化工課程設(shè)計(jì)--水吸收氨填料吸收塔的設(shè)計(jì)

1、<p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　設(shè)計(jì)題目： 水吸收氨過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì) </p><p>　　專 業(yè)： 食品科學(xué)與工程 （1）班</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)</p><p>　1．課程設(shè)計(jì)的內(nèi)容和要求（

2、包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：</p><p>?、?處理能力：14126m3/h混合氣體 ⑵.設(shè)備型式：填料吸收塔⑶.操作條件：①混合氣體含氨量為5%，塔頂排放氣體中含氨量低于0.62%，采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。②操作壓力：常壓③操作溫度：20℃④填料類型：選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。⑤每年按300天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。⑷設(shè)計(jì)要求：①吸收塔的物料衡算；②吸收塔的

3、工藝尺寸設(shè)計(jì)；③填料層壓降的計(jì)算；④液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)；⑤繪制吸收塔計(jì)算結(jié)果列表；⑥對(duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的討論。⑸設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)20℃下氨在水中的溶解度系數(shù)為。 </p><p><b>　　課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)名稱 化工原理課程設(shè)計(jì) </p><p>　　設(shè)計(jì)題目 水吸收氨過(guò)程填料吸收塔設(shè)計(jì)&

4、lt;/p><p>　　設(shè)計(jì)時(shí)間 2014年12月 </p><p>　　系 別 食品科學(xué)系 </p><p>　　專 業(yè) 食品科學(xué)與工程 </p><p>　　班 級(jí) 1班

5、 </p><p>　　姓 名 xxx </p><p>　　指導(dǎo)教師 xxx </p><p>　　20114 年 12 月 15 日</p><p>　　化工原理課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)</p>

6、<p><b>　　目 錄</b></p><p>　　一.設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介 …………………………………………………………………………… 1</p><p>　　二.設(shè)計(jì)計(jì)算 ………………………………………………………………………………… 2</p><p>　　（一）設(shè)計(jì)方案的確定 …………………………………………………

7、………………… 2</p><p>　?。ǘ┨盍系倪x擇 ………………………………………………………………………… 2</p><p>　　（三）基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) ……………………………………………………………………… 2</p><p>　　1.液相物性數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………… 2</p><p>　

8、　2.氣相物性數(shù)據(jù) ………………………………………………………………………… 2</p><p>　　3.氣液相平衡數(shù)據(jù) ……………………………………………………………………… 2</p><p>　　（四）物料衡算 …………………………………………………………………………… 3</p><p>　?。ㄎ澹┨盍纤墓に嚦叽绲暮馑?……………………………………………

9、…………… 3</p><p>　　1.塔徑計(jì)算 ……………………………………………………………………………… 3</p><p>　　2.填料層高度計(jì)算 ……………………………………………………………………… 4</p><p>　?。┨盍蠈訅航涤?jì)算 …………………………………………………………………… 6</p><p>　　（七

10、）液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) ……………………………………………………………… 6</p><p>　　1.液體分布器的選型 …………………………………………………………………… 6</p><p>　　2.分布點(diǎn)密度計(jì)算 ……………………………………………………………………… 7</p><p>　　3.布液計(jì)算 …………………………………………………………………………

11、…… 7</p><p>　?。ò耍┯?jì)算結(jié)果列表 ……………………………………………………………………… 8</p><p>　　三．設(shè)計(jì)體會(huì) ………………………………………………………………………………… 8</p><p>　　四．參考文獻(xiàn) ………………………………………………………………………………… 8</p><p><b&

12、gt;　　一、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介：</b></p><p>　　塔設(shè)備是化工、石油化工、生物化工、制藥等生產(chǎn)過(guò)程中廣泛采用的氣液傳質(zhì)設(shè)備，根據(jù)塔內(nèi)氣液接觸構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。</p><p>　　板式塔內(nèi)設(shè)置一定數(shù)量的塔板，氣體以鼓泡或噴射形式穿過(guò)板上的液層，進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為分散相，液相為連續(xù)相，氣相組成呈階梯變化，屬逐級(jí)接觸逆流操作過(guò)程。

13、</p><p>　　填料塔內(nèi)裝有一定高度的填料層，液體自塔頂沿填料表面下流，氣體逆流向上流動(dòng)，氣液兩相密切接觸進(jìn)行傳質(zhì)與傳熱。在正常操作下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，屬微分接觸逆流操作過(guò)程。</p><p>　　工業(yè)上，塔設(shè)備主要用于蒸餾和吸收傳質(zhì)單元操作過(guò)程。蒸餾過(guò)程多選用板式塔，而吸收過(guò)程多選用填料塔。</p><p>　　本次題目要求設(shè)

14、計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的氨氣。混合氣體的處理量為341310m3/h，其中含氨為5%（體積分?jǐn)?shù)），要求塔頂排放氣體中含氨低于0.12%（體積分?jǐn)?shù)）。采用清水進(jìn)行吸收，吸收劑的用量為最小用量的1.5倍。</p><p><b>　　⑴操作條件：</b></p><p><b>　?、俨僮鲏毫Γ撼?lt;/b></p><

15、;p><b>　?、诓僮鳒囟龋?0℃</b></p><p>　　③填料類型：選用聚丙烯階梯環(huán)填料，填料規(guī)格自選。</p><p>　　④每年按300天計(jì)，每天24小時(shí)連續(xù)運(yùn)行。</p><p><b>　?、輳S址：天津地區(qū)。</b></p><p><b>　?、圃O(shè)計(jì)要求：<

16、/b></p><p>　　①吸收塔的物料衡算；</p><p>　　②吸收塔的工藝尺寸設(shè)計(jì)；</p><p>　?、厶盍蠈訅航档挠?jì)算；</p><p>　?、芤后w分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)；</p><p>　　⑤繪制吸收塔繪制吸收塔計(jì)算結(jié)果列表；</p><p>　?、迣?duì)設(shè)計(jì)過(guò)程的評(píng)述和有關(guān)問(wèn)題的

17、討論。</p><p><b>　　⑶設(shè)計(jì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)</b></p><p>　　20℃下氨在水中的溶解度系數(shù)為。二、設(shè)計(jì)計(jì)算：</p><p>　?。ㄒ唬┰O(shè)計(jì)方案的確定</p><p>　　用水吸收屬中等溶解度的吸收過(guò)程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?lt;/p>

18、<p><b>　　（二）填料的選擇</b></p><p>　　對(duì)于水吸收的過(guò)程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用聚丙烯階梯環(huán)填料。</p><p><b>　?。ㄈ┗A(chǔ)物性數(shù)據(jù)</b></p><p><b>　　1.

19、液相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊(cè)查得，20℃時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：</p><p><b>　　密度為 </b></p><p><b>　　粘度為 </b></p><p><b>　　表面張力為

20、 </b></p><p>　　在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 </p><p><b>　　2.氣相物性數(shù)據(jù)</b></p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為</p><p>　　混合氣體的平均密度為</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得20℃空氣的粘度為<

21、;/p><p>　　查手冊(cè)并計(jì)算得在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為</p><p><b>　　3.氣液相平衡數(shù)據(jù)</b></p><p>　　由題目已經(jīng)20℃下氨在水中溶解度系數(shù)為</p><p>　　則常壓下20℃時(shí)在水中的亨利系數(shù)為</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b>&l

22、t;/p><p><b>　　（四）物料衡算</b></p><p><b>　　進(jìn)塔氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　出塔氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　進(jìn)塔惰性氣體流量為</b></p><p>　

23、　該吸收過(guò)程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即</p><p>　　對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程，進(jìn)塔液相組成為</p><p>　　由題意知，操作液氣比為</p><p>　?。ㄎ澹┨盍纤墓に嚦叽绲挠?jì)算</p><p><b>　　1.塔徑計(jì)算</b></p><p>　　采用Ec

24、kert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。</p><p><b>　　氣相質(zhì)量流量為</b></p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即</p><p>　　Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)為</p><p><b>　　查通用關(guān)聯(lián)圖得</b></p><p>　　查散

25、裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值表得</p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　圓整塔徑，取</b></p><p><b>　　泛點(diǎn)率校核：</b></p>

26、<p><b>　　填料規(guī)格校核：</b></p><p><b>　　液體噴淋密度校核：</b></p><p><b>　　取最小潤(rùn)濕速率為</b></p><p>　　查常用散裝填料的特性參數(shù)表得</p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。<

27、/p><p><b>　　2.填料層高度計(jì)算</b></p><p><b>　　脫吸因數(shù)為</b></p><p><b>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算：</p><p>　　查常見(jiàn)材質(zhì)的臨

28、界便面張力值表得</p><p><b>　　液體質(zhì)量通量為</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量為</b></p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：</p><p>　　由 ，查常見(jiàn)填料的形狀系數(shù)表得</

29、p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　由 ，得</b></p><p><b>　　則 </b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　由 </b&g

30、t;</p><p><b>　　設(shè)計(jì)取填料層高度為</b></p><p>　　查表得，對(duì)于階梯環(huán)填料，</p><p><b>　　取 ，則</b></p><p>　　計(jì)算得填料層高度為3000mm，故不需分段。</p><p>　　（六）填料層壓降計(jì)算</p&

31、gt;<p>　　采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降</p><p><b>　　橫坐標(biāo)為</b></p><p>　　查散裝填料壓降填料因子平均值表得</p><p><b>　　縱坐標(biāo)為</b></p><p>　　查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得</p><p>

32、;<b>　　填料層壓降為</b></p><p>　?。ㄆ撸┮后w分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)</p><p>　　1.液體分布器的選型</p><p>　　該吸收塔液相負(fù)荷較大，而氣相負(fù)荷相對(duì)較低，故選用槽式液體分布器</p><p><b>　　2.分布點(diǎn)密度計(jì)算</b></p><p&g

33、t;　　按Eckert建議值，時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度為</p><p><b>　　布液點(diǎn)數(shù)為</b></p><p>　　按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)結(jié)果為：二級(jí)槽共設(shè)七道，在槽面開(kāi)孔，槽寬度為80mm，槽高度為210mm，兩槽中心矩為160mm。分布點(diǎn)采用三角形排列，實(shí)際設(shè)計(jì)布點(diǎn)數(shù)為n=340點(diǎn)，布液點(diǎn)示意圖

34、如下圖所示</p><p>　　槽式液體分布器二級(jí)槽的布液點(diǎn)示意圖</p><p><b>　　3.布液計(jì)算</b></p><p><b>　　由 </b></p><p><b>　　取 </b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)取&l

35、t;/b></p><p><b>　?。ò耍┯?jì)算結(jié)果列表</b></p><p><b>　　三、設(shè)計(jì)體會(huì)</b></p><p>　　計(jì)算時(shí)，首先要對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)要求及其工藝流程進(jìn)行分析，再準(zhǔn)確設(shè)計(jì)計(jì)算過(guò)程，進(jìn)而對(duì)設(shè)備進(jìn)行選型，最后用簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言、清晰的圖表來(lái)表達(dá)設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)結(jié)果。并對(duì)設(shè)計(jì)結(jié)果進(jìn)行反復(fù)核算，而且要結(jié)合

36、實(shí)際兼顧技術(shù)上的先進(jìn)性、可行性以及經(jīng)濟(jì)上的合理性進(jìn)行選型。</p><p>　　通過(guò)對(duì)本課程的設(shè)計(jì)，我對(duì)填料吸收的工藝流程、設(shè)備有了更深一步的了解，對(duì)填料吸收的計(jì)算有了進(jìn)一步掌握。在動(dòng)手查閱資料文獻(xiàn)的過(guò)程中我不僅學(xué)到了很多專業(yè)知識(shí)，而且懂得了如何進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，如何充分運(yùn)用周圍的學(xué)習(xí)資源。本次課程設(shè)計(jì)中所用到的眾多直接或間接的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)使我受益匪淺，為我今后的學(xué)習(xí)與工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。</p>&l

37、t;p><b>　　四、參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1.陳敏恒，叢德茲等. 化工原理(上、下冊(cè))(第二版). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2000</p><p>　　2.時(shí)鈞，汪家鼎等. 化學(xué)工程手冊(cè)，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，1996年</p><p>　　3.上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院. 化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)(上、下). 北京：化學(xué)工業(yè)出版社，19