環(huán)境工程原理課程設(shè)計(jì)--清水吸收氨過(guò)程填料吸收塔設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2025-02-09 13:31 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 接觸氨氣，部分人可能會(huì)出現(xiàn)皮膚色素沉積或手指潰瘍等癥狀；氨氣被呼入肺后容易通過(guò)肺泡進(jìn)入血液，與血紅蛋白結(jié)合，破壞運(yùn)氧功能。短期內(nèi)吸入大量氨氣后可出現(xiàn)流淚、咽痛、聲音嘶啞、咳嗽、痰帶血絲、胸悶、呼吸困難，可伴有頭暈、頭痛、惡心、嘔吐、乏力等，嚴(yán)重者可發(fā)生肺水腫、成 人呼吸窘迫綜合癥，同時(shí)可能發(fā)生呼吸道刺激癥狀。因此，吸收空氣中的氨，防止氨超標(biāo)具有重要意義。 因此，為了避免化學(xué)工業(yè)產(chǎn)生的大量的含有氨氣的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對(duì)于工業(yè)尾氣中的氨氣進(jìn)行吸收，本次課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來(lái)凈化含有氨氣的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過(guò)程易于進(jìn)行，而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以 使吸收操作過(guò)程節(jié)省大量人力和物力。 利用混合氣體中各組分在同一種液體 (溶劑 )中溶解度差異而實(shí)現(xiàn)組分分離的過(guò)程稱(chēng)為氣體吸收氣體吸收是一種重要的分離操作，它在化工生產(chǎn)中主要用來(lái)達(dá)到以下幾種目的。 (1)分離混合氣體以獲得一定的組分。 (2)除去有害組分以凈化氣體。 (3)制備某種氣體的溶液。一個(gè)完整的吸收分離過(guò)程，包括吸收和解吸兩個(gè)部分。典型過(guò)程有單塔和多塔、逆流和并流、加壓和減壓等。 二、設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)題目 ： 清 水吸收氨過(guò)程填料吸收塔設(shè)計(jì) 設(shè)計(jì)條件 ① 、氣體混合物成分：空氣和氨； ② 、氨的含量： ％（體積）； ③ 、混合氣體流量： 3019m3/h ④ 、操作溫度： 293K； 5 ⑤ 、混合氣體壓力： ； ⑥ 、回收率： %。 設(shè)計(jì)內(nèi)容 ① 、確定吸收流程； ② 、物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成； ③ 、選擇填料、計(jì)算塔徑、填料 層高度、填料的分層、塔高的確定。 ④ 、流體力學(xué)特性的校核：液氣速度的求取，噴淋密度的校核，填料層壓降 △ P的計(jì)算。 ⑤ 、附屬裝置的選擇與確定：液體噴淋裝置、液體再分布器、氣體進(jìn)出口及液體進(jìn)出口裝置、柵板。 三、設(shè)計(jì)方案 吸收劑的選擇 根據(jù)所要處理的混合氣體，可采用水為吸收劑，其廉價(jià)易得，物理化學(xué)性能穩(wěn)定，選擇性好，符合吸收過(guò)程對(duì)吸收劑的基本要求。 流程圖及流程說(shuō)明 該設(shè)計(jì)采用逆流方式。該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經(jīng)由填料塔的下側(cè)進(jìn)入填料塔 中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸，在填料的作用下進(jìn)行吸收。經(jīng)吸收后的混合氣 體由塔頂排除，吸收了氨氣的水由填料塔的下端流出。 （如右圖） 6 塔填料選擇 選用 散裝填料， DN38mm聚丙烯階梯環(huán)塔填料 。 四、基本參數(shù) 液相物性數(shù) 據(jù) 對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。 由手冊(cè)查得， 20℃ 水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度為 = kg/m3 粘度為 μL= S= kg/ （ mh ） 表面張力為 σL=7 dyn/cm=940896 kg/h2 NH3在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 DL=10 9 m2/s 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊(cè)得 20℃ 空氣的粘度為 : μv=10 5 PaS= kg/(mh) 已知在 0℃ ， ， NH3在空氣中的擴(kuò)散系 /D cm s? 由 ( )( )G P TDD PT? ，則 293k ， 下， 3NH 在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為1 . 7 5 21 0 1 . 3 2 9 30 . 2 0 ( ) ( ) 0 . 2 2 6 /1 0 1 . 3 2 7 3GD c m s? ? ? 氣相平衡數(shù)據(jù) 20℃ 時(shí) NH3在水中的溶解度系數(shù)為 H= kmol/(m3kPa) 常壓下 20℃ 時(shí) NH3在水中的亨利系數(shù)為 E= 相平衡常數(shù)為 m= 7 填料的主要參數(shù) 本方案選用塑料階梯環(huán) DN38mm, 其主要性能參數(shù)如下： 比表面積 a： 32/mm 空隙率 ? ： 干填料因子 ? ： 1175 ?m 五、工藝計(jì)算 對(duì)低濃度吸收過(guò)程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度。 空氣和水的物性常數(shù)如下： 空氣： 35/ )/( mkg hmkgsPa? ???????? 水： sPamkgLL ???? ? 5 0 / 8?? 物料衡算 ① 、 進(jìn)出塔的汽液相組成 V氨 = V總 V空 = V總 Y1=n氨 /n空氣 =回收率 ∴ 查表知， 20C? 下氨在水中的溶解度系數(shù) )/( 3 kpamkm olH ?? 相平衡常數(shù) 則 ∴ 進(jìn)塔氣相摩爾比為：
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