环境工程原理课程设计-水吸收氨气填料吸收塔的课程设计.docVIP

成都信息工程学院 环境工程原理课程设计 题目： 水吸收氨过程填料吸收塔的设计 班级： 环工102 姓名： 指导教师： 羊依金 评审教师： 完成日期： 前言 设计任务 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 3500 m3/h，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1.5倍。 2、 操作条件 操作压力 常压 操作温度 20℃ 填料类型和规格均自选 工作日 每年300天，每天24小时连续运行 厂址 成都地区 设计方案的确定 装置流程的确定 本次设计采用逆流操作：气相自塔进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。 逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。选择吸收剂的基本要求:溶解度，减少吸收剂用量，降低输送与再生的能耗。2. 选择性好，3. 操作温度下吸收剂的蒸汽压要低，以为离开吸收设备的气体往往被吸收剂所饱和，吸收剂的挥发度愈大，则在吸收和再生过程中吸收剂损失愈大。 4. 粘度低，以利于传质与输送；。5. 具有较好的化学稳定性及热稳定性，以减少吸收剂的降解和变质，尤其在使用化学吸收剂时。6. 其它，所选用的吸收剂还应满足无毒性，无腐蚀性，不易燃易爆，不发泡，冰点低，廉价易得以及化学性质稳定等要求。 因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。 填料的选择 2.3.1 填料层 填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。填料层是塔实现气、液接触的主要部位。填料的主要作用是：①填料层内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道，气体通过时可达到很高的湍动程度；②单位体积填料层内提供很大的固体表面，液体分布于填料表面呈膜状流下，增大了气、液之间的接触面积。 填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用最低。 2.3.2 填料种类的选择 填料的选择包括确定填料的种类、规格及材质等。所选择填料既要满足生产工艺的要求，又要使设备投资和操作费用较低。填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下几个方面： (1)传质效率要高 一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料 (2)通量要大 在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料 (3)填料层的压降要低 (4)填料抗污堵性能强，拆装、检修方便 2.3.3 填料规格的选择 填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。 （1）散装填料规格的选择 工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对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。 （2）规整填料规格的选择 工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比表面积表示，主要有125、150、250、350、500、700等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。 应予指出，一座填料塔可以选用同种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填料。设计时应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料的规格。 2.3.4 填料材质的选择 填料的类型 1拉西环填料 优点：易于制造，价格低廉，且对它的研究较为充分，所以在过去较长的时间内得到了广泛的应用。 缺点：由于高径比大，堆积时填料间易形成线接触，因此液体在填料层流动时，常存在严重的沟流和壁流现象。且拉西环填料的内表面润湿率较低，因而传质速率也不高 2阶梯环填料（Stair ring） 填料的阶梯环结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有长方形小孔，环内有两层交错 45°的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形状的翻边。 这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高约10%，压降则可降低25%，