水吸收氨气填料塔设计
前言
在近代工业的发展中，塔设备已成为一个非常重要的单元设备，广泛应用于炼油、化工、制药等过程工业上，对吸收、蒸馏和洗涤有着不可或缺的作用。它性能的优劣、技术水平的高低直接影响到产品的质量、产量、回收率、经济效益等各个方面。所以研究新型的的塔设备和强化气液两相传质过程及工业生产有着重要的意义。
塔设备主要可分为两种：板式塔和填料塔。板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。但总的来说，工业生产中因为处理量大所以还是以板式塔为主。而对于填料塔，一般都是用于小量原料的处理。但是在近些年来，人们对填料塔进行了大量的研究，却得了突破性的进展，目前应用规模的填料塔最大直径可达14~20m，突破了仅限于小塔的传统观念，并在现代化工生产中得到更为普遍的应用。对于新型的填料塔来说，它还具有以下几个优点：
（1）生产能力大，在需要大理论技术的分离过程中能耗小，可以更容易满足经济的应用热泵得要求。
（2）分离效率高
（3）压降小
（4）操作弹性大
（5）持液量小
利用填料塔去分离化工过程中的产物或者处理工业生产中对环境有害的污染物已越来越普遍，而且也趋于主流，对人们的日常生过也起着非常大的作用。在使用填料塔进行分离物质时，必须事先对整个填料塔进行系统的计算与设计。结合能效、操作条件、经济等方面去考虑。充分了解到填料塔中个部分的物料情况和工作效益。使整个填料塔分离过程能符合安全、环保、节能和高效益，能真正用于工业生产中。
氨是工业生产中一种极为重要的生产原料，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。但这种极为重要的化工原料却对人的生命有着严重的危害，如果在工业生产中操作有失误，会威胁这生产人员的性命安全。
氨是一种碱性物质，它对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。急性轻度中毒：流泪、畏光、视物模糊、眼结膜充血。高浓度蒸气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，导致明显的炎症并可能发生水肿、上皮组织破坏、角膜混浊和虹膜发炎。轻度病例一般会缓解，严重病例可能会长期持续，并发生持续性水肿、疤痕、永久性混浊、眼睛膨出、白内障、眼睑和眼球粘连及失明等并发症。多次或持续接触氨会导致结膜炎。
轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、喉痛、发音嘶哑。氨进入气管、支气管会引起咳嗽、咯痰、痰内有血。严重时可咯血及肺水肿，呼吸困难、咯白色或血
性泡沫痰，双肺布满大、中水泡音。患者有咽灼痛、咳嗽、咳痰或咯血、胸闷和胸骨后疼痛等。
严重吸入中毒可出现喉头水肿、声门狭窄以及呼吸道粘膜脱落，可造成气管阻塞，引起窒息。吸入高浓度的氨可直接影响肺毛细血管通透性而引起肺水肿，可诱发惊厥、抽搐、嗜睡、昏迷等意识障碍。个别病人吸入极浓的氨气可发生呼吸心跳停止。
所以，在有关氨的工业生产中为了避免含有氨的工业废气直接排入空气中，造成大气污染，影响人们的生命健康，必须要对含有氨的工业废气进行吸收处理后才能排放。一般的生产氨的工厂中，都有尾气处理这一关键步骤。对于吸收尾气后得到的氨溶液可以把氨解吸重新再利用，或者制造成氨水，作为其他工业生产中的原料。
在氨气吸收中，因为氨在水中的溶解体积比是1:700,。溶解度非常的大，而水又是廉价易得的物质，所以利用水来吸收氨气是一个符合经济效益和产物预算的方法。在本章得课程设计的过程中，就是研究和设计水吸收氨气的吸收塔。
1水吸收氨气填料塔的设计条件及方案说明
1.1任务及操作条件
①混合气体（空气、NH3）处理量：2800m/h；
②进塔混合气体中含NH310%（体积分数），温度25℃；
③进塔吸收剂：清水，温度：25℃
④塔顶排放气体中NH3的含量0.04%
⑤操作压力为常压：101.3Pa，操作温度：20℃
1.2吸收填料塔的简介及各装置作用
填料塔的塔身为直立圆筒，顶部有封头，封口焊接有排气管，用于吸收后的气体排放，底部装有进料口和支承板，用于固定塔身。塔身里堆放有填料，对于塔径大的吸收塔可在塔身焊接有手孔或人孔，便于对塔内安装和清洗。
填料塔塔身内装有填料支撑装置，用于支撑塔内的填料，而且保证气液两相能顺利通过。塔内的液体进口处装有液体分布器，这样能使液体在填料均匀分布，可以增大填料的湿润表面积，提高分离效率。填料层每隔一定高度都安装液体再分装置，用于减小壁流现象。液体分布器上方通常安装有除沫装置，用于除去出口气流中的因气流过大造成液沫夹带的液滴。在填料层上方安装有填料压板，它能防止高压降、瞬时负荷波动等情况下，填料层发生松动或跳动。
本课程设计是利用清水来吸收混合在空气中的氨气。混合气体从塔下方的进气口进入，清水由塔上方的进液口处进入，两相在通过填料层时，相互作用，发生传质。最终经过吸收后的气体由塔顶的排气口排出，含有大量氨组分的水则有塔底流出。
1.3填料的选择
从整个填料塔的装置来看，塔填料是填料塔的核心构件，是气液两相进行热和质交换的场所，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面。塔填料的性质决定了填料塔的操作，只有优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成高效率，低成本的填料塔。所以，塔填料选择得合适与否是能否设计出一个好填料塔的关键性因素。
在现代工业中，塔填料一般可分为两大类：规整填料和散堆填料。在材质上又有金属填料、陶瓷填料和朔料填料。一般在选择填料时要从它们的传质效率、通量、填料层的压降和价格等方面来综合考虑，而且填料规格（公称尺寸或比表面积）要符合填料塔的要求，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D/d应大于8。
规整填料虽然是空隙大、生产能力大、压降小但是由于它造价较高，而且易堵塞、难清洗，所以没有特殊生产要求就不常用。对于散堆填料中，常用的有拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍形填料。拉西环易生产且很廉价，但是经常使液体存在严重的沟流和壁流，造成传质效率不高。鲍尔环是对拉西环进行改良得到的，它的气通量比拉西环增加50%以上，传质效率提高30%左右，而阶梯环是比鲍尔环更进一步改良所得到的，是目前所使用的环形填料中最为优良的一种，而弧鞍填料堆积时易发生叠合，降低传质效率，不作首选。
对于陶瓷填料来说它有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，但是它质脆，容易压碎。而金属填料的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，但是容易腐蚀，造价比较高。塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在100°C以下使用。而且质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎。
综合所有塔填料的优缺点比较和经济效益对比，本次课程设计所选取的塔填料为朔料阶梯环，材质为聚丙烯，外径为50mm。
2吸收塔工艺计算
2.1基础物性参数及计算 2.1.1液相物性参数
在吸收氨气过程中，使用清水作为吸收剂，且操作温度在20℃，所以查阅《化工物性数据手册》[4]得出：
密度：ρ=998.23kg/m 3 粘度：L μ=1.0050mPa -s 表面张力：L σ=72.88mN/m
氨气在水中的扩散系数：D L =1.76?10-9m 2/s -1
2.1.2气相物性参数计算
混合气体的平均摩尔质量：=M —
0.1×17+0.9×29=27.8g/mol ∵PV=NRT ∴摩尔体积V mol =P
RT
即平均密度为：
ρ
—
===RT P V M M —
293
314.810013.1108.276
3-????=1.156kg/m 3 2.1.3物料衡算
查阅物性手册[4]可知道20℃时，氨气的亨利系数是：E=76.99kPa 所以相平衡常数m=
p E =3
.10199
.76=0.76 即系统相平衡关系为：Y*=0.76X X*=76
.0Y
已知：Y 1=0.111 Y 2=0.0004 X 2=0 所以X 1=
76.01Y =76
.0111
.0=0.146 进塔前混合气体氨组分的摩尔比：Y 1=
111y y -=1
.011
.0-=0.111 出塔气氨组分的摩尔比：Y2=
221y y -=0004
.010004
.0-=0.0004
混合气体的摩尔流量=
RT QP V Q mol =
=293
314.83
.1012800??kmol/h=116.44kmol/h 即惰性气体的摩尔流量V=116.44×0.9=104.79kmol/h 所以最小液气比（
V
L
）min =2*121X X Y Y --=0146.00004.0111.0--=0.758
取实际液气比为最小液气比的2倍得：
V L =2(V
L
)min=2×0.758=1.516 即可以求出实际液体摩尔流量：
L=1.516×V=1.516×104.79=158.86kmol/h
求得真实液体摩尔流量，进行全塔物料衡算：
V(Y 1－Y 2)=L(X 1－X 2) 所以：X 1=
221)(X L Y Y V +-=086
.158)
0004.0111.0(79.104+-? 求得实际吸收后的摩尔比为：X 1=0.073
2.2填料塔工艺尺寸计算 2.2.1填料塔塔径计算
由上述的计算已得出混合气体的平均摩尔质量：—
M =27.8g/mol 所以气体的质量流量W G =Q ·—
ρ=2800×1.156kg/h=3236.8kg/h
因为氨气的相对分子质量与水的相差很小，且水吸收氨气后，氨气在水中的摩尔
比也很小，所以吸收后的液体平均摩尔质量可视为水的摩尔质量: M=18g/mol 密度：L ρ=998.23kg/m3
即液体的质量流量W L =L ·M=158.86×18kg/h=2859.51kg/h 已知贝恩-霍根的泛点关联式：
lg ???
?????????? ?????? ???????
??2.032
L L G f
a g u μρρε=A －1.758
141???
?
??????? ??L G G L W W ρρ 其中：a —填料的比表面积 ε—填料的孔隙率
A — 取决于填料的常数
a=114.2m 2/m 3 ε=0.927 A=0.204
所以：lg ???????????2
.032L L G f a g u μρρε=0.204－1.75×8
141
23.998156.18.323651.2859??
?
????
?? ?? 计算得：lg ???????????2
.032L L G f a g u μρρε=－0.5247
即
L
L
G f g a u ρεμρ32
.02=10-0.49=0.2987
所以： 2f
u =0.2987×2
3L
G L
a g μρρε 即 f u =2
3005.1156.12.11423
.998927.081.92987.0?????=4.202m/s
取泛点气速的0.8倍作为填料塔的操作气速 得到操作气速 u=0.8f u =0.8×4.202=3.362m/s 又因为填料塔径D=
u
V S
π4 s V =2800÷3600=0.778m 3/s 所以 D=
u
V s π4=362.314.3778
.04??=0.5429m
将计算值取圆整得到实际塔径： D=0.6m
实际气体流速：u=2
6.0785.036002800
??=2.75m/s 所以泛点率校核=
%100202
.475.2%100?=?f u u =65.4%（在符合范围内） 因为填料的公称直径为50mm ，即(L w )min =0.08
U min =(L w )min ·a=0.08×114.2=9.136 U=
2
26
.0785.023.99855
.2573785.0??=D L h =10.14＞9.136 600÷50=12＞8
经过校核，填料塔直径选用0.6m 是合适的。
所以塔的总截面积S=4
2
D π=3.14÷4×26.0=0.2826m 2
2.2.2填料层的高度计算
由前述可知塔内液相和气相的物性：
L ρ=998.23kg/m 3 G ρ=1.156kg/m 3 L μ=1.005mPa ·s G μ=1.81×10-5Pa ·s L σ=72.88mN/m
又因为气相的扩散系数用麦克斯韦尔——吉利兰公式[1]求得 G D =
2
1231312
35
-103559.4???
? ??+?
??? ??+?B A B
A b
B bA M M M M v v p T =
2
1
2
31312
3
5
-3.29173.29179.298.253.101293
103559.4??? ???+????
? ??+???
=1.791×10-5m 2/s 所以 气相扩散系数：D G =1.791×10-5m 2/s 液相扩散系：D L =1.76×10-9m 2/s
气液两相的流率为
L U =
S W L =3600
0.28262859.51
?kg/m 2·s=2.811kg/m 2·s G U =
S W G =0.2826
3600 1.156
2800??kg/m 2·s=3.182kg/m 2·s 采用修正的恩田传质系数关联式：
k G =0.2371.13
1
7
.0ψρμμ
??? ?
?????? ??????
? ??RT aD D a U G G G G G
G
查表可知:a=114.2m2/m3 =ψ 1.45 σ=33
所以： k G =????
? ???????
??
?????3
1
5-5
-7
.05-10791.1156.110
81.11081.12.114182.3237.0 1.15
-45.1314.829310791.12.114????
? ?
???? =0.237×170.27×0.9862×8.396×10-7×1.505 =5.029×10-5(kmol/m 2·s ·kPa) 又填料湿表面积：
??
?????????????????
??? ?????? ?????? ????? ??--=-2.0205.0221.075.045.1exp 1a U g a U a U a a L L
L L L L c w σρρμσσ 因为： 75
.0???
? ??L
c
σ
σ=75
.088.7233??
? ??=0.552
1
.0???
? ??L L
a U μ
=1
.0310005.12.114811.2??? ????-=1.377 05
.022
-?
???
??g a U L L ρ=05
.02281.923.9982.114811.2-???
? ????=1.591
2
.02
?
??
?
??a U L L L σρ=2
.0222.11410288.723.998811.2???
? ?????-=0.249
所以：()[]249.0591.1377.1552.045.1ex p 12.114????--?=w a =40.4(m 2/m)
再采用修正的田恩关联式[1]求液相传质系数
k L =4.03
15
.03
20095.0ψρμρμμ
???
? ?????
? ?????
? ??-L L L L L L
w L
g D a U
=0.0095×????
?
??
??????? ????5
.0-9-3-3
23-1076.123.99810005.110005.14.40811.2
4.03
13
-45.123.99881.910005.1????
? ???? =0.0095×16.86×0.0418×0.0215×1.16 =1.67×10-4(m/s) 所以：
w G Ga a k k ?==5.029×10-5×40.4=2.03×10-3kmol/(m 3·s ·kPa) w L La a k k ?==1.67×10-4×40.4=6.75×10-3(1/s) 又因为
f
u u
=65.4%＞50%，所以需要校正。 Ga f Ga
k u u k ????????
????? ??-+=4
.1,5.05.91=[()]34.11003.25.0654.05.91-??-?+
=3.435×10-3 kmol/(m 3·s ·kPa)
La f La
k u u k ????????
????? ??-+=2
.2,5.06.21=()[]
32.21075.65.0654.06.21-??-?+
=7.04×10-3(1/s)
,,111La
Ga G Hk k a K +=
=
3
31004.772.01
10435.311
--??+
?
=2.047×10-3kmol/(m 3·s ·kPa)
Ω
=Ω=
aP K V
a K V H G Y OG =
2
36
.0785.03.10110047.2360079
.104?????- =0.4967(m)
因为解吸因素：S=86
.15879
.10476.0?=
L mV =0.501
()??
????+---=
S mX Y mX Y S S N OG 22211ln -11
=
()??
????+?-?-?--501.0076.00004.0076.0111.0501.01ln 501.011
=9.888
Z=OG OG N H ?=0.4967×9.888=4.91m
考虑到计算公式的偏差，实际上应取 2.1,?=Z Z =4.91×1.2=5.89m
取Z=6m
已知阶梯环中，15~8=D
h
h max ＜6m
取 h=5D=5×0.6=3m 所以可将填料层分成2段，每段3米，两段填料层之间安装一个液体再分布器。
2.2.3填料层压降计算
埃克特泛点气速关联图如下：
又因为：
5
.0???
? ??L
G G
L
W W
ρρ=5
.023.998156.18.323656.2573?
?
?
???=0.03
查表得：朔料鲍尔环的泛点填料因子：φ=89
2
.02μ
ρψρL
G
f g u Φ=
2.02005.123
.99881.9156
.1189202.4????? =0.162
所以查Eckert 图可知道 Z P /?=155×9.81=1520.5Pa ·m-1 即P ?=1520.5×6=9123.3Pa
3附属设备的设计
3.1液体初始分布器工艺设计
分布点密度计算：
根据Eckert 的建议值[2]可知，当D=750mm 时，喷淋点密度为170点/m 2,D=400mm 时，喷淋点密度为330点/m 2
因为课程所设计的塔径为600mm ，所以可以设喷淋点密度为280点/m 2 即布液数为：
n=280×0.785×0.62≈80
布液计算： 因为：H g n d L s ?=
24
20φπ
且g
p
H L ρ?=
? 所以孔径H
g n L d s
?=
240φπ
取6.0=φ mm H 120=? 则12
.081.926.08014.3360023.99851
.285940????????=
d
=0.0066m =6.6mm
3.2液体再分布器
已知塔径D=0.6m ，填料层高度为6m ，为了避免吸收液在填料层中产生偏流或壁流，所以将填料层分成两段，每段3米，中间安装再分布装置。因为塔径为0.6m ，所以可以选择华兴再分布器。根据花型再分布器的主要尺寸表查[3]的：600mm 的塔径，应选用锥内径为440mm,锥体高度为32mm 的的花型再分布器。直接固定在填料层表面。
3.3除沫、填料支承及压紧装置
丝网除沫器是最常用的除沫器，而且除沫效率高，压降比较在120~250Pa,比较适中。本设计中选用盘型下装式丝网除沫器，厚度为100mm 。 因为通过丝网最大气速:
G
G
L k
u ρρρ-=max 取k=0.2， 156
.1156
.123.9982.0max -?
=u =5.87m/s
取实际气速为最大气速的0.7倍，得：u=max 7.0u =0.7×5.87=4.11m/s 又因为除沫器的直径πu Q D 4=
=3600
14.311.42800
4???=0.49m 圆整为0.5m
所以除沫器的直径为0.5m 。
3.4填料支承及紧压装置
在选择填料支承装置时，一定要满足：
① 有足够的强度和刚度，以支持填料及其所持液体的重量 ② 有足够的开孔率，防止在支承装置处发生液泛。
③ 结构上应有利于气液相的均匀分布，同时不至于产生较大的阻力（一般阻力不大于20Pa ）
④ 结构简单易于加工制造和安装。
因为本次设计的填料塔塔径是600mm ，属于小型塔，所以选择的是栅格形支承装置。选取栅条间距为填料外径的0.8倍，提高栅格的自由截面率，并可预先在栅格板上放铺一层较大尺寸的填料，再放入小尺寸填料。
即栅条的间隔d=0.8×50mm=40mm ，每块栅板宽度为400mm 。以“C ”字型安装支撑梁，栅板统一由人孔安装与拆卸。
填料限定装置主要使填料床保持稳定，防止高气相负荷或负荷变动时填料层发生松动，破坏填料层或造成填料流失。填料限定装置主要分为两种，一种是靠
重力来压紧填料层，称为填压料板，另一种是床层限定板，主要用于陶瓷填料。本次设计采用栅条形压板，栅条间隔为填料直径的0.8倍，即d=0.8×50=40mm ，每平方米1100N 。
4吸收塔高及接管尺寸计算
4.1吸收塔的塔高计算
塔上上部空间高度，可取为1.2m ，液体分布器约为0.8m,液体再分布器的空间高度越为0.9m 。考虑到气相接管所占空间高度，底部空间高度可取1.3米。 假设塔底液相停留时间按3min 考虑，则塔釜液所占空间高度为：
2
6
.0785.0360023.9983
6051.2859?????==
S L h s =0.51m 所以塔附属高度m h 51.03.19.08.02.10++++==4.71m 即总的塔高H=6+4.71=10.71m
4.2液体进料管计算
为了防止流速过大引起管道冲蚀、磨损、震动和噪音，查阅书籍建议液体流速一般为0.5~3m/s,因为该吸收在低浓度下进行，即液体进出口径相同所以选取液体进出口流速为1m/s ， 所以根据公式： u q d v π4=
=1
14.3360023.99851
.28594????=0.032m=32mm 查普通无缝钢管表（GB8163—87），可选用38mm ×3mm 的无缝钢管，
内径为d=38－3×2=32mm
4.3气体进料管计算
已知进气体积为：2800m 3/h
查阅书籍可知气体流速一般为10~30m/s,取气体流速u=20m/s 所以进气管的内径d=
u
q v π4=2014.336002800
4???=0.223m=223mm 查无缝钢管（GB8163—87）表，可选用273mm ×25mm 的无缝钢管,
内径d=273－25×2=223mm 。 对气体流速进行校核： 14
.3223.036002800
442
2,???==
πd q u v =19.92m/s 校核在符合范围内。
5风机和离心泵的计算与选择
5.1离心泵的计算和选择
已知进液管的管内径为32mm ，所以液体的实际流速
2
032.0360014.323.9984
51.2859????=u =0.99m/s Re=
μρdu =310
005.199
.0032.023.998-???=34166.6 查表[5]得无缝钢管的相对粗糙度1.0=ε，相对粗糙度
32
1
.0=
d
ε
=0.00313 已知雷诺数Re=34166.6,
d
ε
=0.00313 所以查得摩擦系数λ=0.026 查表得截止阀全开时阻力系数=ξ0.6， 两个90°的弯头总阻力系数=ξ2×0.75=1.5 设吸入管伸进水里0.3m ，横接管3.5m 所以总管长L=9.51+0.3+3.5=13.31m 即管路的压头损失：
299
.05.16.0032.031.13026.022
2???
? ??++?=???
??+=∑∑u d L H f ξλ=6.33m 对吸液面和喷液面列伯努利方程得：
∑+++=+++f H g
u g p Z H g u g p Z 222
2
222111ρρ
所以： ∑++?=g u H Z H f 22
2=9.51+6.33+81
.9299.02
?m=15.89m
选用IS50－32－125型离心泵，必须汽蚀余量2.0~2.5
因为20℃时，水的饱和蒸汽压
v P =2.335kPa =P 101.3kPa
吸入管长1.3米，接有一个90°的弯头， 即吸入管路的压头损失为：
299
.072.0032.03.1026.022
2,,
???? ??+?=???
? ??+=∑∑u d l H f
ξλ=0.87m
离心泵最大允许安装高度：
87.05.281
.923.99810)335.2-3.101(3,--??=-?--=∑f V H h g P P H ρ允
=6.74m
即离心泵的最大允许安装高度为6.74m ，本设计取安装高度为1.5m 。
5.2风机的计算和选择
选择风机时，要根据所输送气体的性质与风压范围，确定风机的材料和类型，然后根据技术的风量和系统所要求的风压，参照风机样本选用适合的风机型号。在选用风机时风压要把操作条件下的数字换成风机实验操作下得风压H T 。
G
T
T H H ρ2
.1,
=
设风机进口处为截面1-1,，塔底处截面为2-2,，由这两面列伯努利方程可得离心通风机的风压为：
()()∑-+-+-+-=?=212
1221212,2f e T
h u u P P g Z Z W H ρρρρ
由于ρ和()21Z Z -很少，所以可以忽略()21Z Z -ρ，风机的进出口管路很短，所以∑-21f h ρ也可以忽略不计。
即ρ
ρ22)(222212,
u P u P P H T
-Λ=-
-==9123.3－156.1292.192
?=8951.7Pa 所以7.8951156
.12
.1?=
T H =9293.4Pa 根据气体的流量和风压，应选择Y250M －2风机，流量：5532m/3，η=76.2%， 功率W=27kw ，转速2900r 。
6设计—栏表
在本次课程设计中，可让我们大概清楚认识到在工业生产中，塔设备的重要性和设计一个合适的吸收塔大概所需要的步骤，让我们清楚了解到吸收塔中的每个部件和作用，以及每个塔附属装置的选择和计算。
这次的填料塔在开始的选料开始到塔内径，填料层高度的计算以及塔附属装置的计算与选择都参考了大量的书籍和其他专家发表的论文。因为吸收塔的塔径受到填料、液体流量、泛点气速等综合因素的影响，所以在计算出塔径后在校核时曾出现许多问题，最后还是以单一变量法，通过固定其他因素不变，每次改变一个因素来进行调整。最终通过改选填料和调整液气比来计算到合适的塔径。但因为在调整过程中得到泛点气速比较大，导致压降比较大。
在选择选择塔附属装置是，通过塔的填料高度和塔径，然后再把附属装置通过计算和对比在选取，要符合塔的生产要求。
通过这次的课程设计中，我们独立思考和创造思维得到了提高，对工业生产中大概有个印象。而且这次的设计中最重要的就是培养到我们的自学能力和查阅资料的能力。因为在设计塔的过程中，有很多物性资料都是要查阅书籍才能得到，在查阅书籍的过程中，也培养到我们对待事物的耐心和认真细心。在这次的学习任务中，我的各方面能力都有了提升，对化工原料这门课有了一个更深的认识。
8参考文献
[1]匡国柱，史启才.化工单元过程及设备课程设计.北京：化学工业出版社，2001
[2]贾绍义，柴诚敬.化工原理课程设计（典型化工单元操作设备设计）.天津：天津大学出版社，2002
[3]陈均志，李磊.化工原理实验及课程设计.北京：化学工业出版社，2008
[4]刘光启，马连湘，刘杰.化学化工物性数据手册.北京：化学工业出版社，2002
[5]季阳萍.化工制图.北京：化学工业出版社，2008
附录1
化工原理课程设计---水吸收氨气-资料
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计 学院医药化工学院 专业化学工程与工艺 班级 姓名姚 学号 090350== 指导教师蒋赣、严明芳 2011年12月25日
目录 前言 (1) 1. 水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介 (4) 1.1任务及操作条件 (4) 1.2设计案的确定 (4) 1.3填料的选择 (4) 2. 工艺计算 (6) 2.1 基础物性数据 (6) 2.1.1液相物性的数据 (6) 2.1.2气相物性的数据 (6) 2.1.3气液相平衡数据 (6) 2.1.4 物料衡算 (7) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (7) 2.2.1 塔径的计算 (7) 2.2.2 填料层高度计算 (9) 2.2.3 填料层压降计算 (12) 2.2.4 液体分布器简要设计 (13) 3. 辅助设备的计算及选型 (15) 3.1 填料支承设备 (15) 3.2填料压紧装置 (16) 3.3液体再分布装置 (16) 4. 设计一览表 (17) 5. 后记 (18) 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）
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。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类；板式塔和填料塔。以前在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小、性能稳定等特点。因此，填料塔已经被推广到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 综合考察各分离吸收设备中以填料塔为代表，填料塔技术用于各类工业物系的分离,虽然设计的重点在塔体及塔内件等核心部分,但与之相配套的外部工艺和换热系统应视具体的工程特殊性作相应的改进。例如在DMF回收装置的扩产改造项目中,要求利用原常压塔塔顶蒸汽,工艺上可以在常压塔及新增减压塔之间采用双效蒸馏技术,达到降低能耗、提高产量的双重效果，在硝基氯苯分离项目中;改原多塔精馏、两端结晶工艺为单塔精馏、端结晶流程,并对富间硝基氯苯母液进行精馏分离,获得99%以上的间硝基氯苯,既提高产品质量,又取得了降低能耗的技术效果。 过程的优缺点：分离技术就是指在没有化学反应的情况下分离出混合物中特定组分的操作。这种操作包括蒸馏，吸收，解吸，萃取，结晶，吸附，过滤，蒸发，干燥，离子交换和膜分离等。利用分离技术可为社会提供大量的能源，化工产品和环保设备，对国民经济起着重要的作用。为了使1填料塔的设计获得满足分离要
水吸收氨气填料塔设计概述
化工原理课程设计 课程名称: _ 化工原理 设计题目: __水吸收空气中氨填料塔的工艺设计____ 院系: ___化学与生物工程学院__________ 学生姓名: _____王永奇__________ 学号: ____200907117________ 专业班级: __化学工程与工艺093_ 指导教师: ______张玉洁_________
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：水吸收空气中的氨填料塔的工艺设计 二、设计条件 1.生产能力：每小时处理混合气体4500Nm/h； 2.设备型式：填料塔 3.操作压力：101.3KPa 4.操作温度：298K 5.进塔混合气中含氨8%（体积比） 6.氨的回收率为99% 7.每年按330天计，每天24小时连续生产 8.建厂地址：兰州地区 9.要求每米填料的压降都不大于103Pa 三、设计步骤及要求 1. 确定设计方案 （1）流程的选择 （2）初选填料类型 （3）吸收剂的选择 2.查阅物料的物性数据 （1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数 （2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数 （3）氨在水中溶解的相平衡数据 3.物料衡算 （1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成 （2）确定泛点气速和塔径 （3）校核D/d>8～10 （4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。 4.填料层高度计算 5.填料层压降校核
如果不符合上述要求重新进行以上计算 6.填料塔附件的选择 （1）液体分布装置 （2）液体在分布装置 （3）填料支撑装置 （4）气体的入塔分布 7.计算结果列表（见下表） 四、设计成果 1. 设计说明书（A4） （1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录 （2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。 2.精馏塔工艺条件图（2号图纸）（手绘） 五、时间安排 （1）第十九周---第二十二周 （2）第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟。 六、设计考核 （1）设计是否独立完成； （2）设计说明书的编写是否规范 （3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范 （4）答辩 七、参考资料 1.《化工原理课程设计》贾绍义柴成敬天津科学技术出版社 2.《现代填料塔技术》王树盈中国石化出版社 3.化工原理夏清天津科学技术出版社
水吸收氨过程填料吸收塔设计论文
一、设计任务书 (一)设计题目 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1000 m3/h，其中含氨气为8％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02％（体积分数），采用清水进行吸收，吸收剂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） (二)操作条件 1.操作压力为常压，操作温度20℃. 2.填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 3.工作日取每年300天，每天24小时连续进行。 (三)设计内容 1.吸收塔的物料衡算； 2.吸收塔的工艺尺寸计算； 3.填料层压降的计算； 4.吸收塔接管尺寸计算； 5.吸收塔设计条件图； 6.对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二、设计方案 (一)流程图及流程说明 该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。 (二)填料及吸收剂的选择 该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用25×12.5×1.4聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下： 比表面积a t ：2233 2/m m空隙率ε：0.90 湿填料因子Φ：1 172m-填料常数 A:0.204 K：1.75
见下图： 根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，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。 三、工艺计算 (一)基础物性数据 1.液相物性数据 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. 气相物性数据 混合气体平均密度：31.166(/)v kg m ρ= c σ=427680(2/kg h ) 空气黏度：51.8110()0.065(/)v Pa s kg m h μ-=??= 273K ，101.3Kpa.氨气在空气中扩散系数：200.17(/)D m s = (二)物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 20℃，101.3Kpa 下氨气在水中的溶解度系数 30.725/H kmol m kpa = 998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====?? 进塔气相摩尔比： 10.080.087010.08 Y = =- 出塔气相摩尔比：20.00020.00020010.0002Y ==- 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：20X =
化工原理 水吸收氨填料塔设计
广东石油化工学院化工原理课程设计 题目: 水吸收氨填料塔的设计 指导教师: 李燕 成绩评阅教师
目录 第一节前言 (4) 1.1 填料塔的主体结构与特点 (4) 1.2 填料塔的设计任务及步骤 (4) 1.3 填料塔设计条件及操作条件 (4) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (5) 2.1 装置流程的确定 (5) 2.2 吸收剂的选择 (5) 2.3填料的类型与选择 (5) 2.3.1 填料种类的选择 (5) 2.3.2 填料规格的选择 (5) 2.3.3 填料材质的选择 (6) 2.4 基础物性数据 (6) 2.4.1 液相物性数据 (6) 2.4.2 气相物性数据 (6) 2.4.3 气液相平衡数据 (7) 2.4.4 物料横算 (7) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8) 3.1 塔径的计算 (8) 3.2 填料层高度的计算及分段 (9) 3.2.1 传质单元数的计算 (9) 3.2.3 填料层的分段 (11) 3.3 填料层压降的计算 (12) 第四节填料塔内件的类型及设计 (12) 4.1 塔内件类型 (12) 4.2 塔内件的设计 (12) 4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (12) 4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (13) 注： 1填料塔设计结果一览表 (13) 2 填料塔设计数据一览 (13)
3 参考文献 (15) 4 对本设计的评述或有关问题的分析讨论 (15)
第一节 前言 1.1 填料塔的主体结构与特点 结构： 图1-1 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肖，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。 设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案; （2）针对物系及分离要求，选择适宜填料； （3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）； （4）计算塔高、及填料层的压降； （5）塔内件设计。 1.3 填料塔设计条件及操作条件 1. 气体混合物成分：空气和氨 2. 空气中氨的含量: 5.0% （体积含量即为摩尔含量） 液体 捕沫器 填料压板 塔壳填料 填料支承板液体再分布器填料压板填料支承板气体 气体 液体
化工原理课程设计水吸收氨气填料塔设计
《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。 1.3 课程设计任务 .................................................................................... 错误!未定义书签。 1.4 填料的类型与选择 ............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.1 填料种类的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.2 填料规格的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.3 填料材质的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.5 基础物性数据....................................................................................... 错误!未定义书签。 1.5.1 液相物性数据................................................................................. 错误!未定义书签。 1.5.2 气相物性数据 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.5.3 气液相平衡数据............................................................................ 错误!未定义书签。 1.5.4 物料横算............................................................................................. 错误!未定义书签。第二节填料塔工艺尺寸的计算 ........................................................... 错误!未定义书签。 2.1 塔径的计算 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 填料层高度的计算及分段............................................................... 错误!未定义书签。 2.3填料层压降计算： .............................................................................. 错误!未定义书签。第三节填料塔内件的类型及设计 .................................................. 错误!未定义书签。
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计说明
课程设计任务书 一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计； 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2600m3/h，其中含氨为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：氨气的回收率达到98%。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa） 二、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度 : t=20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）选用填料类型及规格自选。 三、设计容 （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（A4号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
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 (1) 2. 工艺计算 (1) 2.1 基础物性数据 (1) 2.1.1液相物性的数据 (1) 2.1.2气相物性的数据 (1) 2.1.3气液相平衡数据 (1) 2.1.4 物料衡算 (1) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2) 2.2.1 塔径的计算 (2) 2.2.2 填料层高度计算 (3) 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 (9) 6. 参考文献 (9) 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）
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)(正式版)分解
《化工原理》课程设计水吸收氨气过程填料塔的设计 学院 专业制药工程 班级 姓名 学号 指导教师 2013 年 1 月 15 日
目录 设计任务书 (4) 第一节前言 (3) 1.1 填料塔的有关介绍 (4) 1.2 塔内填料的有关介绍............................. 错误！未定义书签。第二节填料塔主体设计方案的确定 .. (5) 2.1 装置流程的确定 (5) 2.2 吸收剂的选择 (5) 2.3 填料的类型与选择 (7) 2.4 液相物性数据 (6) 2.5 气相物性数据 (8) 2.6 气液相平衡数据 (7) 2.7 物料横算 (7) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8) 3.1 塔径的计算 (8) 3.2 填料层高度的计算及分段 (9) 3.2.1 传质单元数的计算 (10) 3.2.2 传质单元高度的计算 (10) 3.2.3 填料层的分段 (11) 第四节填料层压降的计算 (12) 第五节填料塔内件的类型及设计 (13) 第六节填料塔液体分布器的简要设计 (13) 参考文献 (15) 对本设计的评述及心得 (15) 附表： 附表1填料塔设计结果一览表 (15) 附表2 填料塔设计数据一览 (15) 附件一：塔设备流程图 (17)
设计任务书 (一)、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计 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7500 m3/h，其中含氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02％（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 (二)、操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度 20℃. (三)填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 (四)工作日 每年300天，每天24小时连续进行。 (五)厂址 厂址为衡阳地区 (六)设计内容 1.吸收塔的物料衡算； 2.吸收塔的工艺尺寸计算； 3.填料层压降的计算； 4.液体分布器简要设计 5.吸收塔接管尺寸计算； 6.绘制吸收塔设计条件图； 7.对设计过程的评述和有关问题的讨论。 (七)操作条件 20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3?kPa）。
水吸收氨气填料塔设计样本
东南大学成贤学院 课程设计报告 题目填料吸收塔的设计 课程名称化工原理课程设计 专业制药工程 班级 学生姓名 学号 设计地点东南大学成贤学院 指导教师 设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日
目录 课程任务设计书 (3) 第一节吸收塔简介 (4) 1.1 吸收技术概况 (4) 1.2 吸收设备--填料塔概况 (4) 1.3 典型的吸收过程 (5) 第二节填料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 (7) 2.3.1填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (8) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 基础物性数据 (10) 3.1.1 液相物性数据 (10) 3.1.2 气相物性数据 (10) 3.1.3 气液相平衡数据 (10) 3.2 物料衡算及校核 (11) 3.2.1水吸收氨气平衡关系 (11) 3.2.2绘制X-Y图 (11) 3.2.3物料衡算 (16) 3.3 塔径的计算及校核 (18) 3.3.1塔径的计算 (18) 3.3.2塔径的校核 (20) 3.4 填料层高度的计算及分段 (20) 3.4.1填料层高度的计算 (20) 3.4.2 填料层的分段 (23) 3.5 填料层压降的计算 (23) 第四节其他辅助设备的计算与选择 (24) 4.1 吸收塔的主要接管尺寸计算 (24) 4.2 气体进出口的压降计算 (24)
4.3 离心泵的选择与计算 (24) 附件一： 1.计算结果汇总 (26) 2.主要符号及说明 (27) 3.参考文献 (28) 4. 个人小结 (28) 附件二： 1.填料塔设备图 (30) 2.塔设备流程图 (31) 3.埃克特通用压降关联图 (32) 4.X-Y关系图（见计算过程）
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) 第二节填料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 (12) 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 (13) 注：14 1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 (16) 4 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。为了保证专业课程设计的质量和工作量，选题要求1人1题。 二、设计说明书文本要求 (一)、字数要求：2000字以上 (二)、打印要求：用A4纸打印；左边距3厘米、右边距2厘米、上边距3厘米、下边距2.5厘米；行距20磅；页码居中 字体、字号要求（包括装订顺序）： 1、封面 由学院统一制定格式 2、设计任务书 3、目录（宋体、4号），其余（宋体、小4号） 4、正文（宋体、小4号字）、一级标题（宋体、3号字、加粗）、二级标题（宋体、4号字、加粗） 正文内容主要包括：概述与设计方案简介；设计条件及主要物性参数表；工艺设计计算（内容较多，应根据设计计算篇幅适当划分为若干小节，使之条理清晰）；辅助设备的计算及选型；设计结果汇总表（物料衡算表，设备操作条件及结构尺寸一览表）；设计评述（设计的评价及学习体会）。 5、参考文献（宋体、5号字）
水吸收氨气填料塔
《化工原理》课程设计 设计题目：水吸收氨填料塔设计专业班级： 学生姓名： 学号： 指导教 起止日期：
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。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。 氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染。因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，本次课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气,使其达到排放标准。设计采填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。 利用混合气体中各组分在同一种液体(溶剂)中溶解度差异而实现组分分离的过程称为气体吸收气体吸收是一种重要的分离操作，它在化工生产中主要用来达到以下几种目的：分离混合气体以获得一定的组分；除去有害组分以净化气体；制备某种气体的溶液。一个完整的吸收分离过程，包括吸收和解吸两个部分。典型过程有单塔和多塔、逆流和并流、加压和减压等。 第一章概述
水吸收氨填料塔课程设计
目录 1、概述 (2) 1、1吸收技术概况 (2) 1、2填料塔概况 (3) 1、3设计方案简介 (3) 2、工艺计算 (5) 2、1基础物性数据 (5) 2.1.1液相数据 (5) 2.1.2气相数据 (6) 2.1.3气液相平衡数据 (6) 2.1.4物料衡算 (6) 2.2填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 2.2.1塔径的计算 (12) 2.2.2填料层高度计算 (13) 2.2.3填料层压降计算 (16) 2.2.4液体分布器简要设计 (16) 3.辅助设备的计算及选型 (17) 3.1吸收塔的主要接管尺寸的计算 (17) 3.2气体进出口压降 (17) 3.3离心泵的选择与计算 (17)
4.设计一览表 (18) 5.总结 (19) 1、概述 1、1吸收技术概况 在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。 氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气，使其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。 吸收操作广泛地用于气体混合物的分离，其在工业上的具体应用大致有以下几种： （1）原料气的净化。为出去原料气中所含的杂质，吸收可说是最常见的方法。
水吸收氨填料塔设计示范
水吸收氨填料塔设计
目录 一前言 (3) 二设计任务 (3) 三设计条件 (3) 四设计方案 (3) 1．吸收剂的选择 (3) 2．流程图及流程说明 (3) 3．塔填料的选择 (4) 五工艺计算 (4) 1．物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (4) 2．塔径的计算 (5) 3.填料层高度计算 (6) 4.填料层压降计算 (8) 5.液体分布装置 (8) 6.液体再分布装置 (9) 7.填料支撑装置 (10) 8.气体的入塔分布 (10) 六设计一览表 (10) 七对本设计的评述 (11) 八参考文献 (11) 七主要符号说明 (14)
八附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图） 二、设计任务： 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，绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图，编写设计说明书。 三、设计条件 1、气体混合物成分：空气和氨； 2、氨的含量： 4.5％（体积）； 3、混合气体流量： 4000m3/h； 4、操作温度：293K； 5、混合气体压力：101.3KPa； 6、回收率： 99.8％。 四、设计方案 1．吸收剂的选择根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，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。2．流程图及流程说明 该填料塔中，氨气和空气混合后， 经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从 填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料 的作用下进行吸收。经吸收后的 混合气 体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料 塔的下端流出。（如右图所示） 3．塔填料选择该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用38mm
水吸收氨气填料塔设计
前言 在近代工业的发展中，塔设备已成为一个非常重要的单元设备，广泛应用于炼油、化工、制药等过程工业上，对吸收、蒸馏和洗涤有着不可或缺的作用。它性能的优劣、技术水平的高低直接影响到产品的质量、产量、回收率、经济效益等各个方面。所以研究新型的的塔设备和强化气液两相传质过程及工业生产有着重要的意义。 塔设备主要可分为两种：板式塔和填料塔。板式塔和填料塔在过去几十年中的发展速度有快有慢，竞争能力时有强弱。但总的来说，工业生产中因为处理量大所以还是以板式塔为主。而对于填料塔，一般都是用于小量原料的处理。但是在近些年来，人们对填料塔进行了大量的研究，却得了突破性的进展，目前应用规模的填料塔最大直径可达14~20m，突破了仅限于小塔的传统观念，并在现代化工生产中得到更为普遍的应用。对于新型的填料塔来说，它还具有以下几个优点： （1）生产能力大，在需要大理论技术的分离过程中能耗小，可以更容易满足经济的应用热泵得要求。 （2）分离效率高 （3）压降小 （4）操作弹性大 （5）持液量小 利用填料塔去分离化工过程中的产物或者处理工业生产中对环境有害的污染物已越来越普遍，而且也趋于主流，对人们的日常生过也起着非常大的作用。在使用填料塔进行分离物质时，必须事先对整个填料塔进行系统的计算与设计。结合能效、操作条件、经济等方面去考虑。充分了解到填料塔中个部分的物料情况和工作效益。使整个填料塔分离过程能符合安全、环保、节能和高效益，能真正用于工业生产中。 氨是工业生产中一种极为重要的生产原料，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。但这种极为重要的化工原料却对人的生命有着严重的危害，如果在工业生产中操作有失误，会威胁这生产人员的性命安全。 氨是一种碱性物质，它对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用。可以吸收皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪皂化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗力。低浓度的氨对眼和潮湿的皮肤能迅速产生刺激作用。潮湿的皮肤或眼睛接触高浓度的氨气能引起严重的化学烧伤。急性轻度中毒：流泪、畏光、视物模糊、眼结膜充血。高浓度蒸气对眼睛有强刺激性，可引起疼痛和烧伤，导致明显的炎症并可能发生水肿、上皮组织破坏、角膜混浊和虹膜发炎。轻度病例一般会缓解，严重病例可能会长期持续，并发生持续性水肿、疤痕、永久性混浊、眼睛膨出、白内障、眼睑和眼球粘连及失明等并发症。多次或持续接触氨会导致结膜炎。 轻度吸入氨中毒表现有鼻炎、咽炎、喉痛、发音嘶哑。氨进入气管、支气管会引起咳嗽、咯痰、痰内有血。严重时可咯血及肺水肿，呼吸困难、咯白色或血
(最新)水吸收氨填料塔的设计..
目录 一、设计条件...................................................................2.................. 二、设计方案的确定.............................................................2.................. 三、填料的选择.................................................................2.................. 四、基础物性数据...............................................................2.................. （一）DN50的聚丙烯鲍尔环特性数据..........................................2.................. （二）液相物性数据.........................................................2.................. （二）气相物性数据........................................................3.................. （三）气液相平衡数据......................................................3.................. 五、物料衡算...................................................................3.................. 六、填料塔工艺尺寸的计算......................................................4.................. （一）塔径的计算..........................................................4.................. （二）填料层高度的计算....................................................5.................. 七、填料层压降的计算..........................................................7.................. 八、液体分布器简要设计........................................................8.................. (一) (二) (三)液体分布器及液体再分布器的选型.....................................8..................分布点密度的计算...................................................8.................. 布液计算...........................................................8.................. 九、填料塔接管尺寸的计算......................................................8.................. （一）气体进料管...........................................................8.................. （二）液体进料管...........................................................9.................. 十、离心泵的计算和选择........................................................9.................. 十一、设计结果一览表..........................................................1.0.................. 十二、参考文献................................................................1.1.................. 十三、对本设计的评述及心得体会................................................1.1..................
水吸收氨气填料塔设计样本
. 东南大学成贤学院 课程设计报告 题目填料吸收塔的设计 课程名称化工原理课程设计 专业制药工程 班级 学生姓名 学号 设计地点东南大学成贤学院 指导教师 设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日
目录 课程任务设计书 (3) 第一节吸收塔简介 (4) 1.1 吸收技术概况 (4) 1.2 吸收设备--填料塔概况 (4) 1.3 典型的吸收过程 (5) 第二节填料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 (7) 2.3.1填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (8) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 基础物性数据 (10) 3.1.1 液相物性数据 (10) 3.1.2 气相物性数据 (10) 3.1.3 气液相平衡数据 (10) 3.2 物料衡算及校核 (11) 3.2.1水吸收氨气平衡关系 (11) 3.2.2绘制X-Y图 (11) 3.2.3物料衡算 (16) 3.3 塔径的计算及校核 (18) 3.3.1塔径的计算 (18) 3.3.2塔径的校核 (20) 3.4 填料层高度的计算及分段 (20) 3.4.1填料层高度的计算 (20) 3.4.2 填料层的分段 (23) 3.5 填料层压降的计算 (23) 第四节其他辅助设备的计算与选择 (24) 4.1 吸收塔的主要接管尺寸计算 (24)
4.2 气体进出口的压降计算 (24) 4.3 离心泵的选择与计算 (24) 附件一： 1.计算结果汇总 (26) 2.主要符号及说明 (27) 3.参考文献 (28) 4. 个人小结 (28) 附件二： 1.填料塔设备图 (30) 2.塔设备流程图 (31) 3.埃克特通用压降关联图 (32) 4.X-Y关系图（见计算过程）
水吸收氨填料吸收塔设计课程设计
水吸收氨填料吸收塔设计课程设计
合肥学院 Hefei University 化工原理课程设计 题目: 水吸收氨填料吸收塔设计 系别: 生物与环境工程系
任务书 水吸收氨填料吸收塔设计 （一）设计任务 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为（自己确定），其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.1-2.0倍。 （二）操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ （三）填料类型 陶瓷拉西环、金属鲍尔环、陶瓷矩鞍，填料规格自选 （四）工作日 每年300天，每天24小时连续运行 （五）厂址安徽地区 （六）设计内容 1、吸收塔的物料衡算 2、吸收塔的工艺尺寸计算 3、填料层压降的计算 4、液体分布器简要设计 5、绘制生产工艺流程图 6、绘制吸收塔设计条件图 7、对设计过程的评述和有关问题的讨论 （七）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 一、文献综述 (4) （一）填料塔技术 (4) （二）填料塔的流体力学性能 (5) 1．填料层的持液量 (5) 2．填料层的压降 (5) 3．液泛 (5) 4．液体喷淋密度和填料表面的润湿 (5) 5．返混 (5) （三）填料塔的内件 (5) 1．填料支承装置 (5) 2．填料压紧装置 (5) 3．液体分布装置 (6) 4．液体收集及再分布装置 (6) 二、流程的确定与说明 (6) （一）吸收装置的流程确定 (6) （二）填料的选择 (6) 三、工艺计算 (7) （一）基础物性数据 (6) 1．液相物性数 (6) 2．气相物性数据 (7) 3．气相平衡数据 (7) 4．混合气体的处理量 (7) （二）填料塔的工艺尺寸的计算 (7) 1．物料衡算 (7) 2. 塔径计算 (8) 3．填料层高度计算 (9) 4.填料层压降计算 (11) 5.液体分布器简要设计 (11) 四、设计结果概要 (12) 五、主要符号说明 (12)