吸收塔的工艺计算..

第3章 吸收塔的工艺计算

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，20℃时水的有关物性数据如下：

密度为

3998.2/L km m ρ=

粘度为 001.0=L μs Pa ⋅=3.6 kg/(m ·h)

表面张力为 2

72.6/940896/L dyn cm kg h ==σ

查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=⨯

3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为

0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=⨯+⨯=

混合气体的平均密度为

3Vm PM 101.32528.4= 1.161 kg/m 8.314298

Vm RT ρ⨯==⨯

25C 时混合气体流量：

)/(2.229215

.27315

.29821003h m =⨯

混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为:

5

18.110

0.065/()v pa s kg m h -=⨯⋅=⋅μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为:

220.236/0.08496/v D cm s m h ==

3.1.3气相平衡数据

有手册查得氨气的溶解度系数为

30.725/()H kmol kPa m =⋅

计算得亨利系数

998.2

76.410.72518.02

L

S

E kPa HM ρ=

=

=⨯

相平衡常数为

76.410.7543101.3E m P ===

3.2物料衡算

进塔气相摩尔比为：05263.005

.0105

.01=-=

Y

出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-⨯=-=A Y Y ϕ 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4

.222100

h kmol V =-⨯= 最小液气比：

7090.007543.0/05263.0003158

.005263.0/)(21212121min =--=--=--=X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为：

)

/(287.12606.894180.14180

.17090.02)(2min h kmol L V

L

V L =⨯==⨯== 03876.06584

.113)

003158.005263.0(06.89)(211=-⨯=-=

L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;

Y 1、Y 2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol; X 1、X 2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;

3.3填料塔的工艺尺寸的计算 3.3.1塔径的计算

填料塔直径的计算采用式子D =

计算塔径关键是确定空塔气速 ,采用泛点气速法确定空塔气速. 泛点气速是填料塔操作气速的上限,填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速(/)f u m s 的计算可以采用EcKert 通用关联图查图计算,但结果不准确,且不能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算:

气体质量流量：

h /kg 2.2661161.12.2292=⨯=V W

液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：

h kg W L /69.227502.18287.126=⨯=

1

2

0.20.2583lg[()()]()()t v v F L L L v L

u W A K g W αρρμερρ=- 式中 29.81/g m s = 23114.2/t m m α=

3

0.9271.161/v kg m

ερ==

3998.2/L kg m ρ=

0.204

1.75

1.0042275.69/2661.2/L L v A K mpa s W kg h

W kg h

μ===⋅==

代入以上数据解得泛点气速 4.219/F u m s = 取 0.8 3.352/F u u m s ==

则塔径

0.492D m =

=

圆整后取 0.5500D m mm == 3.3.2泛点率校核

2

2292.2/3600

3.244/0.7850.5u m s ==⨯

3.244100%76.89%

4.219

F u f u =

=⨯= f 在50%-85%之间,所以符合要求.

3.3.3填料规格校核 有

50010850

D d ==> 即符合要求. 3.3.4液体喷淋密度校核

对于直径不超过75mm 的散装填料塔,取最小润湿速率为：

()(

)h m m L w ⋅=/08.03min

本设计中填料塔的喷淋密度为:

3222

2275.69

11.62/()0.785998.20.7850.5

h L U m m h D ===⋅⨯⨯ 最小喷淋密度: 32min min ()0.08114.29.136/()w t U L m m h α=⋅=⨯=⋅

min U U >

说明填料能获得良好的润湿效果.

经以上校核可知，填料塔直径选用D=500mm 能较好地满足设计要求。 3.4填料塔填料高度计算 3.4.1传质单元高度计算

传质过程的影响因素十分复杂,对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状况与操作条件, 传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式.目前,在进行设计时多选用一些