设计题目 3000Nm3/h含氨5%填料吸收塔的设计
试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理量为3000Nm3/h，其中含氨为5%（体积分数），采用清水进行吸收。要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数）。
操作条件
（1）操作压力101.33 kPa（常压）； （2）操作温度20℃；
（3）吸收剂用量为最小用量的1.9倍 填料类型：选用聚丙烯阶梯环填料。 工作日：每年300天，每天24小时连续运行 厂址：合肥
设计内容
（1）设计方案的说明及流程说明；
（2）吸收塔的物料衡算；吸收塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）吸收塔接管尺寸计算； （6）绘制生产工艺流程图； （7）绘制吸收塔设计条件图； （8）绘制液体分布器施工图；
（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目 录
第1章 设计方案的简介 ..................................................................................... 1
1.1选定塔型.................................................................................................. 1 1.2确定填料吸收塔的具体方案.................................................................. 2
1.2.1装置流程的确定........................................................................... 2 1.2选择吸收剂.............................................................................................. 3 1.3操作温度与压力的确定.......................................................................... 3
1.3.1操作温度的确定........................................................................... 3 1.3.2操作压力的确定........................................................................... 3
第2章 填料的类型与选择 ................................................................................. 4
2.1填料的类型.............................................................................................. 4
2.1.1散装填料....................................................................................... 4 2.1.2规整填料....................................................................................... 4 2.2填料的选择.............................................................................................. 5
2.2.1填料种类的选择........................................................................... 5 2.2.2填料规格的选择........................................................................... 6 2.2.3填料材质的选择........................................................................... 7
第3章 填料塔工艺尺寸 ..................................................................................... 9
3.1设计基础数据.......................................................................................... 9
3.1.1液相物性数据............................................................................... 9 3.1.2气相物性数据............................................................................... 9 3.2.3气液相平衡数据........................................................................... 9 3.2.4物料衡算..................................................................................... 10
第4章 填料塔的工艺尺寸的计算 ................................................................... 11
4.1塔径的计算............................................................................................ 11 4.2填料层高度计算.................................................................................... 12 4.3填料塔压降的计算................................................................................ 14
第5章 液体分布器简要设计 ........................................................................... 16
5.1液体分布器............................................................................................ 16 5.2液体再分布器........................................................................................ 17
5.3 塔底液体保持管高度................................................................... 18
第6章 吸收塔接管尺寸计算 ........................................................................... 19
6.1气体进料管............................................................................................ 19 6.2液体进料管............................................................................................ 19 6.3 离心泵的选型....................................................................................... 19 6.4风机的选型............................................................................................ 20 第7章 塔体附件设计 ....................................................................................... 22
7.1塔的支座................................................................................................ 22 7.2其他附件................................................................................................ 22 附图1 填料塔工艺图 ........................................................................................ 23 附图2 工艺流程图 ............................................................................................ 24 附录1 吸收塔设计条件图 ................................................................................ 25 附录2 符号说明 ................................................................................................ 26 附录3 设计一览表 ............................................................................................ 27 附录4 Eckert通用关联图 .................................................................................. 28 参考文献 ............................................................................................................. 29
水吸收氨过程填料吸收塔
第1章 设计方案的简介
1.1选定塔型
塔器是关键设备，例如在气体吸收、液体精馏（蒸馏）、萃取、吸附、增湿中、离子交换等过程中都有体现。通常我们将塔分为板式塔和填料塔两大类。
其中填料塔是一个圆筒塔体，塔内装载一层或多层填料，气相由下而上，液相由上而下接触，传热和传质主要在填料表面进行，填料的选择是填料塔的关键。
填料塔制造方便，结构简单，采用材料可是耐腐蚀的材料或者金属以及塑料，在塔径较小的情况较有效，使用金属材料省，一次投料较少，塔高较低。
表1-1 板式塔与填料塔对比
序号 １
填料塔
Φ800 mm以下，造价低，直径大则价高
困难
用小填料时，小塔的效率高，塔径增大，效率下
２
降，所需高度急增
３ ４ ５
操作）
６ ７
蚀较严重的场合
８
持液量小
的制作 持液量大
对液相喷淋量有一定要求
内部结构简单，便于非金属材料制作，可用于腐
气液比的适应范围大 多数不便于非金属材料
空塔速度（生产能力）低 大塔检修费用高，劳动量大
压降小，对阻力要求小的场合较适用（如：真空
压降比填料塔大 比小塔板有所提高 空塔速度高 检修清理比填料塔容易 效率较稳定。大塔板效率
板式塔
Φ600 mm以下时，安装
吸收塔设计基本原则是： 生产能力大，有足够的弹性； 满足工艺要求，分离效率高；
运行可靠性高，操作、维修方便，少出故障； 结构简单，加工方便，造价较低；
1
水吸收氨过程填料吸收塔
塔压降小。
综上考虑，吸收3000 Nm3/h含5%的氨的生产任务较小，我们采用填料吸收塔完成该项生产任务。它结构简单，造价较低，便于采用耐蚀材料使得寿命较长。
1.2确定填料吸收塔的具体方案
1.2.1装置流程的确定
装置流程主要有以下几种：
（1）逆流操作 气相自塔底进入由塔顶排出，液相由塔顶流入由塔底流出，其传质速率快，分离效率、吸收剂利用率高。工业生产中多采用此操作。
（2）并流操作 气液两相均由塔顶流向塔底，其系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，液流对推动力影响不大；易溶气体的吸收或吸收的气体不需吸收很完全；吸收剂用量很大，逆流操作易引起液泛。
（3）吸收剂部分循环操作 在逆流操作过程中，用泵将吸收塔排除的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，通常以下情况使用：当吸收剂用量较少，为提高塔的喷淋密度，对于非等温吸收过程，为控制塔内的温度升高，需取出一部分热量。该流程特别适用于相平衡常数m较小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的利用率。需注意吸收剂的部分再循环较逆流操作费用的平均推动力较小，且需设置循环泵，操作费用提高。
由于氨在水中的溶解度很大。逆流操作时平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。逆流操作是完成该项任务的最佳选择。
在生产工艺流程图中，吸收剂水由离心泵输送至填料塔的塔顶，经液体分布器均匀的分布在填料上，使填料整个的充分润湿。气体由风机从塔底送入，含少量氨气的空气经过填料时，与填料上的吸收剂水相接触，此时在填料的表面发生传质过程实现氨的吸收。吸收剂水通过填料吸收氨后由塔底排除，而带有少量氨的空气完成吸收后氨的含量已在0.02%以下由塔顶放空。
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水吸收氨过程填料吸收塔设计 - 图文
