目录
前 言…………………………………………….…………..…… 一 任务及操作条件………………………………….….………… 二 吸收工艺流程的确定…………………………………………… 三 物料计算………………………………………………………… 四 塔径计算………………………………………………………… 五 填料层高度计算………………………………...……………… 六 填科层压降计算…………………………………………........... 七 填料吸收塔的附属设备……………………….…………..……. 八 课程设计总结………………………………...…………………. 九 主要符号说明……………………………………...…………..... 十 参考文献………………………………………..……………….. 十一 附图……………………………………………………………
前 言
塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气
液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、
设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大。 填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的
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填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。一 设计任务书
（1） 题目 水吸收氨的填料吸收塔设计 （2）设计任务和操作条件: (1)生产能力4570㎡/h。 (2)操作温度 20℃
(3)工作日：年工作300天,每天24小时运行. （4）氨的含量4.9%
（5）气体混合物成分：空气和氨 (6)混合气体压力：101.3KPa
（3） 填料类型 聚丙烯阶梯环填料,规格自选. （4）设计内容 (1)收集基础数据 (2)确定吸收流程
(3)物料衡算，确定塔顶，塔底的气液流量和组成
(4)选择填料，计算塔径，填料层高度，填料的分层，塔高的确定。 (5)流体力学特性的交合：液气速度的求取，喷淋密度的校核，填料层压降p的计算。
(6)液体喷淋装置你，液体再分布器，气体进出口及液体进出口装置，栅板。 （5）典型辅助设备的选型和计算（略）
包括典型辅助设备(换热器及流体输送机械)的主要工艺尺寸计算和设备型号规格的选定。 （6）制图
（1）绘制带控制点的工艺流程图 （2）绘制主体设备图
可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前使用的环形填料中最为优良的一种。
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2.3.4填料规格的选择
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本课设处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用50mm 。
选用50mm聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数查表2.1得： 比表面积a：114.2m2/m3 空隙率?：0.927 干填料因子?：143.1m?1 国内阶梯环特性数据见表2.1。
表2.1 国内阶梯环特性数据
材外径 外径×高×厚 比表面积 质 d，mm 塑 25 38 50 料 76 50×30×1.5 76×37×3 114.2 89.95 0.927 0.929 9980 3420 76.8 68.4 143.1 112 80 72 d×H×δ 25×17.5×1.4 38×19×1 23空隙率 33个数 3堆积密度 干填料因子 填料因子 33-1at，m/m ε，m/m n，个/m ρp，kg/m at/ε，m 228 132.5 0.90 0.91 81500 27200 97.8 57.5 313 175.6 Φ，m 240 120 -1 3.1物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 空气和水的物性常数如下： 空气：
??1.81?10?5Pa?s?0.065kg/(m?h)??1.205kg/m3
水：
密度：?L?998.2kg/m3黏度:?L?100.4?10Pa?s?5
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表面张力为：ζL=72.6 dyn/cm=940896 kg/h
已知20?C下氨在水中的溶解度系数H?0.725kmol/(m3?kpa) 亨利系数E??LHMSEP
m?相平衡常数
998.2???0.754HMSP0.725?18.02?101.3?L
E——亨利系数 H——溶解度系数
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Ms——相对摩尔质量 m——相对平衡常数
进塔气相摩尔比为：Y1?0.049(1?0.049)?0.052 出塔气相摩尔比为：Y2?0.049?(1?0.981)?0.000978969
1?0.049对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：X2?0(清水)
混合气体的平均摩尔质量为：M?0.05?17?(1?0.05)?29?28.4(kg/kmol) 混合气体流量：4570?2731??190.09(kmol/h) 29322.4惰性气体流量：V?190.09?(1?0.049)?180.78(kmol/h)
LY?Y2()min?1VX1??X2最小液气比：
Y1?Y20.052?0.000978969???0.740Y10.052?X2?0m0.754取实际液气比为最小液气比的1.9倍，则可得吸收剂用量为：
L?0.740?180.78?1.9?254.2(kmol/h)
V(Y1?Y2)L
0.052?0.000978969??0.03630.740?1.9X1?V——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;
Y1、Y2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，koml/koml;
X1、X2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，koml/koml;
?254.2?18?0.68 液气比 L??V4570?1.125经计算该吸收过程为低浓度吸收过程，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。
pM101.3?27.061?103?10?3??1.125 混合气体的密度??vRT8.315?293采用埃克特泛点关联式计算泛点速度： 气体质量流量：
WV?4570?1.125?5141.25kg/h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：
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WL?254.2?18.02?4580.684kg/h 填料总比表面积：at?114.2m2/m3 水的黏度?L?1.004mPa?s
lg[?wL?uat?V0.2??3???L]?A?K???g??Lw?V?142F1/4??V???????L?1/8?0.204?1.75?(24819.3231.183)?()5323.5?1.183998.218
uFat?V0.2??0.315Lg?3?LuF?0.315?9.81?0.927?998.2?4.26m/s0.2114.2?1.183?1.0043
μF——泛点气速，m/s； g——重力加速度，9．81m/s2 at——填料总比表面积，m2／m3 ε——填料层空隙率，m3／m3； ρV,ρL——气相、液相密度，k/m3； μL——液体粘度，mPa·s;
A,K——关联常数。 A、K取值可由表4.1
4.1不同类型填料的A、K值 散装填料类型 塑料鲍尔环 金属鲍尔环 塑料阶梯环 A 0.0942 0.1 0.204 K 1.75 1.75 1.75 规整填料类型 金属阶梯环 瓷矩鞍 金属环矩鞍 A 0.106 0.176 0.06225 K 1.75 1.75 1.75 取泛点率为0.6，即u?0.6uF?0.6?4.26?2.558m/s 则 D?4VS4?4500/3600??0.79m ?u??2.558 D——塔径，m；
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