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 3

②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 = =⨯⨯=301

314.805

.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 =1.78×10-5

Pa ·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⨯105

kPa

相平衡常数为m=1.25596

.101106.25

=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218

106.22

.997345

kPa 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

2

121min /X m Y Y Y ）V L

（

--=

对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0

2

121min /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=0.054581

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 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 L

V 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1

260-=m F φ

s m g u L

V F L

F /552.21

338.112602

.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/s

100522

.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：

82425

600>==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 3

U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2

·h U=

min 2

51.76

.0785.02

.998/312121U 。<=⨯ 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

55.2677.115)(15min =⨯==V

L

V L 15*1.78=26.7 L=26.5×117.22=3112.2kmol/h

=26.7*735.7986=19645.82262

X 1=

0004.02

.3112)

10662.10277.0(32444=⨯-⨯-。 X1=0.00204

此时气相质量流量为W V =1500×1.338=2007kg/h W V =13.74kg/s=49464kg/h

此时液相质量流量为W L =3112.2×18.02=56081.8kg/h 即W L =19645.82262×（0.7*18+0.3*54）=565799.6915kg/h Eckert 通用关联图横坐标为

76.0)2

.998338.1(2007856081)(5

.05.0=⨯=。W W L V V L ρρ 0.3150

查埃克特通用关联图得

035.02

.0=••L L

V F F g u μρρϕφ 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

170-=m F φ

s m g u L

V F L

F /228.11

338.111702

.99881.9035.0035.02

.02

.0=⨯⨯⨯⨯⨯=

=

μϕρφρ 1.7435m/s 取u=0.8u F =0.8×1.228=0.982m/s 1.3948m/s 由=⨯⨯==

982

.014.33600

/150044u V D S

π0.74m 2.55m

圆整塔径，取D=0.8m 2.6m 泛点率校核 u=

s m /83.08

.0785.03600

/15002

=⨯ 1.34

100982

.083.0⨯=F u u ﹪=84.52％(在允许范围内)96.07%