填料塔计算部分

二基础物性参数的确定本设计方案信息如下表所示：装置流程逆流操作吸收剂操作温度水20 c操作压力常压填料类型聚丙烯阶梯环（塑料填料）填料规格dn 25( d d8 )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，20 c 时水的有关物性数据如下：密度（l ）998.2kg/ m3粘度（l ）0.001pas=3.6kg/(mh)表面张力（l ）940896kg/ h22气相物性参数设计压力： 101.3kpa , 温度： 20 c氨气在水中的扩散系数：dl1.7610cm/ s926.33610m/ h62精品资料氨气在空气中的扩散系数：查表得，氨气在0c，101.3kpa在空气中的扩散系数为0.172cm/ s ，根据关系式换算出 20 c 时的空气中的扩散系数：33p0dvd0t0.171293.1522pt0273.150.189cm2 / s0.06804m2 / h混合气体的平均摩尔质量为mvmyi m i0.05170.982929.27混合气体的平均密度为pmvm101.329.271.217kg m3vmrt8.314293.15混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20 c 空气粘度为v1. 8 1150p as0. 0k6g5m ( h)3 气液相平衡数据由手册查得，常压下20 c 时，氨气在水中的亨利系数e相平衡常数76.3kpame p溶解度系数h76.30.7532101.3l998.20.7260 kmolkpam3em s76.318.024 物料衡算进塔气相摩尔比y1y1 =1y10.050.0526310.05出塔气相摩尔比y2y1(13a )0.05263(10.98)1.05310混合气体流量0.1013(273.1520)33qvqn0.1013273.1516.1010 mh惰性气体摩尔流量vqv273.15(10.05)636.16kmol h22.4273.1520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：ly 1y 2vy 1 mx 2对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成x 20lvmin0.052630.0010530.73810.05263 0.7532取操作液气比为l1. 4 lvvm i nl1. 40. 7 3 8 11. 0 3 3 3 vl1. 0 3 3 36 3 6. 1 66k5m7.o 3l 4hl12xv(y1y2 )x636.16(0.052630.001053)0.0499657.34填料物性参数查表得：聚丙烯阶梯环 dn 25 散装填料物性参数塔径与填料公称直径的比值值d/d 的推荐d d 8关联常数 a0.204关联常数 k1.75散装填料泛点填料因子平均值f（ 1/m ）260散装填料压降填料因子平均值p（ 1/m ）176填 料 材 质 的 临 界 表 面 张 力 值c33（ dyn/cm ）直径高厚2512.51.4比表面积(m2m 3 )228空隙率(m3m 3 )0.90堆积密度p ( kgm3)97.8个数 n（ m3 ）81500干填料因子(m)1312填料形状系数1.45散装填料分段高度推荐h/d8 15值hmax6表 2-4-15 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wvqvvm16.101031.2171.959410 4 kgh液体质量流量可近似按纯水的流量计算：wll ms6 5 7. 3 41 8. 0 21 1 8 4k5g. 2h6 7eckert 通用关联图的横坐标为0 . 5wlwvmvl1 1 8 4 5. 2 6 71. 9 5 9 441 01. 2 1 70 . 59 9 8. 20. 0 2 1 1 1根据关联图对应坐标可得u2fvg0.2l0.18l由表 2-4-1 可知1f =260mu0. 1 g8 l0. 1 89. 8 19 9 8. 2f0 . 20 . 22. 3 6m0s/flv2 6 0111. 2 1 7取u0. 8uf0. 82. 3 6 01m. 8 s8 8由d4vs41 6. 1 031 0/ 3 6 0 01. 7 3m7u3. 1 41. 8 8 8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：u4vs d 2416100/ 36001.424m / s3.142.02u1.424100%60.34%u f2.360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：d2000808 （在允许范围之内）d25液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为m i n( lw)0. 0m83m/h由表 2-4-1 可知：228m2m 3u min( lw )min0.0822818.28u4wl /l411845.267/ 998.23.78ud 23.142.02min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y*mx0.75320.04990.0375811y*mx022脱吸因数为smv0. 7 5 3 26 3 6. 1 60. 7 2 8 9l气相总传质单元数为16 5 7. 3 4yy*nln(1s)12s221ogsyy*1ln(10.7289)0.0526300.72899.80710.72890.0010530气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：w1e x p1. 4 5c0 . 7 5ul0 . 12ult0 . 0 5u2l0 . 2a2 gtltllllt查表 2-4-1 得c33dyn / cm427680 kgh2液体质量通量为u4wlld 2411845.2673772.38 kg3.142.02/ (m2h)w1exp1.450.7502859408962283.620.0520.20.2222t4619.2852284619.285998.221.27108998.2940896228气膜吸收系数可由下式计算：0 . 71uvv3dtvkg0. 2 3 7tvvdvrt气体质量通量为：4qvvuvd 2416.101033.142.020 . 71.2176240.03 kg1(m2h)k0. 2 3 77 6 4 0. 0 60. 0 6 5 32 2 80. 0 6 8 0 4g2 2 80. 0 6 51. 2 1 70. 0 6 8 0 48. 3 1 42 9 3. 1 50. 1 1 0k2m o l/2m(hk p a)液膜吸收系数由下式计算：211ul3kl0.0095l2l g3wll dll2113772.3833.623.61.2710830.00952280.22223.6998.26.33610 6得0.2313m / h998.20.1 1 0 20.2 2 2 22 2 810.2 3 1 30.2 2 2 22 2 80由kg akgaw1.1kg akgaw1 . 1. 11. 4 5k m8.o 4l0 2m3h / (k p a)kl aklaw0 . 4. 41. 4 5k 1m3o.l5 9 6m3h / k( p a)u7 3. 9 0 %5 0，%需选用下面的关系式对气膜和液膜系数进行校核修正。 u fka19.5u0.51.4k auggfka12.6u0.52.2k aullf修正结果：kg a19.50.73900.5kl a12.60.73900.51.48.40219.163kmol / ( m33hkpa)2.213.59615.1126kmol / (mhkpa)则kg a111111kg ahk l a19.1630.726015.11266.977kmol / (m3hkpa)vvh og6 3 6. 1 60. 2 6 0m2ky ak g ap7. 6 8 71 0 1. 3421. 4zh og nog0. 2 6 0 29. 8 0 72m. 5 5 1 8考虑恩田公式的最大误差，为了安全取设计填料层高度为z1. 2 52. 5 5 1 83.m1 8设计取填料层高度为z =4.0m在填料塔计过程中，对于阶梯环填料，h8 15,hmaxd6mm，取 h8 ，则dh8200016000mm计算得填料层高度为4000mm ，故不需分段5.3 填料层压降计算采用 eckert 通用关联图计算横坐标为0 . 5wlvm0. 0 2 1 1 1wvl由表 2-4-1 得，p176m 1纵坐标为u2pv0.2l1.744217611.21710.20.06653gl9.81998.2查 eckert 通用关联图，p /z位于 40g 50gpa/m范围内，取p /z=45g=441.45pa/m填料层压降为p =441.454.0=1765.80pa6 液体分布器的简要设计6.1 液体分布器的选型本设计的吸收塔气液相负荷相差不大，无固体悬浮物和液体粘度不大，加上设计建议是优先选用槽盘式分布器，所以本设计选用槽盘式分布器。6.2 分布点密度计算按 eckert 建议值， d1200 时，喷淋点密度为42 点/ m2 ，由于该塔喷淋密度较小，设2计区分喷淋点密度为90 点/ m。布液点数为n2. 0249 02 8 点2. 7点2 8 3按分布点几何均匀与流量均匀原则， 进行布点设计。 其结果为： 二级槽共设七道， 在槽侧面开孔，槽宽度为 80mm ，槽高度为 210mm ，两槽中