填料塔计算部分

二 基础物性参数的确定

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纯水的物性数据。由手册查得，2 气相物性参数

设计压力：101.3kPa ,温度：20C ︒

氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=⨯=⨯ 氨气在空气中的扩散系数：

查表得，氨气在0°C ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 2/cm s ， 根据关系式换算出20C ︒时的空气中的扩散系数：

332

2

00022293.150.171273.150.189/0.06804/V

P T D D P T cm s m h ⎛⎫⎛⎫⎛⎫

==⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭

==

混合气体的平均摩尔质量为

m i 0.05170.982929.27V i M y M ==⨯+⨯=∑

混合气体的平均密度为

3m 101.329.27 1.2178.314293.15

V Vm PM kg m RT ρ⨯===⨯

混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ︒空气粘度为

51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=⨯•=•

3 气液相平衡数据

由手册查得，常压下20C ︒时，氨气在水中的亨利系数

76.3a E kP =

相平衡常数

76.30.7532101.3

E m P ===

溶解度系数

3s

998.2

0.726076.318.02

L

H kmol kPa m EM ρ=

=

=•⨯

4 物料衡算

进塔气相摩尔比

1=

110.05

0.05263110.05

y Y y ==-- 出塔气相摩尔比

321(1)0.05263(10.98) 1.05310A Y Y ϕ-=-=-=⨯

混合气体流量

330.1013(273.1520)

16.10100.1013273.15

V N Q Q m h ⨯

⨯+==⨯⨯

惰性气体摩尔流量

273.15(10.05)636.1622.4273.1520

V Q V kmol h =⨯-=+

该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：

1212L Y Y V Y m X -⎛⎫= ⎪-⎝⎭

对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X =

min

0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -⎛⎫== ⎪

⎝⎭ 取操作液气比为 min

1.4L L V V ⎛⎫

= ⎪⎝⎭

1.40.7381 1.0333L

V

=⨯= 1.0333636.16657.34L kmol h =⨯=

1212()636.16(0.052630.001053)

0.0499657.34

V Y Y X X L -⨯-=

+==

表2-4-1

5 吸收塔的工艺尺寸计算

5.1 塔径计算

采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。 Eckert 通用关联图：

气体质量流量为

3416.1010 1.217 1.959410V V Vm w Q kg h ρ==⨯⨯=⨯

液体质量流量可近似按纯水的流量计算： 657.3418.0211845.267L w LM kg h ==⨯=S Eckert 通用关联图的横坐标为

0.5

0.5

411845.267 1.2170.021111.959410998.2Vm L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫== ⎪

⎪⨯⎝⎭

⎝⎭

根据关联图对应坐标可得

20.2

0.18V F L L u g

ρφψμρ⎛⎫= ⎪⎝⎭

由表2-4-1可知 F φ=260 1m -

0.2

0.2

0.180.189.81998.2

2.360/26011 1.217

L

F F L V

g u m s ρφψμρ⨯⨯==

=⨯⨯⨯

取 0.80.8 2.360 1.888/F u u m s ==⨯=

由

1.737D ===m

圆整塔径（常用的标准塔径有400mm 、500mm 、600mm 、800mm 、1000mm 、1200mm 、1400mm 、

1600mm 、2000mm 、2200mm 等）本设计方案取D=2000mm 。 泛点率校核：

22

4416100/3600

1.424/3.14

2.0

s V u m s D π⨯===⨯ 1.424100%60.34%2.360

F u u =⨯= 因为填料塔的适宜空塔气速一般取泛点气速的50%-80%，泛点率值在允许范围内。 填料塔规格校核：

200080825

D d ==>（在允许范围之内） 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为

3min ()0.08/W L m m h =• 由表2-4-1可知：

23

min min min

22

228()0.0822818.28

4/411845.267/998.2 3.783.14 2.0

w L L m m U L w U U D σσρπ-===⨯=⨯===<⨯ 由于喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证

填料的润湿性能；也可适当的增加填料层高度的办法予以补偿。

5.2填料层高度计算

*11*2

20.75320.04990.037580

Y mX Y mX ==⨯===

脱吸因数为

0.7532636.16

0.7289657.34

mV S L ⨯=== 气相总传质单元数为

*12*221

ln (1)110.052630ln (10.7289)0.72899.80710.72890.0010530OG Y Y N S S S Y Y ⎡⎤-=-+⎢⎥

--⎣⎦-⎡⎤=-+=⎢⎥--⎣⎦ 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：