关于填料吸收塔的计算..

1设计方案的确定用水吸收S02，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。

因用水作为吸收剂，且S02不作为产品，故采用纯溶剂。

2填料的选择该系统不属于难分离的系统，操作温度及压力较低，可采用散装填料，系统中有S02，有一定的腐蚀性，故考虑选用塑料鲍尔环，由于系统压降无特殊要求，考虑到不同尺寸鲍尔环的传质性能选用D g38塑料鲍尔填料。

（三）设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（1）吸收塔的物料衡算；（2）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（3）设计液体分布器及辅助设备的选型；（4）绘制有关吸收操作图纸。

3基础数据液相的物性数据对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取水的物性数据，由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度ρ=998.2 kg/m3L粘度μ=0.001 Pa·s=3.6 kg/(m·h)L表面张力σ=73 dyn/cm=940 896 kg/h2LS02在水中的扩散系数L D =1.47×10-5 cm 2/s=5.29×10-6 m 2/h气相的物性数据混合气体的平衡摩尔质量M =0.08×64.06+0.92×29=31.80g/mol混合气体的平均密度G ρ=101.331.808.31427320⨯⨯+（）=1.322 kg/m3混合气体的粘度可以近似取空气的粘度，查手册20℃时空气的粘度为G μ=1.81×10-5Pa ·s=0.065 kg/(m ·h)查手册得S02在空气中的扩散系数为G D =0.108 cm 2/s =0.039 m 2/h气液相平衡数据查手册，常压下20℃时： S02在水中的亨利系数 E=3.55×1O 3kPa 相平衡常数为m E P==3.55×1O 3/101.3=35.04 溶解度系数LsH EM ρ==998.2/3.55×1O 3/60.06=0.00468 kmol/h相平衡关系为 1.1532766.76676y x=4、填料的填料因子及比表面积数据 泛点填料因子F φ=184 /m压降填料因子P φ=114 /m比表面积t α=151 m 2/m 3填料临界表面张力C σ=33 dyn/cm=427680 kg/h 24 物料衡算进塔气相摩尔比111y 0.081y 10.08Y ==--=0.0869 出塔气相摩尔比222y 0.00141y 10.0014Y ===-- 1.401×10-3进塔惰性气相流量7285000273G (10.08)/(30024)38.72kmol /h22.427320=⨯⨯-⨯=+ 吸收过程属于低浓度吸收，最小液气比可按下式计算12min *12)Y Y LG X X -=-（ 对于纯溶剂的吸收过程，进塔液相组成为： X 2=0由平衡关系解得 *31 1.79810X -=⨯312min *3120.0869 1.40110)47.561.798100Y Y L G X X ----⨯===-⨯-（ 取液气操作比为1.9min ) 1.947.5690.36L LG G=⨯==1.9（ 90.3638.7290.363498.89kom/h L G =⨯=⨯=所以操作线方程33223489.983489.98()(1.401100)90.13 1.4011038.7238.72L L Y X Y X X X G G --=+-=+⨯-⨯=+⨯塔底吸收液组成1X ：1212()()G Y Y L X X -=-34121()38.72(0.0869 1.40110)9.485103498.89G Y Y X L ---⨯-⨯===⨯表2：液相进出组成5填料塔工艺尺寸的计算塔径的计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速气相的质量流量G=⨯='1011.8 1.3221337.6kg/h液相的质量流量（可以近似用纯水的流量计算）'3489.9818.0262977k/=⨯=L g h参照Eckert通用关联图图1：填料塔泛点和压降的通用关联图（引自《化工原理》）图中 u 0——空塔气速，m /s ；φ——湿填料因子，简称填料因子，1 /m ； ψ——水的密度和液体的密度之比； g ——重力加速度，m /s 2；ρV 、ρL ——分别为气体和液体的密度，kg /m 3； w V 、w L ——分别为气体和液体的质量流量，kg /s 。

（1）对数平均推动力法
N OL
X1 X2 X m
X m
X1 ln
X 2 X1
X 2
X 1
X1
X
* 1
X 2
X2
X
* 2
48
（2）解吸因数法
1
NOL 1
L
ln1
L mG
X1 X2
X
* 2
X
* 2
L mG
mG
Y2 / m
49
3）操作线仅与液气比、浓端及稀端组成有关； 与系统的平衡关系、填料及操作条件无关 。
8
4）吸收操作线在平衡线的上方 解吸操作线在平衡线下方
5）平衡线与操作线共同决定吸收推动力 操作线离平衡线愈远吸收的推动力愈大
B Y* f (X)
Y
.K
Y* A
水平线：X=X*-X 垂直线： Y= Y-Y*
X
X*
1）根据条件定HOG、mG/L 2）用 Z=HOGNOG ，确定NOG的变化 3）用吸收因数法确定Y2的变化 4）由全塔物料衡算分析X1变化 （2）定量计算
36
5.4.5 解吸塔的计算
解吸过程：A从吸收液中分离出的操作 吸收的逆过程
目的：获得所需较纯的溶质 溶剂再生循环使用
43
解吸方法：
N OG
Y1 Y1
Y2 Y1*
Y1 Y2 Y2 Y2*
•当 Y1 2 、X1 2时
Y2
X 2
Ym
Y1
Y2 2
29
2）吸收因数法
平衡关系服从亨利定律 Y * mX
逆流为例：X
G
L
(Y Y2 ) X 2
NOG
Y1 dY Y2 Y Y *

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/h3②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 = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m3混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·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⨯105kPa相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s∙⨯=⨯⨯=-ρ2.2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2121min /X m Y Y Y ）V L（--=对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=02121min /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=0.054581①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 LV 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1260-=m F φs m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==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/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18％(在允许范围内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核：82425600>==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 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。

吸收塔设计计算吸收塔是工业生产中常用的设备，用于气体洗涤、脱硫、脱硝、除尘等工艺过程。

其设计计算是确保设备正常运行的重要步骤之一。

下文将从吸收塔的应用、结构分类、设计参数以及计算方法等方面探讨吸收塔的设计计算。

一、吸收塔的应用吸收塔是工业生产中常用的设备，广泛应用于化工、石化、钢铁、电力、印刷、制药等领域，用于将气体中的污染物分离除去。

具体应用包括：1、脱硫：吸收塔可用于烟气中的二氧化硫的脱除。

2、脱硝：吸收塔可用于烟气中的氮氧化物的脱除。

3、除尘：吸收塔可用于烟气中的粉尘颗粒的分离除去。

4、洗涤：吸收塔可用于气体中的酸气、碱气的洗涤处理。

二、吸收塔的结构分类根据结构形式可将吸收塔分为以下几种类型：1、板式吸收塔板式吸收塔是一种以板作为填料的吸收塔，分为横流型、纵流型和斜流型。

吸收塔内置有很多平行的垂直板，气体垂直流过板间空隙，与液体进行旋转接触混合，实现气体进液接触吸收的目的。

板式吸收塔简单易制，可耐受高浓度废气，且维护简单。

2、喷雾吸收塔喷雾吸收塔又称喷淋吸收塔，主要由塔体、喷头等组成。

塔体内装有填料液槽和底部雾化器。

气体经过填料液槽，液体被填料吸附，接触后管道中的液体被喷头雾化，形成雾滴与废气充分接触，从而达到吸附效果。

喷雾吸收塔结构简单，投资少，可以广泛应用。

3、吸附塔吸附塔是一种以吸附剂为填充物的吸收塔。

分为干法吸收和湿法吸收。

吸附塔可用于汽车尾气和工业废气的处理。

吸附塔结构简单，吸附盘式塔种类多样，能够高效地处理各类废气污染物。

三、吸收塔的设计参数1、气体流量气体流量是吸收塔的基本参数之一。

气体流量决定了吸收塔的尺寸和填料数量，它是吸收塔设计的起点。

2、液体流量液体流量是衡量吸收塔性能的重要指标之一。

液体流量要求经过塔体和填料液槽时能够喷淋到填料和气体中，从而实现吸收的目的。

3、气体温度气体温度是影响吸收塔工作效果的因素之一。

高温会导致液体蒸发速度减慢，吸收效果不佳，因此需要保持适宜的气体温度。