料层数的多少直接影响吸收效果，一般情况下填料层数越多，吸收效果越好。

但是填料层数过多会增加设备高度和造价，需要根据实际情况进行设计。

3. 喷淋方式：喷淋方式也是影响吸收效率的重要因素。

常见的喷淋方式有顶部喷淋、侧面喷淋、中心喷淋等。

不同的喷淋方式适用于不同的填料和气体流量。

4. 水溶液浓度：水溶液浓度对吸收效率也有很大影响。

一般情况下，水溶液浓度在5%~10%之间较为合适，超过10%会增加能耗和造价。

5. 设备尺寸：填料吸收塔的尺寸需要根据废气流量、水溶液流量和吸收效率等因素进行计算。

一般情况下，设备高度在5~15m之间，直径在1~3m之间。

三、总结水吸收氨气过程是一种有效的空气污染治理方法，在填料吸收塔设计中需要考虑填料选择、填料层数、喷淋方式、水溶液浓度和设备尺寸等因素。

通过合理的设计和操作，可以实现高效的氨气吸收和空气治理效果。