毕业设计（论文）-水吸收氨气填料吸收塔的设计.docx

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1、目录主要符号说明:1摘要21 .前言31.1 吸收简介31.2 吸收设备-填料塔概况32 .设计任务书42.1 设计题目42.2 操作条件42.3 设计内容43 .工艺设计43.1 设计方案的确定43.2 填料的选择53.3 工艺计算53.3.1 基础物性数据53.3.2 物料衡算53.5 泛点率校核83.6 填料规格校核83.7 填料层高度计算83.8 塔附属高度计算103.9 吸收塔的压降计算104机械设计114.1 液体分布器的简要设计114.2 .液体分布器的设计124.2.1 槽宽计算124.2.2 分布点密度计算124.2.3 布液能力计算124.3 丝网除沫器134.4 填料支承

2、设备134.5 填料压紧装置154.6 裙坐设计及选型164.7 塔体人孔设置及选型164.8 塔体进出口物料接管设计174.9 塔体圆筒与封头的设计184.10 塔体外附件195校核195.1 塔体质量载荷计算195.2 塔体的基本自振周期计算205.3 风载荷及弯矩的计算215.3.1 风力计算215.3.2 风弯矩的计算235.4 地震载荷计算245.5 危险截面处的最大弯矩计算265.6 各项载荷引起的轴向应力27装配图30结束语31参考文献32谢辞33主要符号说明:表1：符号说明符号说明单位符号说明单位cinG氨气流量hnol/h液体流量ktnol/hZG气相传质系数kmol、fsk

3、Pa)kL液相传质系数ms单位体积填料湿润表面积a填料比表面积%GG气相质量流量Ag(ms)GL液相质量流量Rg(Ws)T气体温度KR气体常数kj(kn)lKDG溶质在气相中的扩撒系数m2/sDL溶质在气相中的扩撒系数气体粘度PaSfh液体粘度Pas液体表面张力N/m/填料材质的临界表面张力Nfm填料的形状修正系数填料的孔隙率?-3mmA填料因子Pg气体密度kgmPl液体密度kgm翁液体体积流量*n布液孔数k孔流系数g重力加速度*心有效厚度mm设计厚度mmH氨气的溶解度系数koml/%/mkpaw/范点气速%NoG传质单元数Va气体回收率Mr各段截面弯矩KN.ME亨利系数C水溶液的总摩尔浓度k

4、oml/miDN当量直径mmR各段风力KN界面地震弯矩KN危险截面处最大弯矩KN寸个截面处的应力MPaZSm人孔抗弯截面系数疗4人孔截面处的有效面积mn材料许用应力MPa水吸收氨气填料吸收塔的设计摘要：本设计选择聚丙烯阶梯环填料以乱堆的方式来设计填料塔从而完成水吸收尾气的混合氨气以达到净化空气资源里用的过程，在确定物性数据之后，计算了塔径、塔高，和对塔内件液体分布器，丝网除沫器等进行了设计和选型，同时对塔进行了校核；在此基础上，完成了吸收塔主要结构尺寸及零部件的材料、结构、尺寸进行了选择和确定。关键词：填料吸收塔；聚丙烯阶梯环；液体分布器；丝网除沫器TheWaterAbsorptionOfAm

5、moniaAbsorptionTowerDesignAbstract:Thisdesignchoicecascaderingpackinginawaytodesignofpackedtowersoastocompletethemixtureofammoniawaterabsorptionoftailgastoachievethepurificationprocessairresources,afterdeterminingthepropertiesofthedata,thediameterofthecolumn,iscalculated,andtheinternalsliquiddistrib

6、utiondevice,wiremeshdemisteraredesignandselection,thetowerischecked;onthisbasis,material,structure,sizeofcompleteabsorptiontowermainstructuresizeandcomponentsareselectedandidentified.Keywords:packedtower;cascadering;liquiddistributor;wiremeshdemister1 .前言1.1 吸收简介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

7、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。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。原料气的净化。为除去原料气中所含的杂质，吸收可说是最常见的方法。就杂质的浓度来说一般浓度很底，但因为危害大而仍要求高的净化率。例如用水吸收混合在空气中的氨气。有用组分的回收。如从合成氨厂的尾气用水回收氨，从焦炉煤气中以洗油回收苯、甲苯、二甲苯等蒸汽，和从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸汽等。

8、某些产品的制取。将气体中需用的成分以指定的溶剂吸收出来成为液态的产或半成品。如制酸工业中从含盐酸、氮氧化物、三氧化硫的气体制取盐酸、硝酸、硫酸，在甲醇、乙醇蒸汽经氧化后用水吸收以制成甲醛乙醛半成品等。废气的治理。很多工业废气中含有二氧化硫、氮氧化物，主要是一氧化氮及二氧化氮、汞蒸汽等有害成分虽然浓度一般很低，但对人体和环境的危害甚大而必须进行治理。这类环境保护问题在我国已愈来愈受重视。选择适当的工艺和溶剂进行吸收是废气治理中应用较广的方法。1.2 吸收设备-填料塔概况填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上，填料的上方安装填料压板以防被上升气流吹动。

9、液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙在填料表面上气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化。在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均从而使传质效率下降。因此当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液

10、体再分布器经重新分布后喷淋到下层填料上。本次设计填料塔中，氨气和空气混合气体经由填料塔的下侧进入填料塔中与从填料塔顶流下的水逆流接触，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。2 .设计任务书2.1 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3600m3h其中含氨为5%体积分数混合气体的进料温度为20。要求氨气的回收率达到99.98%o已知20氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmolm3.kPa。2.2 操作条件1操作平均压力常压2 操作温度：t=20C3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

11、选。2.3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 塔附属高度计算5 填料层压降的计算6吸收塔流体力学参数计算7 液体分布器简要设计8 丝网除沫器简单设计9 填料支撑装置设计10填料压紧装置设计11裙座设计12塔体封头设计13吸收塔物料进出管尺寸设计14校核3 .工艺设计3.1 设计方案的确定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。工艺流程图1所示。图1：水吸收氨气工艺流程图3.2 填料的选择本次设计选择经济性能好，质量小，传质效率高的

12、聚丙烯塑料阶梯环。3.3 工艺计算3.3.1 基础物性数据pL =998.2 Zg/P混合气体平均密度 p = 1.18zn3c = 54dyn / cm空气黏度 4g = 1.81 X10TPaS=1005106(Pas)aL=12.6dyn/cmD=2.04XlO-9W3A3.3.2 物料衡算在水吸收氨气的工艺中，氨气从吸收塔的塔底进入，经过处理后的氨气（含量非常小）从塔顶尾气排出管排出，液体从塔顶流入经过气液两相在填料上充分接触后，塔底的高浓度吸收液从塔底物料出管道排出，从而完成吸收过程，下图2是对吸收塔做的物料衡算分析图及低浓度吸收时满足的操作线图。图2：物料衡算图操作线方程：Y=L+

13、LxV,V1同时有图解得最小气液比（组）mm=土幺=沪QnG-X221-m20101.3KPa下混合物料数据如下：Qv=3600m3ht氨气在水中的溶解度系数”=0.725kpa日五片EPs998.2= 0.754既有加=-=s,-=PHMSP0.72518101.3故设操作线方程为Y=0.754XI混合气体总流量:k=3600x磊5x*=149小。叫II混合气体中氨气的流量：=149.74X5%=7.49k喔III尾气中含氨气的流量：VM=7.49x0.02%=0.00149切吗74QIv进气中含氨气的摩尔浓度：M=兽=0.05,149.74V气体回收率：=99.98%Vl进气摩尔分数比：X

14、=JQ5-=00526,1-0.05VII出气摩尔分数比：U=K(I-a)=0.0526x(199.98%)=0.0000105VIII进塔惰性气体比：qnc=Vx273（1-0.0526）=141.8622.4（273+20）/h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：IX最小液气比：（纨濡=R=F=05一黑X）三5=0.754qiigX2-X1区923m0.754取操作气液比为最小气液比的1.5倍：（纭）=1.5（8必）lg=1.5X0.754=1.131QnGcZnG出塔液含氨气摩尔分数比：X,=0。遭浮%,0442即可得到吸收剂的用量：4“=1.5X0.754X141.86=160.44切%3.4 塔径计算气体密度夕混二3600 5% 273 3600 95% X 273k (273+20) 22.4 + 22.4x