HEN system office room [HEN 16
前言
世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界 城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里， 那就将在儿分钟内全部死亡。工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同 时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空 中垃圾库和毒气库。因此，大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时，就会对人 类和环境带来巨大灾难，对有害气体的控制更必不可 少。
1.设计任务书
1•设计目的
通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的 基本方法。培养学生利用所学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力、绘 图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。
2.设计任务
试设计一个填料塔，常压，逆流操作，操作温度为25°C,以清水为吸收剂，吸 收脱除混合气体中的磁卡电表NH3,气体处理量为1500m3/h,其中含氨％ （体积分数），要求 吸收率达到99%,相平衡常数呼。
3.设计内容和要求
1） 研究分析资料。
2） 净化设备的计算，包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料 层压降的计算及校核计算。 3） 附属设备的设计等。
4） 编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写，即包括与设计有关的阐 述、说明及计算。要求内容完整，叙述简明，层次清楚，计算过程详细、准确，书 写工整，装订成册。设计计算书应包括□录、前言、正文及参考文献等，格式参照 学校要求。
5） 设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制，标出设备、 零部件等编号，并附明细表，即按工程制图要求。图纸幅面、图线等应符合国家标 准；图面布置均匀；符合制图规范要求。
6） 对设计过程的评述和有关问题的讨论。
2.设计资料
1.工艺流程
采用填料塔设计，填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加 两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时，液体山塔的上部通过分布器进 入，沿填料表面下降。气体则山塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触 而相互作用。结构较简单，检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸镭、萃取等操 作。
2.进气参数
进气流量：1500m7h
进气主要成分：NHs
空气粘度系数：“v = 1.81 x IO-5 pa - s = 0.065kg!m h
298K,下，氨气在空气中的扩散系数以二s;
298K,下，氨气在水中的扩散系数DL=*10-9m7s
25°C时，氨在水中的溶解度为H=m工程机械液压系统3kpa
3.吸收液参数
采用清水为吸收液，吸收塔进口液相吸收质浓度为0。
液相密度：pL = 1000 kg/ m5
液相粘度：他=bnN • s /m2
液膜传质分系数k^XW'in/s
4.操作条件
操作温度25° C ,气压ldtm
5.填料性能
矩鞍环采用连续挤岀的工艺进行加工，与同种材质的拉西环填料相比，矩鞍环具有 通量大、压降低、效率高等优点。矩鞍环填料床层具有较大的空隙率。矩鞍环的形 状介于环形与鞍形之间，因而兼有两者之优点，这种结构有利于液体分布和增加气 体通道。矩鞍环填
料分为陶瓷和塑料和金属，现将规格列于下表1,以便于计算需 要。
表1.国内矩鞍环填料特性参数
3.设计计算书
1 .填料塔主体的计算
图1是稳定操作状态下的逆流接触吸收塔内的物流和组成。
图1稳定操作状态下的逆流接触吸收塔内的物流和组成
V、L分别表示流经塔内任一单位截面的气、液通量，kniol/ ）； X、V,分别表示流经 塔底和塔顶单位截面上的气体，kmol/ ）； L」、L：分别表示流经塔底和塔顶单位截面 上的液体通量，kmol/ ）； yl、y2分别表示流经塔底、塔顶气体中溶质A的摩尔分 率，kmol （A）/kmol （气体）；xl、x2分别表示流经塔底、塔顶液体中溶质A的摩尔 分率，kmol （A）/kmol （溶液）。
吸收剂用量的计算
进入吸收塔气体的摩尔体积为：
进塔气体中氨的浓度为：
出塔气体中氨的浓度：
进塔清水的浓度：
假设平衡关系符合亨利定律，则最小气液比为：
则： L = 1.8xLnin = 101 .S25kmol/h
吸收液浓度可依全塔物料衡算求出：
塔径的计算
吸收过程中，混合气体流量随塔减少（因吸收质不断进入液相），故计算塔径时， 一般以塔底气量为依据讣算。计算塔径关键在于适宜的空塔气速。如何确定适宜的 空塔气速，是气液传质设备的流体力学问题。刚出现液泛时的气速，为泛点气速； 泛点气速是填料塔操 作的极限气速，达到或超过此气速，填料塔即不能正常运行。 操作气速或空塔气速均低于泛点气速，对不同填料，有不同参考数据。山资料可 知：矩鞍形填料u二（〜）uF,因此需计算泛点气速。
烟气的平均流量：
炉气的质量流量：
烟气的密度：
清水密度：
洗涤水耗用量：
由化工手册查得38/77/wx30mmxO.Smm矩鞍环（乱堆）的调料因了0 = 82.02〃厂*,水的
粘度pL=\mN・s5f,干填料因子土为.查表2的金属环矩鞍的A值为.
表2.不同填料的A,K值
故用经验公式算"为：
将数值带入得“f二S。
求U:
塔径为：
进行圆整，D二
核算液体喷淋密度：
因填料尺寸小于75mm,取（"£ = 0.0引沪/（〃皿），乂由表二查出该填料的比表面
积 b = 112/7?2 / nr o
则： f/min =0.08x112 =&96/h3 /（m2半导体激光器结构 •/?）电缆架空支架
操作条件下的喷淋密度U:
计算可知：U>U“所用填料符合要求。
圆整塔径后操作气速为：
校核：— = — = 0.65 ,符合u二（〜）uF要求。
uF 3.24
- = -^ = 13」6>8,所以符合要求。
d 0.038
填料层高度的计算
山于填料层高度二传质单元高度*传质单元数，即h = % x % o
用脱吸因素法，可得：
因为之间为宜，所以S符合要求。
传质单元数为：
气体总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：
由化工手册查得，金属填料的临界表面张力
—=75mN/m = 75 x 10'酚醛纸板3 x 36002^//?2 = 972000 ^//?2
画面拼接
2亍C时水的临界表面张力为
=7.2xlO"2^//n = 7.2xl0"2 x 36002^///2 =933120 ^//?
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