化工原理课程设计(水吸收氨气).docx

该【化工原理课程设计(水吸收氨气) 】是由【碎碎念的折木】上传分享，文档一共【25】页，该文档可以免费在线阅读，需要了解更多关于【化工原理课程设计(水吸收氨气) 】的内容，可以使用淘豆网的站内搜索功能，选择自己适合的文档，以下文字是截取该文章内的部分文字，如需要获得完整电子版，请下载此文档到您的设备，方便您编辑和打印。化工原理课程设计(清水吸取氨气)
《化工原理》课程设计
水吸取氨气填料塔设计
学
院
医药化工学院
专
业
化学工程与工艺
班
级
姓
名
姚
学
号
==
指导教师 蒋赣、严明芳
2023年12月25日
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
目录
前言 1
1。水吸取氨气填料塔工艺设计方案简介 4
1。1任务及操作条件 4
1。2设计案确实定 4
4
2。工艺计算 6
… 6
2。 6
6
2。1。3气液相平衡数据 6
2。1。4物料衡算 7
2。2填料塔的工艺尺寸的计算… 7
2。 7
9
2。 12
… 13
3。关心设备的计算及选型 15
3。1 填料支承设备 15
填料压紧装置… 16
3。3液体再分布装置… 16
4。设计一览表… 17
5。后记… 18
6。参考文献… 10
7。主要符号说明… 10
8。附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图)
前 言
在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门,塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸取、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的争论始终是国内外学者普遍关注的重要课题。
在化学工业中,常常需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。吸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一种溶剂中溶解度不同而到达分别的目的。
塔设备按其构造形式根本上可分为两类;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,处理量小时承受填料塔。近年来由于填料塔构造的改进,型的、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过力气和分别效能又保持了压降小、,填料塔已经被推广到大型气、液操作中,在某些场合还代替了传统的板式塔。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。随着对填料塔的争论和开发,性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。
综合考察各分别吸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及塔内件等核心局部,,要求利用原常压塔塔顶蒸汽,工艺上可以在常压塔及增减压塔之间承受双效蒸馏技术,到达降低能耗、提高产量的双重效果,在硝基***苯分别工程中;改原多塔精馏、两端结晶工艺为单塔精馏、端结晶流程,并对富间硝基***苯母液进展精馏分别,获得99%以上的间硝基***苯,既提高产品质量,又取得了降低能耗的技术效果。
过程的优缺点:,吸取,解吸,萃取,结晶,吸附,过滤,蒸发,枯燥,离子交换和膜分别等。利用分别技术可为社会供给大量的能源,化工产品和环保设备,
1
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
求的最正确设计参数〔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〕,准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,,20世纪80年月以来,以高效填料及塔内件为主要技术代表的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,广泛应用于化工、石化、炼油及其它工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,但是其猛烈的刺激性气味对于人体安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,可以吸取皮肤组织中的水分,使组织蛋白变性,并使组织脂肪皂化 ,破坏细胞膜构造。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,减弱人体对疾病的抵抗力。氨通常以气体形式吸入人体,氨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,少局部为二氧化碳所中和,余下被吸取至血液,少量的氨可随汗液、尿液或呼吸排出体外。
短期内吸入大量氨气后会消灭流泪、咽痛、咳嗽、胸闷、呼吸困难、头晕、呕吐、乏力等。假设吸入的氨气过多,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顿,危及生命。长期接触氨气,局部人可能会消灭皮肤色素沉积或手指溃疡等病症;
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消灭流泪、咽痛、声音嘶哑、咳嗽、痰带血丝、胸闷、呼吸困难,可伴有头晕、头痛、恶心、呕吐、乏力等,严峻者可发生
肺水肿、***呼吸窘迫综合症,同时可能生呼吸道刺激病症。因此,吸取空气中的氨,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直接排入大气而造成空气污染,需要承受确定方法对于工业尾气中的氨气进展吸取,本次课程设计的目的是依据设计要求承受填料吸取塔吸取的方法来净化含有氨气的工业尾气,使
2
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
其到达排放标准。设计采填料塔进展吸取操作是由于填料可以供给巨大
的气液传质面积而且填料外表具有良好的湍流状况,从而使吸取过程易于进展,而且,填料塔还具有构造简洁、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸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吸取气体吸取是一种重要的分别操作,它在化工生产中主要用来到达以下几种目的。〔1)分别混合气体以获得确定的组分。〔2)除去有害组分以净化气体。〔3〕,包括吸取和解吸两个局部。典型过程有单塔和多塔、逆流和并流、加压和减压等。
3
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
水吸取氨气填料塔工艺设计方案简介

①混合气〔空气、NH3)处理量: 2600m3/h;
②进塔混合气含NH37%(体积分数);温度:20℃;
③进塔吸取剂(清水)的温度:20℃;
④NH3回收率:96%;
⑤。1。2设计方案确实定
在化学工业中,常常需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。吸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一种溶剂中溶解度不同而到达分别的目的。
氨是化工生产中极为重要的生产原料,但是其猛烈的刺激性气味对于人体安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直接排入大气而造成空气污染,需要承受确定方法对于工业尾气中的氨气进展吸取,本次化工原理课程设计的目的是依据设计要求承受常压常温下填料吸取塔吸取的方法来净化含有氨气的工业尾气,,从而使吸取过程易于进展,而且,填料塔还具有构造简洁、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸取操作过程节约大量人力和物力.
1。3填料的选择
塔填料〔简称为填料〕是填料塔的核心构件,它供给了气、液两相相接触传质与传热的外表,其性能优劣是打算填料塔操作性能的主要因素。填料的比外表积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起打算了填料塔的性
4
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
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、、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.
散装填料是一个个具有确定几何外形和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式积存在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料依据构造特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
拉西环 鲍尔环 阶梯环 弧鞍形填料 矩鞍形填料
塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚***乙烯等,国内一般多承受聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好,可长期在100℃以下使用。
设计选用填料塔,填料为散装聚丙烯DN50阶梯环填料。
国内阶梯环特性数据
材
质
外径
d,mm
外径×高×厚
d×H×δ
比外表积
a,m2/m3
t
空隙率
ε,m3/m3
个数
n,个/m3
积存密度
ρ,kg/m3
p
干填料因子
a/ε3,m-1
t
填料因子
Φ,m-1
塑
25
25××1。4
228

81500
97。8
313
240
38
38×19×1
132。5
0。91
27200
57。5
175。6
120
料
50
50×30×

0。927
9980


80
76
76×37×3
89。95

3420
68。4
112
72
5
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
2。工艺计算
2。1根底物性数据

对低浓度吸取过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查的,20℃水的有关物性数据如下:
密度:ρ1=998。2Kg/m3
粘度:μL=·S=·S=/〔m·h〕外表张力:σL==940896Kg/h2
L
氨气在水中的集中系数:D
×10-6m2/h
=1。80×10—9m2/s=×10—9×3600m2/h=6。480
2。1。2气相物性的数据混合气体平均摩尔质量:
MVM=ΣyiMi=×17+×29=
混合气体的平均密度:
ρ=PMVN=×/〔×293〕=1。171Kg/m3
vm RT
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册的20℃空气的粘度:μV=1。81×10—5Pa·s=/(m·h)
查手册得氨气在20℃空气中集中系数:Dv=0。189cm2/s=
。3气液相平衡数据
20C下氨在水中的溶解度系数:H=/(m3×kpa),常压下20℃时亨
L
利系数:E= r
=998。2/〔0。725×)=
HM
S
相平衡常数:
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
6
2。1。4物料衡算
进塔气相摩尔比:Y1=
y1 =0。070/〔1—0。070〕=0。075
1—y1
出塔气相摩尔比:Y2=Y1〔1-φ)=0。075×〔1—〕=0。00015进塔惰性气相流量:
V=2600/22。4×273/〔273+20〕×〔1—0。070〕=
该吸取过程属低浓度吸取,平衡关系为直线,最小液气比可按下式计算,
即:
L Y—Y
(V〕min = 1 2
m
Y/—X
1 2
对纯溶剂吸取过程,进塔液相组成为X2=0,则
L
〔V〕min=〔0。075—〕/[/〔-0)]=0。752
,则
L
V=1。8×=, 因此 L=×100。6=
由全塔物料衡算得:
V〔Y1—Y2〕=L〔X1—X2〕,得X1=100。6×〔0。075—)/=
2。2填料塔的工艺尺寸的计算
塔径的计算
化工原理课程设计(清水吸取氨气)
混合气体的密度:r
V
PM ´103´´10-3
= = =
RT ´293
7
塔径气相质量流量为:w
V
=2600×=3076Kg/h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即:w
L
=136。22×=2455㎏/h
塑料阶梯环特性数据据如下
用贝恩—霍根关联式计算泛点气速:
éu2æa
öærö ù
æLö1/4ær
ö1/8
è
ø
lgê Fç
t֍
v÷ú
=A—Kç ÷
ç v÷
L
ëgèe2øèrø L û
èVø r
L
查表得比外表积:a =,A=,K=1。75,e=0。927,得:
t
æLö1/4ær
ö1/8
A—Kç ÷
èVø
çrv
è
L
÷ =—
ø
=
F
因此计算得: u = 取u=0。8u=1×4。23m/s=
F
由D=
4V
S=[〔4×2600/3600〕/〔×4。23)]=
pu
圆整塔径,取D=〔常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、