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聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数如下：比表面积a ：132.532/m m 空隙率ε：0.91 干填料因子Φ：1175-m 五、工艺计算对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。

混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。

空气和水的物性常数如下： 空气：35/205.1)/(065.01081.1mkg h m kg s Pa =⋅=⋅⨯=-ρμ水：sPa m kg L L ⋅⨯==-53104.100/2.998μρ1． 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成查表知，20C 下氨在水中的溶解度系数)/(725.03kpa m kmol H ⋅= 亨利系数SLHM E ρ=相平衡常数754.03.10102.18725.02.998=⨯⨯===P HM PE m S Lρ进塔气相摩尔比为：04712.0045.01045.01=-=Y出塔气相摩尔比为：00009424.0045.01)998.01(045.02=--⨯=Y对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水)混合气体的平均摩尔质量为：)/(46.2829)045.01(17045.0kmol kg M =⨯-+⨯= 混合气体流量：)/(382.1664.2212932734000h kmol =⨯⨯惰性气体流量：)/(895.158)045.01(382.166h kmol V =-⨯=最小液气比：752.00754.004712.000009424.004712.0)(21212121min =--=--=--=*X mY Y Y X X Y Y V L取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：)/(233.1795.1895.158752.0h kmol L =⨯⨯=04169.05.1752.000009424.004712.0)(211=⨯-=-=L Y Y V X液气比682.0183.1400018233.179=⨯⨯=V L ωω 2．塔径计算混合气体的密度 333/183.1293315.81046.28103.101m kg RT M P G =⨯⨯⨯⨯==-ρ 采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：s m u g a u a g u F L LG t F L LG t F /942.3004.1183.15.1322.99891.081.93304.03304.0481.0)2.998183.1()183.1400018233.179(75.1204.0]lg[2.032.03281412.032=⨯⨯⨯⨯⨯==⋅-=⨯⨯⨯⨯-=⋅⋅⋅μρερμρρε取泛点率为0.6，即s m u u F /365.2942.36.06.0=⨯==sm uV D S /7736.03600365.214.3400044=⨯⨯⨯==π圆整后取 m D 8.0= 泛点率校核：s m u /212.28.0785.0360040002=⨯=5611.0942.3212.2==F u u （在允许的范围内） 填料规格校核：805.2138800>==d D 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为：)/(08.0)(3min h m m L W ⋅=32/5.132m m a t =所以 )/(6.105.13208.0)(23min min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅=min23622)/(1041.68.0785.02.99818233.179785.0U h m m D L U h〉⋅⨯=⨯⨯⨯=⋅=经以上校核可知，填料塔直径选用m D 8.0=合理。

3． 填料层高度计算查表知， 0C ，101.3 kpa 下，3NH 在空气中的扩散系数s cm D /17.02=o由23))((o o o T TP P D D G =，则293k ，101.3kpa 下，3NH 在空气中的扩散系数为s cm D D G /189.0)273293)(3.1013.101(223==o液相扩散系数s m D L /1080.129-⨯=液体质量通量为)/(56.64218.0785.018233.17922h m kg U L ⋅=⨯⨯=气体质量通量为)/(79.94188.0785.0183.1400022h m kg U V ⋅=⨯⨯= 003143.004169.0754.02211===⨯==**mX Y mX Y脱吸因数为6684.05.1752.0754.0=⨯==L mV S气相总传质单元数为：425.15]6684.0000009424.0004712.0)6684.01[(6684.011])1[(112221=+--⨯-⨯-=+--⋅--=**Ln S Y Y Y Y S Ln S N OG气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：})()()()(45.1exp{12.0205.0221.075.0t L L LL t L L t L L c t w a U ga U a U a a σρρμσσ⋅⋅⋅⋅⋅--=- 查表知，2/427680/33h kg cm dyn c ==σ所以，2929.0})5.1329408962.99856.6421()1027.12.9985.13256.6421()6.35.13256.6421()940896427680(45.1exp{12.0205.08221.075.0=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯--=-t w a a气膜吸收系数由下式计算：)/(1095.0293314.8103600189.05.132()360010189.0183.1065.0()065.05.13279.9418(237.0)()()(237.0243147.0317.0kpa h m kmol RTDa D a U V t V V V v t V G ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=--ρμμκ液膜吸收系数由下式计算：3983.0)2.9981027.16.3()36001080.12.9986.3()6.35.1322929.056.6421(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅⋅⋅⋅=---LL L L L L w L L g D a U ρμρμμκ查表得：45.1=ψ 则ha a kpa h m kmol a a w L L w G G 1935.1745.15.1322929.03983.0)/(3952.645.15.1322929.01095.04.04.031.11.1=⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅⋅=⨯⨯⨯=⋅⋅=ψκκψκκ5.05611.0〉=Fu u由a u ua a u ua L FLG FGκκκκ⋅-⋅+='⋅-⋅+='])5.0(6.21[])5.0(5.91[2.24.1 得，ha kpa h m kmol a LG1034.18935.17])5.05611.0(6.21[)/(6087.73952.6])5.05611.0(5.91[2.234.1=⨯-⋅+='⋅⋅=⨯-⋅+='κκ则)/(8097.4034.18725.016087.7111113kpa h m kmol a H a a L GG ⋅⋅=⨯+=⋅+'=κκκ由m P a V a K V H G Y OG 648.08.0785.03.1018097.4895.1582=⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=Ω⋅=κ由 m N H Z OG OG 9954.9425.15648.0=⨯=⋅=m Z 99.119954.920.1≈⨯='设计取填料层高度为：m Z 12=查表：对于阶梯环填料，m h Dh6,15~8max ≤=将填料层分为两段设置，每段6m ，两段间设置一个液体再分布器。

4．填料层压降计算：采用Eckert 通用关联图计算填料层压降 横坐标为：0235.0)2.998183.1(183.1400018233.179)(5.05.0=⨯⨯⨯=L V V L ρρωω 查表得：1116-=Φm P纵坐标为：0686.0004.12.998183.181.91116212.22.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ查图得，m pa ZP/26.451=∆ 填料层压降为：kpa pa P 86.51326.451=⨯=∆5.液体分布装置液体分布器的选型：液体在塔顶的初始均匀喷淋，是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件。

液体分布装置的安装位置，须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间，让上升气流不受约束地穿过分布器。

根据该物系性质，可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器。

多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道（自由截面一般在70%以上），也便于制成分段可拆结构。

液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。

由于液体的最大负荷低于)/(2523h m m ⋅，按照设计参考数据可提供良好的液体分布：主管直径---50mm,支管排数---5,排管外缘直径---760mm ，最大体积流量---12.5h m /3排管式喷淋器采用塑料制造。