《氨吸收设计论》word版

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1、（一）设计方案简介在化学工业中，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。氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的

2、氨气进行吸收，本次设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气，使其达到排放标准。一、方案的的确定1.装置流程的确定用水吸收NH3属高溶解度的吸收过程，为提高传质效率和分离效率，所以，本实验选用逆流吸收流程。2.吸收剂的选择吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。根据本设计要求，选择用清水作吸收剂，且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。3.操作温度与压力的确定   操作温度：20℃操作压力：常压二、填料的类型与选择填料的选择包括确定填料的种类，规格及材料。填料的种类主要

3、从传质效率，通量，填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。根据本设计的要求，选择用塑料散装填料。本方案选用聚丙烯鲍尔环作为填料设计填，其主要参数如下：填料类型公称直径DN/mm外径×高×厚比表面积at（m2/m3）空隙率/%个数n/m-3堆积密度/（kg/m3）干填料因子/m-1聚丙烯鲍尔环5050×50×1.510091.7630076130三、设计步骤a)查询物性数据b)物料衡算和能量c)确定吸收剂最小用量：  d)操作气速u=nuF  (n=0.5~0.

4、85)e)计算填料塔径Df)校核操作气速u

5、手册查得，20℃水的有关物性数据如下：密度为 =998.2kg/m3粘度为 μL=0.001Pa·S=3.6kg/（m·h）表面张力为 σL=72.6N/mNH3在水中的扩散系数为DL=2.04×10-9m2/s=7.344×10-6m2/h2．气相物性数据：混合气体的平均摩尔质量为M=0.05×17.03+0.95×29=28.40混合气体的平均密度为==0.991kg/m3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为μv=0.918×10-5Pa·S查手册得NH3在空气中的扩散系数为 Dv=0.225cm2/s=

6、0.081m2/h3．气相平衡数据20℃时NH3在水中的溶解度系数为 H=0.725kmol/(m3·kPa)常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa相平衡常数为m=0.75434．物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.0526出塔气相摩尔比为Y2=0.00001进塔惰性气相流量为V=1200()(1-0.05)=54.63kmol/h对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0=54.63=41.05kmol/hL=1.5Lmin=41.05×1.5=61.57kmol/h所以由全塔物料衡算式　V(Y1-Y2)=L(X1-

7、X2)可得：X1=V(Y1-Y2)/L==0.0465S==10二、吸收塔的工艺尺寸的计算1.塔径计算气相质量流量为 wV=kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即wL=L×M=61.57×18.02=1109kg/h用贝恩—霍根关联式计算泛点气速.查附录五得空隙率ε=91.7％㏒[uF2/g×(at/ε3)×(ρv/ρL)×μL0.2]=A-K(wL/wV)1/4(ρv/ρL)1/8查表得A=0.0942K=1.75计算得uF=4.502m/s取u=0.7uF=0.7×4.502=2.832m/s由D= 圆整塔径，取  D=0

8、.4m2.操作气速校核     u=m/s＜uF3填料规格校核D/d=400/50=8,满足鲍尔环的径比要求.4.液体喷淋密度校核 取最小润湿速度为LW,min=0.08m3/(m▪h)查常用散装填料的特性参数表，得at