填料塔工艺尺寸的计算
填料塔的计算
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/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =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 = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m 3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D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa 相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 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 2121min /X m Y Y Y )V L (--=对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y )V L (--==(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=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①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 W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在允许范围内) = 4.724397=70.9%填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为 (L W )min =0.08m 3/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 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
填料塔的计算范文
填料塔的计算范文料塔是一种常见的工程结构,用于储存和输送颗粒状物料。
其设计过程中需要进行一系列计算,以确保料塔具有足够的强度和稳定性,能够安全承载预计的荷载。
本文将介绍料塔的计算方法和步骤,并给出一个具体的例子,展示如何进行料塔的计算。
一、料塔的计算方法和步骤1.确定设计参数:包括预计储存物料的密度、颗粒大小和湿度;预计料塔高度和直径;料塔所处环境的温度、湿度和风速等。
2.计算所需容量:根据预计储存物料的总重量和密度,计算料塔的总容量。
3.确定料塔的结构形式:包括筒形、锥形、碗形等,根据具体情况选择合适的结构形式。
4.计算料塔的自重和荷载:根据料塔的几何形状和预计物料的重量,计算料塔的自重;同时考虑其他荷载,如风荷载、地震荷载等。
5.计算料塔的强度和稳定性:根据材料的弹性模量和抗压强度,计算料塔的强度;同时根据料塔的几何形状和与地面的接触方式,计算料塔的稳定性。
6.进行结构优化:根据计算结果,进行结构优化,满足强度和稳定性的要求;同时尽可能减小材料的使用量和成本。
二、料塔计算范例假设我们需要设计一个筒形料塔,用于储存密度为1.2t/m³的玉米,预计储存量为2000t,料塔的高度为20m,直径为8m。
现在我们按照上述步骤进行料塔的计算。
1.设计参数:玉米的密度为1.2t/m³,预计料塔高度为20m,直径为8m,环境温度为25℃,相对湿度为60%,风速为15m/s。
2.计算所需容量:预计储存量为2000t,根据玉米的密度计算料塔的总容量为2000t/1.2t/m³=1666.7m³。
3.结构形式:选择筒形料塔。
5.强度和稳定性:根据材料的弹性模量和抗压强度,计算料塔的强度;根据料塔的几何形状和与地面的接触方式,计算料塔的稳定性。
6.结构优化:根据计算结果,进行结构优化,满足强度和稳定性的要求,同时尽可能减小材料的使用量和成本。
三、结论料塔的计算是一个复杂而重要的工程问题,涉及材料力学、结构力学、流体力学等多个学科。
填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料,其泛点率的经验值u/u f =~贝恩(Bain )—霍根(Hougen )关联式 ,即:2213lg V F L L u a gρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (3-1) 即:112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以:2F u /(100/3)()=UF=3.974574742m/s其中:f u ——泛点气速,m/s;g ——重力加速度,9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积,33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=; K=;取u= F u =2.78220m/s0.7631D === (3-2)圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核:260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u ==则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核:D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核:(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率是指在塔的截面上,单位长度的填料周边的最小液体体积流量。
对于直径不超过75mm 的散装填料,可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ (3-3)225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ (3-4) 经过以上校验,填料塔直径设计为D=800mm 合理。
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)
化工原理课程设计(水吸收氨填料吸收塔设计)目录第1节前言31.1填料塔的主体结构与特点31.2填料塔的设计任务及步骤31.3填料塔设计条件及操作条件4第2节精馏塔主体设计方案的确定42.1装置流程的确定42.2吸收剂的选择52.3填料的类型与选择52.3.1填料种类的选择52.3.2填料规格的选择52.3.3填料材质的选择62.4基础物性数据62.4.1液相物性数据62.4.2气相物性数据72.4.3气液相平衡数据72.4.4物料横算8第3节填料塔工艺尺寸的计算93.1塔径的计算93.2填料层高度的计算及分段113.2.1传质单元数的计算113.2.2传质单元高度的计算113.2.3填料层的分段143.3填料层压降的计算14第4节填料塔内件的类型及设计154.1塔内件类型154.2塔内件的设计164.2.1液体分布器设计的基本要求:164.2.2液体分布器布液能力的计算16注:171.填料塔设计结果一览表 (17)2.填料塔设计数据一览 (18)3.参考文献 (19)4.后记及其他 (19)附件一:塔设备流程图20附件二:塔设备设计图20表索引表 21工业常用吸收剂 (5)表 22 常用填料的塔径与填料公称直径比值D/d的推荐值 (6)图索引图 11 填料塔结构图 (3)图 31 Eckert图 (15)第1节前言1.1填料塔的主体结构与特点结构图错误!文档中没有指定样式的文字。
1所示:图错误!文档中没有指定样式的文字。
1 填料塔结构图填料塔不但结构简单,且流体通过填料层的压降较小,易于用耐腐蚀材料制造,所以她特别适用于处理量小,有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。
液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部,并在填料的表面呈膜状流下,气体从塔底的气体口送入,流过填料的空隙,在填料层中与液体逆流接触进行传质。
因气液两相组成沿塔高连续变化,所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。
1.2填料塔的设计任务及步骤设计任务:用水吸收空气中混有的氨气。
填料塔的计算
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/h3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm =y i M i =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 = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 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D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s∙⨯=⨯⨯=-ρ2.2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2121min /X m Y Y Y )V L(--=对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=02121min /X m Y Y Y )V L(--==(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=0.054581①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 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量计算即W L =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226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φs m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρ Uf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s 由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m 泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为(L W )min =0.08m 3/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 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
填料吸收
一设计任务书(一)设计题目过程填料吸收塔的设计:试设计一座填料吸收塔,用于脱除焙烧水吸收SO2炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2,其余为惰性组分,采用清水进行吸收。
(二)操作条件(1)操作压力常压(2)操作温度25℃(三)设计内容(1)吸收塔的物料衡算;(2)吸收塔的工艺尺寸计算;(3)填料层压降的计算;(4)液体分布器简要设计;(5)吸收塔接管尺寸计算;(6)绘制吸收塔设计条件图;(7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO属中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收流2不作为产品,故采用纯溶剂。
程。
因用水作为吸收剂,且SO22.2填料的类型与选择的过程,操作温度及操作压力较低,工业上通常选用塑料散对于水吸收SO2装填料。
在塑料散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计(一)吸收塔的物料衡算;(二)填料塔的工艺尺寸计算;主要包括:塔径,填料层高度,填料层压降;(三)设计液体分布器及辅助设备的选型;(四)绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得,25℃时水的有关物性数据如下:密度为ρL=997.1 kg/m3粘度为μL=0. Pa·s=3.2173kg/(m·h)表面张力为σL=71.97 dyn/cm=932731 kg/h2SO2在水中的扩散系数为 DL=1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h(依Wilke-Chang0.518r0.6()1.85910M TDVφμ-=⨯计算,查《化学工程基础》)3.1.2 气相物性数据设进塔混合气体温度为25℃,混合气体的平均摩尔质量为M Vm=Σy i M i=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为ρVm =PM/RT=101.325×32.506/(8.314×298.15)=1.3287kg/ m 3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25℃空气的粘度为 μV =1.83 ×10-5Pa•s=0.066kg/(m•h) 查手册得SO 2在空气中的扩散系数为 D V =1.422×10-5m 2/s=0.051 m 2/h (依 1.7500()P T D D P T =计算,其中273K 时,1.013×10-5Pa 时SO2在空气中的扩散系数为1.22×10-5m 2/s ,查《化学工程基础》)3.1.3 气液相平衡数据由手册查得,常压下25℃时SO 2在水中的亨利系数为 E=4.13 ×103kPa 相平衡常数为m=E/P=4.13×103/101.3=40.76溶解度系数为H=ρ/EM=997.2/4.13×103×18.02=0.0134kmol/kPa m33.1.4 物料衡算(l). 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa ,故: 混合气量= 273.1512000()81.80273.152522.4=+kmol /h混合气SO 2中量=81.80×0.1=8.18 kmol /h=8.18×64.06=542.01k g /h设混合气中惰性气体为空气,则混合气中空气量=81.8-8.18=73.62kmol /h=73.62×29=2135kg /h(2).混合气进出塔的摩尔组成120.18.18(10.97)0.0033273.628.18(10.97)y y =-==+- (3)混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为111y 0.10.111y 10.1Y ===-- 出塔气相摩尔比为21(1)0.11(10.97)0.0033A Y Y ϕ=-=-=(4)出塔混合气量出塔混合气量=73.62+8.18×0.03=73.7836kmol/h=2135+542.01×0.03=2151.26kg/h(5)吸收剂(水)的用量L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12min 12()Y Y LY V X m-=-对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为X 2=0min 0.110.0033()39.540.11/40.760L V -==- 取操作液气比为min 1.3()L LV V = 1.339.5451.40LV=⨯= 51.473.623784.07L =⨯= kmol/h (6)塔底吸收液组成X 11212()()V Y Y L X X -=-173.62(0.110.0033)0.002083784.07X ⨯-==(7)操作线方程依操作线方程223784.07()0.003373.62L L Y X Y X X V V =+-=+ 51.40.0033Y X =+3.2填料塔的工艺尺寸的计算 3.2.1塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
填料塔设计详细计算过程
酸盐增加。吸入高浓度二氧化硫,可引起支气管炎、肺炎,严重时可发生肺水肿 及呼吸中枢麻痹。 二氧化硫进入呼吸道后,因其易溶于水,故大部分被阻滞在上呼吸道,在湿 润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐,使刺激作用增强。上呼吸 道的平滑肌因有末梢神经感受器,遇刺激就会产生窄缩反应,使气管和支气管的 管腔缩小,气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用,在一定程度上 可减轻二氧化硫对肺部的刺激。 但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺 部产生刺激作用。 二氧化硫进入血液可引起全身性毒作用,破坏酶的活性,影响糖及蛋白质 的代谢;对肝脏有一定损害。液态二氧化硫可使角膜蛋白质变性引起视力障碍。 二氧化硫与烟尘同时污染大气时,两者有协同作用。因烟尘中含有多种重金属及 其氧化物,能催化二氧化硫形成毒性更强的硫酸雾。因加剧其毒性作用。动物试 验证明,二氧化硫慢性中毒后,机体的免疫受到明显抑制。大量吸入可引起肺水 肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。 急性中毒:轻度中毒时,发生流泪、畏光、咳嗽,咽、喉灼痛等;严重中毒 可在数小时内发生肺水肿; 极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤 或眼接触发生炎症或灼伤。 慢性影响:长期低浓度接触,可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻 炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。少数工人有牙齿酸蚀症。 二氧化硫浓度为 10~15ppm 时, 呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到 抑制。浓度达 20ppm 时,引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为 100ppm 8 小 时,支气管和肺部出现明显的刺激症状,使肺组织受损。浓度达 400ppm 时可使 人产生呼吸困难。 二氧化硫与飘尘一起被吸入,飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带 到肺部使毒性增加 3~4 倍。若飘尘表面吸附金属微粒,在其催化作用下,使二 氧化硫氧化为硫酸雾, 其刺激作用比二氧化硫增强约 1 倍。长期生活在大气污染 的环境中,由于二氧化硫和飘尘的联合作用,可促使肺泡纤维增生。如果增生范 围波及广泛,形成纤维性病变,发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。二氧化硫可 以加强致癌物苯并(α)芘的致癌作用。据动物试验,在二氧化硫和苯并(α)
水吸收氨过程填料吸收塔的设计计算书
36555吨/年水吸收氨填料吸收塔的设计计算书王栋(渭南师范学院化学与生命科学学院 07级应用化学一班)摘要:根据设计任务书,设计了一个年处理量36555吨混合气体的水吸收氨填料吸收塔。
进行了填料的选择与塔的工艺计算与校核。
当填料选用聚丙烯50D阶梯环,填料层高度N为3000mm,塔径为700mm,满足设计要求。
关键词:水吸收氨;填料塔;吸收1填料吸收塔技术的综述1.1 引言填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备,它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。
而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。
从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。
与板式塔相比,新型的填料塔性能具有如下特点:(1)生产能力大;(2)分离效率高;(3)压降小;(4)操作弹性大;(5)持液量小。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类,在化工上应用较为广泛,与其他材质的填料相比,聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点,但其明显的缺点是表面润湿性能差。
研究表明,聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ,由于聚丙烯填料表面润湿性能差,故传质效率较低,使应用受到一定的限制.为此,对聚丙烯填料表面进行处理,以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视.1.2 填料塔技术填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。
填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。
液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。
气体从塔底送入,经气体分布装置分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。
当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。
SO2填料吸收设计完全版
对全塔进行物料衡算,GB(Yb-Ya)=L(Xb-Xa)
Xb=GBS(Yb-Ya)/L+Xa=105.87×(0.0638-0.002506)/6818.03+0=0.00095
操作线方程:Y=(LS/GB)X+(Yb-(LS/GB)Xb)=64.4X+0.0026
数据,求出横坐标(ωL/ωV)(ρV/ρL)0.5值,再根据操作空塔气速u及有
关物性数据,求出纵坐标(u2φpψ/g)(ρV/ρL)μL0.2值。通过作图得出交点,
读出过交点的等压线数值,即得出每米填料层压压降值。)
横坐标(ωL/ωV)(ρV/ρL)0.5 =122860.9×(1.250/995.7)0.5/3500=1.244
四、填料塔的工艺尺寸计算
1.塔径的计算
气相质量流量:ωV=2800×1.250=3500kg/h
液相质量流量可近似按纯水计算:ωL=6818.03×18.02=122860.9kg/h
则,Eckert通用关联图横坐标为:
(ωL/ωV) (ρV/ρL)0.5=1.244,
查Eckert通用关联图得,从横坐标1.244处引垂线与乱堆填料泛点
混合气体的平均密度为 ρ= PM/RT=101.325×31.10/(8.314×303.15)=1.250kg/m3
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得30℃空气的粘度为:
μv=1.86×10-5 Pa·S=0.067 kg/(m·h)
3.气液相平衡数据
30℃时SO2在水中的溶解度系数为 H=0.0114 kmol/(m3·kPa),
第三章-吸收填料塔高度的计算
➢ 与并流相比,逆流操作时上升的气体将对借重力往下流 动的液体产生曳力,阻碍液体向下流动,因而限制了吸 收塔所允许的液体流率和气体流率,这是逆流操作不利 的一面。
逆流与并流操作线练习
Y3 X2
A
X1 Y1
C
Y1 C
Y2
D
B
Y3
L, X2 V, Y2
V, Y
V YL1X V1Y LX
YVLXY1VLX1 同理,若在任一截面与塔顶端面间作溶质 A的物料衡算,有
L, X V, Y1
L, X1
YVLXY2VLX2
上两式均称为吸收操作线方程,代表逆流操作时塔内任一截 面上的气、液两相组成 Y 和 X 之间的关系。 (L/V)称为吸收塔操作的液气比。
h X1 L dX
X2 kXaX*X
用其它组成表示法的传质速率方程,可推得以相应相组成 表示的填料层高度 Z 的计算式。
低浓度气体吸收填料层高度的计算
特点:低浓度气体吸收(y1<10%)因吸收量小,由此引起 的塔内温度和流动状况的改变相应也小,吸收过程可视为
等温过程,传质系数 kY、kX 、KY、KX 沿塔高变化小,可取
(2) 良好的选择性,即对待吸收组分的溶解度大,其余组分 溶解度小;
(3) 稳定不易挥发,以减少溶剂损失; (4) 粘度低,有利于气液接触与分散,提高吸收速率; (5) 无毒、腐蚀性小、不易燃、价廉等。
吸收剂用量的确定
吸收剂用量 L 或液气比 L/V 在吸收塔的设计计算 和塔的操作调节中是一个很重要的参数。
积 dF 溶质 A 的传递量为
Y+dY X+dX
甲醇填料吸收塔
化工设备选型实验名称:甲醇填料吸收塔学院:专业:班级:组长姓名:组员姓名:日期:]题目混合气体流量3800Nm 3.h -1, 混合气体组分含甲醇5%,空气95%(体积比),混合气体温度40℃,要求吸收率96%,操作压强1atm ,吸收剂纯水温度20℃,选择塑料鲍尔环D N 50,设计甲醇填料吸收塔。
第一节 平衡关系及物料衡算1.1 平衡关系C L—水在塔温度t m=(塔顶+塔底)/2下的比热 kJ ·(kmol ·K)-1φ—甲醇的微分溶解热,kJ ⋅kmol -1。
φ =6310+rr —入塔气体温度下甲醇的冷凝潜热,kJ ⋅kmol -1查《化工工艺算图》第一册,常用物料物性数据,得吸收剂水的平均比热容C L =75.366 kJ /kmol·℃ 取△X=0.04,查阅相关资料得到,T 1=25℃,T 2=27.2287℃,由上式计算得出φ=43091 kJ /kmol对低组分气体吸收,吸收液浓度很低时,依惰性组分及比摩尔浓度计算较方便,故上式可写为: t L =25+(43091/75.366)△X由此可依据再根据△X 的值计算出不同的t 值。
亨利系数E 的计算其中t 的单位是℃,E 的单位是atm 。
一直计算到y*>y 1为止。
根据题目:即y*>0.05依据上式X 取0,△X=0.04,求出相应x 浓度下吸收液的温度 ,计算结果列于下表由表中数据可见,浓相浓度x 变化0.004时,温度升高2.287℃,依此求取平衡线。
各液相浓度下的吸收液温度及相平衡数据x C t x x C t t Ln n n L n n ∆+=-+=---φφ111)()()(11---=-n n L n n t t C x x φ1550lg 5.478230E t =-+*,**1*E m y mxPy Y y ===-**⇒⇒⇒⇒⇒⎪⎭⎪⎬⎫Y y m E t x C L ∆φ注:(1)平衡关系符合亨利定律,与液相平衡的气相浓度可用y*=mX 表示; (2)吸收剂为清水,x =0,X =0;(3)近似计算中也可视为等温吸收。
填料塔计算部分
填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件1、原料气处理量:5000m3/h。
2、原料气组成:98%空气+2.5%的氨气。
3、操作温度:20℃。
4、氢氟酸回收率:98%。
5、操作压强:常压。
6、吸收剂:清水。
7、填料选择:拉西环。
三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.填料吸收塔的塔径,填料层的高度,填料层的压降的计算。
3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。
4.吸收塔的工艺流程图。
5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备,是最常用的气液传质设备之一。
传质机理如下所述:塔内液体依靠重力作用,由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘,然后横向流过塔板,从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下,自下而上穿过各层塔板的气体通道(泡罩、筛孔或浮阀等),分散成小股气流,鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上,气液两相密切接触,进行热量和质量的交换。
填料塔设计
填料塔的设计本章符号说明英文字母a——填料的有效比表面积,m2/m3a t——填料的总比表面积,m2/m3a W——填料的润湿比表面积,m2/m3A T——塔截面积,m2;C——计算u max时的负荷系数,m/s;C s——气相负荷因子,m/s;d——填料直径,m;D——塔径,m;DL——液体扩散系数,m2/s;Dv——气体扩散系数,m2/s ;ev——液沫夹带量,kg(液)/kg(气);E——液流收缩系数,无因次;E T——总板效率,无因次;g——重力加速度,9.81 m/s2;h——填料层分段高度,m;HETP关联式常数;h max——允许的最大填料层高度,m;H B——塔底空间高度,m;H D——塔顶空间高度,m;H oG——气相总传质单元高度,m;H1——封头高度,m;H2——裙座高度,m;HETP——等板高度,m;k G——气膜吸收系数,kmol/(m2·s·kPa);k L——液膜吸收系数,m/s;K G——气相总吸收系数,kmol/(m2·s·kPa);l W——堰长,m;L b——液体体积流量,m3/h;L S——液体体积流量,m3/s;L W——润湿速率,m3/(m·s);m——相平衡常数,无因次;n——筛孔数目;N OG——气相总传质单元数;P——操作压力,Pa;△P——压力降,Pa;u——空塔气速,m/s;u F——泛点气速,m/su0.min——漏液点气速,m/s;u′0——液体通过降液管底隙的速度,m/s;U——液体喷淋密度,m3/(m2·h)U L——液体质量通量,kg/(m2·h)U min——最小液体喷淋密度,m3/(m2·h)U v——气体质量通量,kg/(m2·h)V h——气体体积流量,m3/h;V S——气体体积流量,kg/s;w L——液体质量流量,kg/s;w V——气体质量流量,kg/s;x——液相摩尔分数;X——液相摩尔比Zy——气相摩尔分数;Y——气相摩尔比;Z——板式塔的有效高度,m;填料层高度,m。
氨气吸收(清水)化工原理课程设计 (2)精选全文
可编辑修改精选全文完整版设计任务书(一)设计题目试设计一座填料吸收塔,采用清水吸收混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为2200m3/h,其中含氨为8%(体积分数),混合气体的进料温度为25℃。
要求:氨气的回收率达到97% 。
(二)操作条件(1)操作压力:常压(2)操作温度:20℃(3)采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
(20C°氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/m3.kPa)(三)填料类型采用散装聚丙烯DN阶梯环填料。
50(四)设计内容(1)设计方案的确定和说明(2)吸收塔的物料衡算;(3)吸收塔的工艺尺寸计算;(4)填料层压降的计算;(5)液体分布器简要设计;(6)绘制液体分布器施工图(7)吸收塔接管尺寸计算;(8)设计参数一览表;(9)绘制生产工艺流程图(A3号图纸);(10)绘制吸收塔设计条件图(A3号图纸);(11)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2填料的选择 (1)2. 工艺计算 (2)2.1 基础物性数据 (2)2.1.1液相物性的数据 (2)2.1.2气相物性的数据 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (3)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (4)2.2.1 塔径的计算 (4)2.2.2 填料层高度计算 (5)2.2.3 填料层压降计算 (8)2.2.4 液体分布器简要设计 (8)3. 辅助设备的计算及选型 (9)3.1 填料支承设备 (9)3.2填料压紧装置 (10)3.3液体再分布装置 (10)4. 设计一览表 (10)5. 后记 (11)6. 参考文献 (11)7. 主要符号说明 (12)8. 附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图) (13)1.设计方案简介1.1设计方案的确定本设计任务为吸收空气中的氨气。
用水吸收氨气属易溶解的吸收过程,所以本次设计的吸收剂为清水。
填料吸收塔课程设计(1)
一设计任务书(一)设计题目过程填料吸收塔的设计:试设计一座填料吸收塔,用于脱除焙烧水吸收SO2炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2,其余为惰性组分,采用清水进行吸收。
混合气体的处理量m3/h 1800含量(体积分数)5%混合气体SO2的回收率不低于97%SO2(二)操作条件(1)操作压力常压混合气体的温度23℃(2)操作温度 20℃(三)设计内容(1)吸收塔的物料衡算;(2)吸收塔的工艺尺寸计算;(3)填料层压降的计算;(4)液体分布器简要设计;(5)吸收塔接管尺寸计算;(6)绘制吸收塔设计条件图;(7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO属中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收流2不作为产品,故采用纯溶剂。
程。
因用水作为吸收剂,且SO22.2填料的类型和选择的过程,操作温度及操作压力较低,工业上通常选用塑料散对于水吸收SO2装填料。
在塑料散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
和鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计(一)吸收塔的物料衡算;(二)填料塔的工艺尺寸计算;主要包括:塔径,填料层高度,填料层压降;(三)设计液体分布器及辅助设备的选型;(四)绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
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第三节 填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段
3.1 塔径的计算
1、 空塔气速的确定——泛点气速法
对于散装填料,其泛点率的经验值u/u
f
=0、5~0、85
贝恩(Bain)—霍根(Hougen)关联式 ,即:
2213lg V F L L u a g
ρμερ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎢⎥
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 14
18
V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭ (3-1) 即:1
124
8
0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[
()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F
u ⎛⎫⎛⎫⎛⎫
=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
所以:2
F u /9、81(100/0、9173)(1、1836/998、2)=0、246053756
UF=3.974574742m/s
其中:
f u ——泛点气速,m/s;
g ——重力加速度,9.81m/s2 23t m /m α--填料总比表面积,
33m /m ε--填料层空隙率
33
V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度
W L=5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942; K=1、75; 取u =0、7 F u =2.78220m
/s
0.7631D =
=
= (3
-2)
圆整塔径后 D=0.8m 1、 泛点速率校核:26000
3.31740.7850.83600u =
=⨯⨯ m/s
3.31740.83463.9746
F u u == 则
F
u
u 在允许范围内 2、 根据填料规格校核:D /d=800/50=16根据表3-1符合 3、 液体喷淋密度的校核:
(1) 填料塔的液体喷淋密度就是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。
(2) 最小润湿速率就是指在塔的截面上,单位长度的填料周边的最小液体体积流量。
对于直径不超过75mm 的散装填料,可取最小润湿速率
()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅
(3-3)
22
5358.8957
10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ=
==>=⨯⨯⨯⨯ (3
-4)
经过以上校验,填料塔直径设计为D=800m m 合理。
3、2 填料层高度的计算及分段
*110.049850.75320.03755Y mX ==⨯=
(3-5)
*220Y mX ==
(3-6)
3.2.1 传质单元数的计算
用对数平均推动力法求传质单元数
12
OG M
Y Y N Y -=
∆ (3-7)
()*
*1
1
22*11*22
()
ln
M
Y Y Y Y Y Y Y Y Y
---∆=
--
(3-8)
=
0.063830.00063830.03755
0.02627ln
0.0006383
--
=0、006895
3.2.2 质单元高度的计算
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算:
()
0.75
0.10.05
2
0.2
2
21exp 1.45/t c l L t L
L V t w l t l L U U U
g ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪
⎪
=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭⎝⎭⎪
⎪⎩
⎭
(3-9)
即:αw/αt =0、3
液体质量通量为:L u =WL/0、785×0、8×0、8=10666.5918kg/(㎡•h )ﻩ 气体质量通量为: V u =60000×1、1761/0、64=14045.78025kg /(㎡•h)
气膜吸收系数由下式计算:
()
10.7
3
0.237(
)
/V
t V G v v V t v
U D k D RT αμραμ⋅⎛⎫=⋅ ⎪⎝⎭
(3-10)
=0.237(14045、78025÷100、6228×10-5)0、7(0、06228÷0、081÷1.1761)
0.3(100×0、081÷8、314÷293)
=0.152159029k mol/(㎡h kpa) 液膜吸收数据由下式计算:
2113
2
3
0.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-⎛⎫⎛⎫⎛⎫
⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
⎝⎭
(3-11)
=0.566130072m/h 因为 1.45ψ=
1.1G G W K K ααϕ==0.15215×0.3740×1.451、1×100
(3-12)
=8.565021kmo l/(m3 h kpa)
0.4L L W K K ααϕ= =0.56613×100×0、37404×1、450、4
(3-13)
=24.56912/h 因为:F u u =0、8346
所以需要用以下式进行校正:
1.4
'
19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
(3-14)
=[1+9.5(0、69999-0、5)1、4] 8.56502=17.113580 kmol /(m3 h kpa)
2.2'
1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
(3-15)
=[1+ 2.6 (0、6999-0.5)2、2] 24.569123=26、42106/h
''
111
G G L K K HK ααα
=
+
(3-16)
=1÷(1÷17、1358+1÷0、725÷26、4210)
=9、038478 k mol/(m3 h k pa)
OG Y G V V H K K P αα=
=
Ω
Ω
(3-17)
=234、599÷9、03847÷101.3÷0.785÷0、64 =0.491182 m
OG OG Z H N =
(3-18)
=0.491182×9、160434=4.501360m,得
'Z =1、4×4、501=6.30m
3.2.3 填料层的分段
对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。
h=5×800~10×800=4~8 m
计算得填料层高度为7000mm,,故不需分段
3.3 填料层压降的计算
取 Eckert (通用压降关联图);将操作气速'u (=2.8886m/s) 代替纵坐标中的F u 查表,DG50mm 塑料鲍尔环的压降填料因子φ=125代替纵坐标中的、
则纵标值为:
2
.02L
L
V P g u μρρϕφ••=0、1652 (3-19)
横坐标为:
0.5
V L V L W W ρρ⎛⎫
= ⎪⎝⎭
0.5
5358.89572 1.17617056.6998.2⎛⎫ ⎪⎝⎭
=0、02606
(3-20)
查图得
P
Z
∆=∆ 981Pa/m (3-21)
全塔填料层压降P
=981×7=6867 Pa
至此,吸收塔的物科衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。
第四节填料塔内件的类型及设计
4、1 塔内件类型
填料塔的内件主要有填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。
合理的选择与设计塔内件,对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。
4、2 塔内件的设计
4.2.1 液体分布器设计的基本要求:
(1)液体分布均匀
(2)操作弹性大
(3)自由截面积大
(4)其她
4.2.2 液体分布器布液能力的计算
(1)重力型液体分布器布液能力计算
(2)压力型液体分布器布液能力计算
注:(1)本设计任务液相负荷不大,可选用排管式液体分布器;且填料层不高,可不设液体再分布器。
(2)塔径及液体负荷不大,可采用较简单的栅板型支承板及压板。
其它塔附件及气液出口装置计算与选择此处从略。
注:
1填料塔设计结果一览表
塔径0.8m
填料层高度7m
填料规格50mm鲍尔环
操作液气比1、2676356 1.7倍最小液气比校正液体流速2、78220/s
压降6867 Pa
惰性气体流量234、599kmol/h
2填料塔设计数据一览
附件一:塔设备流程图
附件二:塔设备设计图。