填料塔的计算

1、设计方案的确定（ 一 ） 操作条件的确定11 吸收剂的选择12 装置流程的确定13 填料的类型与选择14 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21 基础物性数据液相物性数据30%MEA的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在水中的扩散系数气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为Mvm=yi Mi =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18=20.347混 合 气

2、体 的 平 均 密 度 vm= PMvm 101.3 33.05RT 8.314 3013(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-5 V=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 ×10-5 m2/s=0.065m 2/h由文献时 CO2 在 MEA中的亨利常数：在水中亨利系数 E=2.6 105kPa5相平衡常数为 m=E 2.6 10 2559 .1P 101.6溶解度系数为 H=997.522.13 10 4kmol /(m3

3、kPa)EM s 2.6 105 182.2 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L )Y1 Y2V )min Y1 /m X 2Y1 Y2对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为 X2=0Y1/m X2 =(0.153403-0.00767 ) / (0.1534/1.78 )=1.78取操作液气比(？)为 L/V=1.5L/V=1.5

4、 × 1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/hV(Y1-Y2)=L(X1-X2)X1=0.054581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 WV=13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即 WL=735.7986 ×( 0.7*18+0.3*54 )=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799u查埃克特通用关联图得 uF F V L0.2 0.226 (查表相差不多) gL查表(散装填料泛点填料因子平均值)得 F 260m 1Uf=3.964272m/s

5、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= 1500 / 36002 2.12m/s = 4.724397m/suuF0.785 0.62100 =84.18 ( 在允许范围内 )2.5224.724397=70.9%填料规格校核：D 600 24 8 =1900/25=76 8 d 25液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为3LW) min =0.08m /m· h查塑料阶梯环特性数据表得：型号为23DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m2/m3U32min=(L W) min

6、at =0.08 × 228=18.24m /m ·hU=2121。31 / 998.22 7.51 U min 7.3750.785 0.62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L 15( L) min 15 1.77 26.55 15*1.78=26.7VVL=26.5×117.22=3112.2kmol/h44。32 (0.0277 1.662 10 4) 0.00043112.2X1=0.00204此时气相质量流量为 WV=1500×1.338=2007kg/hWV=13.74kg/s

7、=49464kg/h此时液相质量流量为 WL=3112.2 × 18.02=56081.8kg/h 即 WL=19645.82262 ×( 0.7*18+0.3*54 ) =565799.6915 kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.3150查埃克特通用关联图得 uF FV L0.2 0.035 0.04gL L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F 170m 1uF0.035g LF V L0.20.035 9.81 998.2170 1 1.338 10.21.228m / s 1.7435m/s取 u=0.8u F=0.8 ×

8、; 1.228=0.982m/s 1.3948m/s由D4VS4 1500/ 3600 0.74m 2.55m3.14 0.982圆整塔径，取 D=0.8m 2.6m泛点率校核 u= 1500 /36002 0.83m / s 1.340.785 0.82uuF0.83 100=84.52( 在允许范围内 )96.07%0.982填料规格校核：D 800 21 8 d 25液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为3LW) min =0.08m /m· h查塑料阶梯环特性数据表得：型号为DN38的阶梯环的比表面积23at =132.5m2/m3U32min=(L W) min at =0.0

9、8 ×132.5=10.6m /m ·hU=56081.8/998.22 111.8 U min0.785 0.82minU=105.16经以上校核可知，填料塔直径先用 D=800mm合理若选择丙烯鲍尔环 50*50*1.5其比表面积为 93 m2/m3Umin =(L W) minat =0.08 × 93=7.44填料因子为 127m-1Uf= 4.794993m/s取 u=0.8u F=0.8 × 4.794993 =3.835=2.436取 2.5mU= 113.74>Umin填料层高度计算Y1 =mX1=1.78 ×0.0004

10、=0.000712Y 2 =mX2=0脱因系数为 S= mV 1.78 44.34 0.0254L 3112.2气相总传质单元数1Y YNOG= 1 ln 1 S Y1 Y2 SOG 1 SY2 Y21 0.0277 0= ln (1 0.0254) 4 0.02541 0.0254 1.6662 10 4 0=5.223气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算查常见材质的临界表面张力值表得c=33dyn/cm=427680kg/h液体质量通量为56081.820.785 0.822111627.79kg /(m2 h)aawt 1 exp 1.459424708698060.75 1113

11、21.5627.37.09 0.1111627.792 132.528998.22 1.72 1082 0.2111627.792998.2 940896 132.5=0.502吸收系数由下式计算质量通量为 UV 1500 1.3382 3994.82kg / m2 h0.785 0.82= 0.237×73.53 ×0.894 ×0.0043= 0.0623kmol/(m 3· h·kPa)吸收系数由下式计算KL 0.009111627.792/33.01/28 1/33.0 1.27 1080.564 132.5 3.0 998.2 6.372 10 6998.2=1.189m/hKG a KGaW 1.1 查常见填料的形状系数表得u/u F=66.17 50得KGa 1 9.5 0.6617 0.5 1.4 6.973 12.141kmol/ m3 h kPa 得 KL a 1 2.6 0.6617 0.5 2.2 103.092 107.96/ hHOG=VKYaVK GaP44.3410.53 101.