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明白,这是个典型的化工单元操作课程设计问题。我来帮你梳理关键设计要点:
1 基础数据确认
需要明确处理气量(Nm/h)、氨气进口浓度(vol%)、出口浓度要求、操作温度压力等基础参数。这些直接影响塔径和填料高度计算。
2 物料衡算
根据亨利系数(气液平衡常数)计算最小液气比(L/G),实际操作液气比通常取1.1-1.5倍最小液气比。氨气易溶于水,一般液气比在1-3范围。
3 塔径计算
采用埃克特通用关联图确定泛点气速,取60-80%泛点气速作为操作气速。常用填料如DN25鲍尔环(塑料环形填料)的泛点因子Fp约160 m。
4 填料高度计算
传质单元法(HTU-NTU)最常用:
4.1 先求气相总传质单元高度HOG
4.2 再计算传质单元数NOG
4.3 填料高度Z=HOG×NOG
氨水体系属气膜控制(传质阻力主要在气相侧),HOG通常0.3-0.6m
5 填料选择
优先考虑:
5.1 金属鲍尔环(压降低,通量大)
5.2 塑料阶梯环(性价比高)
5.3 规整填料(如250Y,适合清洁体系)
6 流体分布设计
6.1 液体分布器建议选管式分布器(孔径6-10mm)
6.2 喷淋密度>10m/(m·h)
6.3 每3m填料设液体再分布器
7 压降估算
每米填料压降约200-400Pa,整塔控制在3-5kPa为宜
8 辅助设备
8.1 除沫器选折流板式
8.2 循环泵要耐氨腐蚀(304不锈钢)
常见问题提醒:
循环液氨浓度>10%时吸收效率明显下降,需要控制贫液浓度。如果设计数据不明确,可以按常规条件假设:进气氨浓度5vol%,出口要求<200ppm,操作温度30℃,压力常压。
需要具体计算模板的话,建议参考《化工原理》教材中的填料塔设计案例,或者直接使用ASPEN的Rate-based模块进行校核。
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