化工原理课程设计(水吸收氨气).docx

化工原理课程设计水汲取氨气熄料塔设计学院药化工学院专业化学工程与工艺班级姓名学号090350=指导老帅蒋赣、严明芳2011年12月25日目录前言-11 .水汲取第气填料塔工艺设计方案简介41.1 任务与操作条件41.2 设计案的确定41.3 填料的选择42 .工艺计算6据2.1.1液相物性的数据2.1基础物性数662.1.2气相物性的数据62.1.3气液相平衡数据62.1.4物料衡算72.2填料塔的工艺尺寸的计2.2.1塔径的计算72.2.2填料层高度计算92.2.3填料层压降计算122 .2.4液体分布器简要设计133 .协助设备的计算与选型153.1填料支承设备153.2填料压紧装在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药与环保等部门，塔设备属于运用量大应用面广的重要堂元设备。塔设备广泛用于蒸馀、汲取、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的探讨始终是国内外学者普遍关注的重要课题。在化学工业中，常常须要将气体混合物中的各个组分加以分别，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。汲取操作是气体混合物分别方法之一，它是依据混合物中各组分在某种溶剂中溶解度不同而达到分别的目的。塔设备按其结构形式基本上可分为两类；板式塔和填料塔。以前在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采纳填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、爵负荷填料的开发，既提高/塔的通过实力和分别效能又保持了压降小、性能稳定等特点。因此，填料塔已经被推广到大型气、液操作中，在某些场合还代替r传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的探讨和开发，性能优良的填料塔必将大型用于工业生产中。综合考察各分别汲取设备中以填料塔为代表，填料塔技术用于各类工业物系的分别，虽然设计的重点在塔体与塔内件等核心部分，但与之相配套的外部工艺和换热系统应视详细的工程特殊性作相应的改进。例如在DVF回收装置的扩产改造项目中，要求利用原常压塔塔顶蒸汽，工艺上可以在常压塔与新增减压塔之间采纳双效蒸储技术，达到降低能耗、提高产量的双重效果，在硝基氯苯分别项目中；改康多塔精储、两端结晶I：艺为单塔精储、端结晶流程,并对富间硝基氯茉母液进行精储分别，获得99%以上的问硝基氮苯,既提高产品质量,又取得r降低能耗的技术效果。过程的优缺点：分别技术就是指在没有化学反应的状况卜.分别出混合物中特定组分的操作。这种操作包括蒸饱，汲取，解吸，萃取，结晶，吸附，过滤，蒸发，干燥，离子交换和膜分别等。利用分别技术可为社会供应大量的能源，化产品和环保设备，对国民经济起着重要的作用。为了使1填料塔的设计获得满意分别要1求的最佳设计参数（如理论板数、热负荷等）和最优操作工况（如进料位置、回流比等），精确地计算出全塔各处的组分浓度分布（尤其是腐蚀性组分）、温度分布、汽液流率分布等,常采纳高效填料塔成套分别技术。而且,20世纪80年头以来，以高效填料与塔内件为主要技术代表的新型填料塔成套分别工程技术在国内受到普遍重视。由于其具有高效、低阻、大通量等优点,广泛应用于化匚、石化、炼油与其它1业部门的各类物系分别。氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其剧烈的剌激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，氨对接触的皮肤组织都有腐蚀和刺激作用，可以汲取皮肤组织中的水分，使组织蛋白变性，并使组织脂肪电化，破坏细胞膜结构。氨的溶解度极高，所以主要对动物或人体的上呼吸道有刺激和腐蚀作用，常被吸附在皮肤粘膜和眼结膜上，从而产生刺激和炎症。可麻痹呼吸道纤毛和损害粘膜上皮组织，使病原微生物易于侵入，减弱人体对疾病的反抗力。第通常以气体形式吸入人体，氮被吸入肺后简洁通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能。进入肺泡内的氨，少部分为二氧化碳所中和，余下被汲取至血液，少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外。短期内吸入大量解气后会出现流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头壁、呕吐、乏力等。若吸入的氮气过多，导致血液中氨浓度过高，就会通过三叉神经末梢的反射作用而引起心脏的停搏和呼吸停止，危与生命。长期接触朝气，部分人可能会出现皮肤色素沉积或手指渍疡等症状：氨气被呼入肺后简洁通过肺泡进入血液，与血红蛋白结合，破坏运氧功能短期内吸入大量氨气后可出现流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难，可伴有头旱、头痛、恶心、呕吐、乏力等，严峻者可发生肺水肿、成人呼吸育迫综合症，同时可能生呼吸道刺激症状。因此，汲取空气中的氨，防止氨超标具有重要意义。因此，为了避开化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气干脆排入大气而造成空气污染，须要采纳肯定方法对于工业尾气中的氨气进行汲取，木次课程设计的目的是依据设计要求采纳填料汲取塔汲取的方法来净化含有氨气的工业尾气,使2其达到排放标准。设汁采填料塔进行汲取操作是因为填料可以供应巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使汲取过程易于进行,而且，填料塔还具有结构简洁、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使汲取操作过程节约大量人力和物力。利用混合气体中各组分在同一种液体（溶剂）中溶解度差异而实现组分分别的过程称为气体汲取气体汲取是种重要的分别操作，它在化工生产中主要用来达到以下几种目的。（1）分别混合气体以获得肯定的组分。（2）除去有害组分以净化气体。（3）制备某种气体的溶液。个完整的汲取分别过程，包括汲取和解吸两个部分。典型过程有单塔和多塔、逆流和并流、加压和减压等。31 .水汲取氯气填料塔工艺设计方案简介1.1 任务与操作条件混合气（空气、NH3）处理量：2600>a;进塔混合气含NH37%（体积分数）：温度:20C：进塔汲取剂（清水）的温度:20C；NH3回收率：96%：操作压力为常压101.3kPae1.2 设计方案的确定在化学工业中，常常须要将气体混合物中的各个组分加以分别，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。汲取操作是气体混合物分别方法之一，它是依据混合物中各组分在某种溶剂中溶解度不同而达到分别的目的。宏是化1：生产中极为重要的生产原料，但是其剧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，为了避开化学工业产生的大量:的含有氨气的工业尾气干脆排入大气而造成空气污染，须要采纳肯定方法对于工业尾气中的氨气进行汲取，本次化工原理课程设计的目的是依据设计要求采纳常压常温下填料汲取塔汲取的方法来净化含有氨气的工业尾气，使其达到排放标准“设计采纳填料塔进行汲取操作是因为填料可以供应巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使汲取过程易于进行,而且,填料塔还具有结构简洁、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使汲取操作过程节约大量人力和物力。1.3 填料的选择塔填料（简称为侦料）是填料塔的核心构件，它供应了气、液两相相接触传质与传热的表面，其性能优劣是确定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面积越大，气液分布也就越匀称，传质效率也越高，它与塔内件一起确定了填料塔的性4质。因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。塔填料的选择包括确定填料的种类、规格与材料。填料的种类主要从传质效率、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Dd.散装填料是个个具有肯定几何形态和尺寸的颗粒体，般以随机的方式积累在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料依据结构特点不同，可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料与球形填料等。通用压降关联图查图上图得，P/Z=100×9.81=981.OOPa/m填料层压降为：ZXP=981.00X5=4.905KPa2.2.4液体分布能简要设计液体分布器的选型：该汲取塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低。故选用槽式分布器。分布点密度计算：按ECkOrt建议值，D-400时，喷淋点的密度为330点/m2750时，喷淋点的密度为170点/m2,设计取喷淋密度为280点/m1.则总布液孔数为：n=0.785×0.5×280=55实际总布液孔数：54点布液计算：13由1.S=IeeJg2g&H4取=0.60,W=16Od°=为,w-/4×0.0006831V.14×54×0.6×2×9.81x0J6=0.00302m则=3.02mm143.协助设备的计*与选型填料支撑装置对于保证填料塔的操作性能具有重大作用O采纳结构简洁、自由截面较大、金属耗用量较小的栅板作为支撑板。为了改善边界状况，可采纳大间距的栅条，然后按正方形排列的费质十字环，作为过渡支撑，以取得较大的孔隙率。由于采纳的是姆的填料，所以可用恒5”的十字环。塔径D-5001111,设计栅板制成整块，每块宽度为400mm,每块重量不超过15.700N,以便从人孔进行装卸。（八）栅板(b)升气管式(G十字隔板环层1 .2填料压紧装置填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用卜填料床层发生松动和跳动。填料压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类，每类又有不同的型式，填料压板自由放置于填料层上端，鸵自身重量将填料压紧.它适用于陶究、石墨等制成的易发生破裂的散装填料。床层限制板用于金属、塑料等制成的不易发生破裂的散装填料与全部规整填料床层限制板要固定在塔壁上，为不影响液体分布器的安装和运用，不能采纳连续的塔圈固定，对于小塔可用螺钉固定于塔壁，而大塔则用支耳固定。本设计中填料塔在填料装填后于其上方安装r填料压紧栅板。3 .3液体再分布装置气液两相在填料层中流淌时，受阻力的影响，易发生偏流现象，导致乱堆填料层内气液分布不均，使传质效率卜降。为防止偏流，可间隔肯定高度在填料层内设置再分布装置，将流体先经收集后重新分布。最简洁的再分布装置为截锥式再分布器，其结构简洁安装便利。故选择截锥式再分布器。本设计采纳的是安排锥形的再分布器，其最简洁沿壁流下的液体用安排锥再将它导入中心截锥小头的直径般为(0.7-0.8),本设计取500×0.8=400n11,为增加气体流过是的自由截而积，在安排推上开设4个管孔,锥体与塔壁夹角取在35-45,取h=80m11k164 .设计一览表康科汲取塔设计一览表汲取塔类型,聚丙烯阶梯环汲取馍料塔工艺参数名称混合气处理量：2600疗"物料名称清水氨气操作压力，kPa101.3101.3操作温度，2020流速，三s12507.915672.9液体密度，kgm3998.20.991流量，kg/h24553076塔径，三500填料层高度，11m5000压降，KPa4.905分布点数55（实际：54）I黏度，kg(u*h)3.6卜0656表面张力，kg/h940896427680(聚乙烯)175 .后记经过r近一周时间的课程设计，现在最终完成r这次的课程设计。我的化工原理课程设计是水汲取额过程填料塔的设计，这是关于汲取中填料塔的设计。填料塔是以塔内装有大殳的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简洁，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优