《過程系統原理課程設計》說明書
設計題目
設計者班級
設計者姓名
設計者學號
設計日期
指導教師：（簽名
設計成績
評定日期
目錄1. 概述第1頁
1.1設計題目第1頁
1.2基礎資料第1頁
2. 設計計算過稱第1頁
2.1吸收流程的確定第1頁
2.2填料的選擇第2頁
2.3基礎物性資料整理第2頁
2.4物料衡算第3頁
2.5吸收塔的工藝尺寸的計算第4頁
2.6填料層壓降計算第8頁
2.7填料塔塔內件的設計與選型第8頁
3. 設計結果第9頁
4. 心得體會第10頁
1. 概述
1.1設計題目
1.2 基礎資料
1、混合氣體的處理量為： 3600 m3/h。每年300天，每天24小時連續執行。
2、原料氣組成： 氨 5％ ；空氣 95％
3、產品質量： 塔頂：氨含量不大於0.02％，用清水吸收；（以上均為體積分數）
4、設計條件：
操作壓力： 常壓 ； 操作溫度： 20℃ ；
吸收劑用量： 最小用量的1.5倍 ；
填料型別、尺寸：自選。
廠址：天津地區。
設計基礎資料：20℃下氨在水中的溶解度係數為h＝0.725kmol/(m3·kpa)。
其它物性資料可查有關資料或手冊。
2. 設計計算過程
2.1吸收流程的確定
除了少數情況只需單獨進行吸收外，一般需對吸收後的溶液繼以脫吸，使溶劑再生，迴圈使用。因此，除了吸收塔以外，還需與其他裝置一道組成乙個完整的吸收-脫吸流程。
吸收塔過程的原則流程
1-吸收塔；2-富液幫浦；3-貧液幫浦；4-解吸塔
2.2填料的選擇
長期的研究，開發出許多效能優良的填料，如圖是幾種填料的形狀。
對於水吸收nh3的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環填料的綜合性能較好，故此選用dn50聚丙烯階梯環填料。
2.3基礎物性資料整理
對於低濃度吸收過程，溶液的物性資料可近似取純水的物性資料。由手冊查得，20℃時水的有關物性資料如下：
密度：粘度：
表面張力：
nh3在水中的擴散係數：
混合氣體的平均摩爾質量：
混合氣體的平均密度：
混合氣體的粘度可近似取空氣的粘度，查手冊得20℃空氣的粘度為：
查手冊得nh3在空氣中的擴散係數為：
由手冊查得：常壓下20℃時nh3在水中的亨利係數：
相平衡常數為：
溶解度係數為：
2.4物料衡算
進塔氣相摩爾比為 ：
出塔氣相摩爾比為：
進塔惰性氣相流量為：
該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關係為直線，最小液氣比可按下式計算即
對於純溶劑吸收過程，進塔液相組成為：
取操作液氣比為：
2.5吸收塔的工藝尺寸計算
吸收塔塔徑的計算：
填料塔的直徑d與操作空塔氣速u及氣體體積流量vs之間存在以下關係
式中：d ——塔徑，m;
vs——氣體體積流量，m3/s;
u ——操作空塔氣速，m/s
採用埃克特通用關聯圖計算泛點氣速
氣相質量流量為：
液相質量流量可近似按純水的流量計算，即
埃克特通用關聯圖的橫座標為： 得
得液相為水其液體密度校正係數，20℃時水的粘度取由
圓整塔徑取
泛點率校核
﹪填料規格校核
＞10液體噴淋密度校核
取最小潤濕速率為得
經以上校核可知，填料塔直徑選用合理。
填料層高度計算：
採用傳質單元數法計算，其基本公式為：
式中為脫吸因數。為方便計算，以s為引數，為橫座標，為縱座標，在半對數座標上標繪上式的函式關係，得到右圖所示的曲線。此圖可方便地查出值
吸脫因數為：
氣相總傳質單元數為：
氣相總傳質單元高度採用修正的恩田關聯式計算：
查《化工原理課程設計》第143頁表5—13得
：氣膜吸收係數由下式計算
氣體質量通量為：
液膜吸收係數由下式計算
由查《化工原理課程設計》第143頁表5—14得則由
則由由得設計取填料層高度為：
查《化工原理課程設計》第145頁表5—16得
對於階梯環填料
取計算得填料層高度為,故需分兩段
2.6填料層壓降計算
採用埃克特通用關聯圖計算填料層壓降橫座標為：
查《化工原理課程設計》第146頁圖5—21得
填料層壓降為
2.7填料塔塔內件的設計與選型
液體分布器的選型：
該吸收塔液相負荷較小，而氣相負荷相對較低，所以選用篩孔型分布器
分布點密度計算：
按埃克特建議值，d=400時，噴淋點密度為，d=750時，噴淋點密度為因該塔液相負荷較小，設計取噴淋點密度為。
布液點數為
按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。設計結果為：二級槽共設十一道，在槽側面開孔，槽寬度為80mm，槽高度為210mm，兩槽中心矩為120mm。
分布點採用三角形排列，實際設計布點數為n=77點。
填料支承及壓緊裝置：
填料壓緊和限位裝置安裝在填料層頂部，用於阻止填料的流化和鬆動，前者為直接壓在填料之上的填料壓圈或壓板，後者為固定於塔壁的填料限位圈。
選用柵板型，它的優點是結構簡單，造價低；缺點是柵板間的開孔容易被散裝填料擋住，使有效開孔面積減小。
3. 設計結果
4. 心得體會
歷時乙個星期的化工原理課程設計結束了，在這個課程設計過程當中，我們綜合地運用了我們所學習過的流體力學，吸收等方面的化工基礎知識，設計了一款可應用於吸收氨的填料塔。在為期一周的課程設計當中我感觸最深的便是實踐聯絡理論的重要性，當遇到實際問題時，只要認真思考，用所學的知識，再一步步探索，是完全可以解決遇到的一般問題的。
這次的課程設計內容包括工藝流程的設計，塔板結構的設計，資料的校驗。目的主要是使我們對化學工藝原理有一定的感性和理性認識；對水吸收氨等方面的相關知識做進一步的理解；培養和鍛鍊我們的思維實踐能力，使我們的理論知識與實踐充分地結合，做到不僅具有專業知識，而且還具有較強的實踐能力，能自主分析問題和解決問題。
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