吸收塔的工艺计算教材

1、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：3L =3.6 kg/(mh) sL表面张力为 72.6dyn/cm 940896kg /h2LD 1.76110 m /so2o混合气体的平均摩尔质量为Vmii混合气体的平均密度为PM 101.32528.4=RT8.314298o298.152100 2292.2(m3/h)273.15o18.110 pas 0.065kg /(mh)vo22v1H 0.725kmol /(kPam)SE 76.41m P 101.30.75430.05进塔气相摩尔比为：Y 1 10.05 0.0526321A

2、2210022.4L 0.7090121 XVX122L 2( ) 20.7090 1.4180minV89.06(0.052630.003158) 0.0387612113.65841LV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;222V填料塔直径的计算采用式子 计算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u (m/s)的计算可以f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

3、计算:VLu2lg ( )( ) AK( ) ( )0.20.25tvv3LLvL2t 1.161 /kg m3vLLLv代入以上数据解得泛点气速 u 4.219m/sFF3DD2292.2/3600u uF3.3.4 液体喷淋密度校核L本设计中填料塔的喷淋密度为:2275.690.785D 998.20.7850.5U 3222最小喷淋密度: U (L ) 0.08114.2 9.136m /(m h)32minw mintmin3.4 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

4、用的计算方法和计算公式 .目前,在进行设计时多选用一些4Onde UU 2U21 wLtLtLtLLLtL5-13C U 20.7850.52L11595.8726 11595.8726 114.20.052 998.2 1.271082wt 0.3482 39.76 /m m23wt气膜吸收系数有下式计算：气体质量通量为：2292.21.161U20.7850.52V1U3VVtV GtVVV113560.480.0653211液膜吸收系数由下式计算：21 Ug33 LLaLwLLLL1211595.87263.6998.21.76110 3600830.0095339.763.6998.2

5、 0.5614 m/h由k k ，查5-14 1得1.1GGw则k k 0.157739.761.45 9.4359kmol /(m hkPa)1.11.13Gw0.40.4wu因为 ,所以必须对k 和k 进行校正,校正计算如下:uGFuu由 k 19.5( 0.5) k ,k 12.6( 0.5) k 得1.42.2uuGGLLFF 1 9.5(0.7689 0.5) 9.4359 23.6898 )k3G 1 2.6(0.7689 0.5) 25.8980 29.6420/k hL11kmol m hkpa/()k 3111kHkGLVK 0.52G3.4.2 传质单元数的计算Y*12S

6、0.5319L126.287气相总传质单元数为：110.5319 4.31431223.4.3 填料层高度的计算由Z H N 0.39764.31431.7154m得OGOGm6对于阶梯环填料， h/D=815, h 6m5-16 1maxh取 8,则 h8500mm4000mmD计算得填料塔高度为3000mm，故不需分段。3.5填料塔附属高度计算2所以塔高为 H 336mA液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式、及槽盘式等。工业应用以管式、槽式、及槽盘式为主。液体分布均匀 评价液体分布均匀的标准是：足够的分布点密度；分布点的几何均匀性；降液点间流量的均匀性。分布点密度。液体分布器

7、分布点密度的选取与填料类型及规格、塔径大小、操作条件等密切相关，各种文献推荐的值也相差较大。大致规律是：塔径越大，分布点密度越小；液体喷淋密度越小，分布点密度越大。对于散装填料，填料尺寸越大，分布点密度越小。表3-1列出了散装填料塔的分布点密度推荐值表3-1 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值分布点密度，点/m2塔截面分布点的几何均匀性。分布点在塔截面上的几何均匀分布是较之分布点密度更为重要的问题。设计中，一般需通过反复计算和绘图排列，进行比较，选择较佳方案。分布点的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。降夜点间流量的均匀性。为保证各分布点的流量均匀，需要分布器总体的合理设计、精细的制作

8、和正确的安装。高性能的液体分布器，要求个分布点与平均流量的偏差小于6%。7操作弹性大 液体分布器的操作弹性是指液体的最大负荷与最小负荷之比。设计中，一般要求液体分布器的操作弹性为性达到10以上，此时，分布器必须特殊设计。自由截面积大 液体分布器的自由截面积是指气体通道占塔截面积最小应在35%以上。其他 液体分布器应结构紧凑、占用空间小、制造容易、调整和维修方便。按Eckert建议值，D1200mm时，喷淋点密度为42点m，因该塔液相负荷较大，设计2该塔的塔径较小，且填料的比表面积较大，故应选较大的分布点密度。设计中取分布点密布液点数为 n0.62点按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计

9、。设计结果为：主管直径 38，支管直径 183.采用7根支管，支管中心距为65mm，采用正方形排列，实际布点数为 59点。n布液点示意图如下：38x3.548036018X36565图2 管式液体分布器布液点示意图8（3）布液计算 由 L d 2gH 取 ， 160Hmm444917.7196997.08 3600 3.14590.6 2 9.81 0.16n设计取 d 5.3mm(4/)2h(2h 1.15h0.169m169本装置的直径较小可采用简单的进气分布装置,同时排放的净化气体中的液相夹带要求严格,应设除液沫装置,为防止填料由于气流过大而是翻 ,应在填料上放置一个筛网装置 ,防止填料

10、上浮.液体在填料塔顶喷淋的均匀状况是提供塔内气液均匀分布的先决条件，也是使填料达到预期分离效果的保证。为此，分布器设计中应注意以下几点： 4080 个/m （环形2域内的液体流量不超过总液量的 10。规整填料一般为 100200 个/喷淋点。 2 ，以免引起堵塞，孔径也不宜过大，否则液位高度难维持稳定。液体分布器有以下几种形式:多孔型液体分布器系借助孔口以上的液层静压或泵送压力使液体通过小孔注入塔内。2.直管式多孔分布器根据直管液量的大小，在直管下方开 24 排对称小孔，孔径与孔数依液体的流量范围确定，通常取孔径 26 ，孔的总面积与及进液管截面积大致相等，喷雾角根据塔径采用 30或 45，直

11、管安装在填料层顶部以上约 300 。此形分布器用于塔径 600800 ，对液体的均布要求不高的场合。根据要求，也可以采9支管上孔径一般为 35 ，孔数依喷淋点要求决定。支管排数、管心距及孔心距依塔径和 13 30或 45等，取决于液流达到填料表面时的均布状况。主管与支管直径由送液推动力决定，如用液柱静压送液，中间垂直管和水平主管内的流速为 0.20.3m/s，支管流速取为 0.150.2m/s；采用泵送液则流速可提高。液体再分布器的作用是将流到塔壁近旁的液体重新汇集并引向中央区域。填料层较高时，应分段安装，段与段间设液体分布器。比较完善的装置可以做成像上述升气管筛板型液体分布器的样子，只是要在

12、各升气管口之上加笠形罩，以防止从上段填料层底部落下的液体进入升气管。平盘底部各处的液层高度大体相同，于是各处筛孔所流下的液体速度大致相同。本设计中塔高为 6 米,不需要分段,故不需要安装液体再分布器填料支撑板既要具备一定的机械强度以承受填料层及其所持液体的重量，又要留出足够的空隙面积空气、液流量，气体通过支承板空隙的线速不能不等于通过填料层空隙的线速度，否则便会在填料层内尚未发生液泛之前，已在支撑板处发生液泛。一般要求支承板的自由截面积之比大于填料层的空隙率。最简单的支承装置是用扁钢条制作的格栅或 开孔的金属板。格栅的间隙或孔板的孔径如果过大，容易使填料落下，此时可于支承装置上先铺一层尺寸较大

13、的同类填料。气体喷射支承板，适于在大直径塔中使用，从塔底上升的气体通过水平部分的孔流下。通气孔的总截面积可以做到大于塔的截面积，这种设计使得气流阻力小而通过能力大，并排除了在支承板上发生液泛的危险。填料压板系藉自身质量压住填料但不致压坏填料；限制板的质量轻，需固定于塔壁上。一般要求压板或限制板自由截面分率大于 70。填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。对500mm 直径以下的 对 1.5m 以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形扩大器，或采用其它均布气流的装置。气体出口装置既要保证气流畅通，又要尽量除去被夹带的液沫。最简单的装置是在气体出口处装一除沫挡板，或填料式、丝网

14、式除雾器，对除沫要求高时可采用旋流板除雾器。本设计中选用折板除雾器。折板除雾器的结构简单有效，除雾板由 50 50 3mm mm mmLVV式中液相及气相密度，kg /m ；su3Lvkku由上式确定的气速范围，除雾板的阻力为 49-98pa，此时能除去的最小雾滴直径约为0.05mm，即 50 m.液体出口装置既要使塔底液体顺利排出，又能防止塔内与塔外气体串通，常压吸收塔可采用液封装置。常压塔气体进出口管气速可取 0.81.5m/s（必要时可加大些）管径依气速决定后，应按标准管规定进行圆整.12341550u 则进口压强为 （突然扩大 =1）1 1.2333 13.712 115.942p u

15、 Pa221出口压强为 （突然缩小 =0.5）11 1.2333 13.712 57.9720.5p 0.5 u Pa2222WLVWV得P纵坐标为u 20.29.81997.08LL查5-21 得PzPp.123持液量计算方法较多，但大部分都是对拉西环填料的测试数据进行关联的公式。本设计采用Leva及大竹、冈田的关联式：Leva关联式： H 0.143(L )0.6dte式中 H 总持液量，m 液体/m 填料；33tL液相流率，m /(m h)；32)0.442LLL0LL式中 H 动持液量， m 液体/m 填料；330液相密度，kg /m ；3Lu 液相空塔线速度， m/s；L12L3H () 0.3029(m /m )3301.524100%53.57%2.8448对于散装填料，其泛点率的经验值为：Fv本设计中气体动能因子为 1.524 1.2333 1.692/Fl 4校核管内流速u s2 则雷诺数 R eL0.017910.25e11