填料塔的计算.doc

一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 1．2装置流程的确定 1．3填料的类型与选择 1．4操作温度与压力的确定 45℃ 常压 （二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2．1基础物性数据 ①液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA的物性数据 7.熔 根据上式计算如下： 混合密度是：1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa·s 暂取CO2在水中的扩散系数 表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h3 ②气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 Mvm= yiMi=0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347 混合气体的平均密度ρvm= 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m3 混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为 μV=1.78×10-5Pa·s=0.064kg/(m•h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 DV=1.8×10-5m2/s=0.065m2/h 由文献时CO2在MEA中的亨利常数： 在水中亨利系数E=2.6105kPa 相平衡常数为m= 溶解度系数为H= 2.2物料衡算 进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 =（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581 ①塔径计算 采用Eckert通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 WV=13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算 即WL=735.7986×（0.7*18+0.3*54）=21190.99968kg/h Eckert通用关联图横坐标为 0.011799 查埃克特通用关联图得（查表相差不多） 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 Uf=3.964272m/s 取u=0.8uF=0.8×3.352=2.6816m/s 由 =1.839191m 圆整塔径，取D=1.9m 泛点率校核 u= = 4.724397m/s ﹪=84.18％(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核：=1900/25=76》8 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （LW）min=0.08m3/m·h 查塑料阶梯环特性数据表得： 型号为DN25的阶梯环的比表面积 at=228 m2/m3 Umin=(LW)minat=0.08×228=18.24m3/m2·h U= 7.375 经校核可知，塔径D=600mm不合理 经反复校核仍得不出合理的D值 经综合考虑，取操作液气比为 15*1.78=26.7 L=26.5×117.22=3112.2kmol/h =26.7*735.7986=19645.82262 X1= X1=0.00204 此时气相质量流量为WV=1500×1.338=2007kg/h WV=13.74kg/s=49464kg/h 此时液相质量流量为WL=3112.2×18.02=56081.8kg/h 即WL=19645.82262×（0.7*18+0.3*54）=565799.6915kg/h Eckert通用关联图横坐标为 0.3150 查埃克特通用关联图得 0.04 改选型号为D38的阶梯环 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 1.7435m/s 取u=0.8uF=0.8×1.228=0.982m/s 1.3948m/s 由0.74m 2.55m 圆整塔径，取D=0.8m 2.6m 泛点率校核 u= 1.34 ﹪=84.52％(在允许范围内)96.07% 填料规格校核： 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （LW）min=0.08m3/m·h 查塑料阶梯环特性数据表得： 型号为DN38的阶梯环的比表面积 at=132.5m2/m3 Umin=(LW)minat=0.08×132.5=10.6m3/m2·h U= U=105.16 经以上校核可知，填料塔直径先用D=800mm合理 若选择丙烯鲍尔环50*50*1.5 其比表面积为93 m2/m3 Umin=(LW)minat=0.08×93=7.44 填料因子为127m-1 Uf= 4.794993m/s 取u=0.8uF=0.8×4.794993=3.835 =2.436 取2.5m U= 113.74>Umin ②填料层高度计算 Y=mX1=1.78×0.0004=0.000712 Y=mX2=0 脱因系数为 S= 气相总传质单元数 NOG= = =5.223 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算 查常见材质的临界表面张力值表得 c=33dyn/cm=427680kg/h2 液体质量通量为 =0.502 吸收系数由下式计算 质量通量为 = 0.237×73.53×0.894×0.004 = 0.0623kmol/(m3·h·kPa) 吸收系数由下式计算 =1.189m/h 查常见填料的形状系数表得 u/uF=66.17％>50﹪ 得 得 HOG= Z=HOGNOG=0.083×5.223=0.434m 得Z′=1.5×0.434=0.6503m 取填料层高度为Z′=2m 查散装填料分段高度推荐值表 对于阶梯环填料 hmax≤6m 取h/D=8 则h=8×800=6400mm 计算得填料层高度为2000mm，故不需分段