【正文】 內蒙古工業(yè)大學課程設計說明書 第一章 高濃氨吸收的設備選用及設計方案 概述 氣體吸收過程是化工生產中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用氣體混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實現各組分分離的單元操作。用于吸收的設備類型很多，如填料塔、板式塔、鼓泡塔和噴灑塔等。但工業(yè)吸收操作中更多地使用填料塔，這是由于填料塔具有結構簡單，容易加工，便于用耐腐蝕材料制造，以及壓降小，吸收效果好，裝置靈活等優(yōu)點，尤其適用于小塔徑的場合。作為吸收過程的工藝設計，以期提高綜合處理工程問題的能力，其一般問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力及分離要求的條件，完成以下工作：，確定吸收方案；，確定工藝參數；；；。 確定設計方案是課程設計的首要步驟，設計方案的確定要從技術上和經濟上進行綜合論證。 、生產能力大、壓降小、吸收效果好、操作彈性大等優(yōu)點，所以在工業(yè)吸收操作中被廣泛應用。在本次課程設計中，要求用25℃地下水吸收氨氣，且氨氣含量為45%，故選用填料塔。 流程方案由于氨氣屬于易溶氣體，設計條件中氨氣含量較高，逆流操作適用于平均推動力大的吸收，吸收劑利用率高，所以選定為逆流操作。當吸收劑用量特別大時，逆流容易引起液泛，可以通過調節(jié)液體流量來控制。地下水（水溫是25℃）做吸收劑，逆流操作時，需要用泵將水抽到塔頂，由于輸送的為清水，所以選水泵，氣體需選用風機。 吸收劑的選擇本次課程設計的任務表中中，已給出吸收劑為地下水，其優(yōu)點為： 1. 溶解度大； 2．選擇性好； 3. 揮發(fā)度低； 4. 吸收劑具有較低的黏度，且不易產生泡沫； 5. 基本無腐蝕，并且無毒 ；6. 價廉，易得，化學穩(wěn)定性好。填料的選擇要根據以下幾個方面來考慮： 1. 比表面積要大，有較高的傳質效率2. 能提供大的流體通量3. 填料層的壓降4. 填料的操作性能5. 液體的再分布性能要好。6. 要有足夠的機械強度，尤其是非金屬填料。7. 價格低廉，穩(wěn)定性好 填料的選擇 對于水吸收的過程，在操作條件要求不高的情況下，滿足經濟性，因此選擇塑料鮑爾環(huán)。 第二章 工藝計算 概述整個工藝計算過程包括以下幾點：1. 確定氣液平衡關系（若為非等溫吸收，各物性參數隨組成變化而變化，求取各值時應取平均值，計算時應注意這一點）； 2. 確定吸收劑用量及操作線方程；3. 填料的選擇；4. 確定塔徑及塔的流體力學性能；5. 填料層高度的計算；6. 管路及輔助設備的計算； 氣液平衡關系 由于原料氣組成中，氨氣占45%，氨氣含量較高，用地下水吸收時會產生很大的熱效應，使塔內溫度顯著升高，對氣液平衡關系和吸收速度產生明顯影響，屬于非等溫吸收。在逆流吸收塔中氣液平衡關系是溫度的函數，溫度升高，平衡關系便要改變，所以，在這種情況下不能再利用我們熟悉的亨利定律，應重新按照非等溫吸收的熱衡算，根據液相濃度和溫度的變化情況，定出實際的平衡關系。非等溫吸收的熱效應主要包括：，即溶解熱。物理吸收計算中只考慮溶解熱，溶解熱分為積分溶解熱和微分溶解熱。在吸收過程中所用的吸收劑量很大，液相濃度一般變化較小，于是混合熱可考慮為微分溶解熱。在假定非等溫吸收的平衡關系時，為簡化計算，通常做如下三點假設：。以上假設，即是假定吸收過程中所釋放出的熱量全部用來加熱液體。在給定的設計條件中得知，要設計的是高濃度氣體的非等溫吸收。由塔頂到塔底的濃度及溫度變化較大，平衡關系的確定常采用近似法。將吸收塔按液相濃度x的變化分成若干段，每段濃度變化為,如圖21所示，對第i段作熱量衡算：圖 21 非等溫吸收熱衡算 : : i1 i i+1 : : i 根據課程設計要求，此處我們可以假設濃度變化范圍為x=（0～）,分為20段，即每段濃度變化為=。溶質被吸收時放出的熱量：液相溫度由升至時吸收的熱量：根據前面的假設，吸收過程中放出熱量全部用于液相升溫，=即 [3] （21）式中：， — 第i段兩端的液相溫度，℃； — 第i段兩端的液相濃度差； — 溶液流率，kmol/h(由于很小，L可視為常數)— 溶液的平均比熱，(KJ/Kmol℃)— 溶質的微分溶解熱，KJ/Kmol(取和間的平均值)在塔頂液相濃度=0，溫度=25℃的情況下，由式21逐段計算出每個下的液相溫度，建立吸收塔中液相濃度x與溫度t的對應關系。 平衡關系的確定在非等溫吸收操作中，吸收塔內液相的濃度和溫度分別由塔頂處的，增加到塔底處的。在此液相濃度和溫度范圍內，隨著和t的變化，氣液兩相的平衡關系也在改變，即不同溫度對應著不同的平衡曲線。實際平衡關系可由溫度與濃度的關系得到，也可由經驗公式來確定。對于氨氣和水溶液的平衡物系，若選用經驗公式，可作如下計算： [3] （23）式中： — 氨在水溶液中的摩爾分率 T — 溶液的溫度， K — 溶液上方氨的平衡風壓 ，㎜Hg由于是常壓下吸收，氣相可是為理想氣體，按道爾頓分壓定律，計算與相平衡的： （24）式中：P — 操作壓強，㎜Hg 計算過程如下：(以x=)㎜Hg =根據計算結果，以為橫坐標，為縱