4000m3/h空氣—氨填料吸收塔的設(shè)計

■魏 兵 ■吉化集團吉林市北方建設(shè)有限責任公司，吉林 132021

選擇合理的塔型是做好本次設(shè)計的首要前提，主要需要考慮操作的條件、物料性質(zhì)、塔設(shè)備性能［1］。填料塔的塔身是一直立式圓筒，底部裝有支承板，填料亂堆或規(guī)則地放置在支承板上。氣體經(jīng)塔底進入，液體經(jīng)分布器從塔頂淋到填料上，自上向下沿填料塔的表面流下來，自下向上連續(xù)流過填料的空隙，在填料層中氣液兩相互相接觸進行傳質(zhì)，沿塔高兩相組成一直變化，在填料層中液體向下流動時，向塔壁有流動的傾向。所以，當填料層比較高時，可以把它分成數(shù)段，段間用再分布器隔離，使已經(jīng)到達塔壁的液體再一次流向填料的層內(nèi)［2］。在填料塔中氣液的通過能力，兩相接觸面的大小，傳質(zhì)速率的快慢等與填料的材料和幾何形狀有關(guān)。，新型的填料塔性能與傳統(tǒng)板式塔相比，有如下優(yōu)點:大生產(chǎn)性力、分離純化效率強、持液量小等優(yōu)點。因此，為了改善填料塔的操作性能，人們一直致力于發(fā)展性能優(yōu)良的填料。近年來，由于新型填料的開發(fā)以及塔內(nèi)分布器等附件的改進，填料塔的應用范圍在不斷擴大，高效、新型的、高負荷填料的開發(fā)設(shè)計，既提高了塔的分離能力和通過能力，也保持了性能穩(wěn)定及壓力降小等特點，不僅在中小塔中得到廣泛運用，甚至出現(xiàn)了塔徑10m以上的填料精餾塔［3］。本次設(shè)計就是針對氨-空氣體系，而進行的常壓下二元氣體混合物填料吸收塔的工藝計算及其設(shè)備的設(shè)計。

1 設(shè)計任務(wù)書

1．1 設(shè)計題目

4000m3/h空氣-氨填料吸收塔的設(shè)計

1．2 設(shè)計條件

混合物組分:空氣、氨氣

氨氣的體積分數(shù):6．5%

操作壓力:101．3kPa

壓力降:≤9kPa

進塔氣體流量:4000m3/h

工作溫度289K

回收百分比:99．9%

1．3 設(shè)計主要內(nèi)容

設(shè)計方案和選擇流程;

選擇填料的類型;

計算填料塔直徑﹑高度及壓力降;

2 空氣-氨填料吸收塔設(shè)計方案

2．1 選擇吸收劑

由于所分離的是氨氣和空氣混合物，吸收劑選擇為水，來源廣泛，選擇性高，性質(zhì)穩(wěn)定，能夠滿足此吸收過程的要求

2．2 流程說明

混合氣體由塔的下端進入，清水由塔的頂部進入，兩股流體逆流接觸，在填料表面分離，廢氣由塔頂排出，吸收劑由塔的底部排出。

2．3 塔填料的選擇

填料是填料塔內(nèi)氣(汽)液介質(zhì)進行兩相傳質(zhì)的關(guān)鍵元件，直接關(guān)系到填料塔性能的好壞。對填料的基本要求［3］:單位體積填料的表面積，即比表面積要大，填料表面被液體所潤濕;單位體積的空隙體積，即空隙率要高，以提高氣(汽)液通過能力，減小流動阻力;具有良好的耐蝕性、較高的機械強度;取材容易，價格低廉。

3 空氣—氨填料吸收塔工藝計算數(shù)據(jù)一覽表

吸收塔的類型為聚丙烯階梯環(huán)吸收填料塔，混合氣處理量為4000m3/h，填料吸收塔的主要結(jié)構(gòu)尺寸和計算結(jié)果見表3-1。

表3-1 填料吸收塔設(shè)計一覽表

4 結(jié)論

本設(shè)計在給定的生產(chǎn)條件下，首先確定設(shè)計方案，選擇水為吸收劑、氣液兩相逆流接觸進行傳質(zhì)、選用38mm聚丙烯階梯環(huán)填料作為塔填料。通過工藝計算，得出氣液兩相質(zhì)量流量分別為4735kg/h和3226．2kg/h，塔徑為 0．8m，填料層高度為 12m，填料層壓力降為 5．86kPa(小于 10kPa)，氣相流速為2．212m/s，泛點率為0．5611(介于0．5和0．8之間)，符合設(shè)計要求。

［1］陳敏恒，叢德滋，方圖南等．化工原理，下冊［M］．第三版，北京:化學工業(yè)出版社，2006:139～141．

［2］朱寶軒．化工工藝基礎(chǔ)［M］．第二版，北京:化學工業(yè)出版社，2008:130．

［3］譚天恩，竇梅，周明華等．化工原理，下冊［M］．第三版，北京:化學工業(yè)出版社，2006:146～151．