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正文內(nèi)容

化工原理課程設(shè)計(jì)--年處理量為870噸丙酮?dú)怏w吸收的設(shè)計(jì)(編輯修改稿)

2025-02-12 10:54 本頁(yè)面
 

【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的分離效率,但是由于在同樣的處理量下,所需要的塔徑較大,塔體造價(jià)升高。③填料尺寸的選擇 填料的外徑要與塔徑相配合,以使空隙均勻,以保證氣液兩相流體能均勻分布,良好密切接觸。這是填料塔實(shí)現(xiàn)大通量,低阻力而效率高的必要條件之一。實(shí)踐表明,填料塔的塔徑與填料直徑的比值應(yīng)保持不低于某一下限值,以防止產(chǎn)生較大的壁效應(yīng),造成塔的分離效率下降。一般來(lái)說(shuō),填料尺寸大,成本低,處理量大,但是效率低,使用大于50mm的填料,其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。所以,一般大塔經(jīng)常使用50mm的填料。反之,用較小的尺寸填料時(shí),則效率的提高彌補(bǔ)不了通量低和造價(jià)低的缺點(diǎn),因此25mm以下的填料很少使用。綜上所述,由于該過(guò)程處理量不大,所以所用的塔直徑不會(huì)太大,以采用填料塔較為適宜,并選用38mm級(jí)塑料階梯環(huán)填料。表23 聚丙烯塑料階梯環(huán)填料特性數(shù)據(jù)公稱直徑DN mm外徑高厚 d h δ,mm 比表面積α m2/m3空隙率 ε %個(gè)數(shù)n m3干填料因子φ m13838199127200170 吸收劑使用到一定程度,需要處理后再使用,處理的方式一是通過(guò)再生回收副產(chǎn)品后重新利用,如亞硫酸鈉法吸收SO2氣體,吸收液中的亞硫酸氫鈉經(jīng)加熱再生,回收SO2后變?yōu)閬喠蛩徕c重新使用。二是直接把吸收液加工成副產(chǎn)品,如用氨水吸收SO2得到的亞硫酸銨經(jīng)氧化變?yōu)榱蛩徜@化肥。來(lái)源:考試大環(huán)保工程師考試 吸收參數(shù)的選擇吸收過(guò)程的操作參數(shù)主要包括吸收(或再生)壓力、吸收(或再生)溫度以及吸收因子(或解吸因子)。這些條件的選擇應(yīng)充分考慮前后工序的工藝參數(shù),從整個(gè)過(guò)程的安全性、可靠性、經(jīng)濟(jì)性出發(fā),利用過(guò)程的模擬計(jì)算,經(jīng)過(guò)多方案對(duì)比優(yōu)化得出過(guò)程參數(shù)。(1) 操作壓力選擇本任務(wù)中已經(jīng)給出是常壓操作,所以不需要再對(duì)其進(jìn)行考慮。(2) 操作溫度選擇本任務(wù)中已經(jīng)給出操作溫度是25℃ (3) 吸收因子和解吸因子選擇第三章 吸收塔工藝計(jì)算 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過(guò)程,溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。25℃時(shí)水的物性數(shù)據(jù)如下:密度為: ρ=㎏/m黏度為L(zhǎng)=s = kg/(㎡h)表面張力為:б=㎏/h丙酮在水中的擴(kuò)散系數(shù)為:=*106m2/s混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為M==+29=(g/mol)=(kg/kmol)混合氣體的平均密度為= = =(kg/m3)混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度,查手冊(cè)得25℃空氣的黏度為= Pas=(㎡h)丙酮在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為:25℃下該系統(tǒng)的平衡關(guān)系為:y= 即相平衡常數(shù)為:m=亨利系數(shù)為: E=mP==(kPa)溶解度系數(shù)為: H===(kmol/(kPam3)) 物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比為: Y1===出塔氣相摩爾比為: Y2=Y1(1)=()=進(jìn)塔惰性氣相流量為:V=2500/()=(kmol/h)該吸收過(guò)程屬低濃度吸收,平衡關(guān)系為直線,最小液氣比可按下式計(jì)算,即: ()=對(duì)于純?nèi)軇┪者^(guò)程,進(jìn)塔液相組成為:X2=0 ()==取操作液氣比為: ()=2()= =L==(kmol/h) G(Y1Y2)=L(X1X2) X1=*()/ = 填料塔的工藝尺寸計(jì)算采用EcKert通過(guò)關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速氣相質(zhì)量流量為WV=2500= 液相質(zhì)量流量可以近似按純水的流量計(jì)算,即WL== EcKert通用關(guān)系圖的橫坐標(biāo)為(ρv/ρL) = = 查 得查 得取μ=== D=== 圓整塔經(jīng),取D=μ==μ/μF=100%=%由于泛點(diǎn)附近流體力學(xué)性能的不穩(wěn)定性,一般較難穩(wěn)定操作,故一般要求泛點(diǎn)率在50%80%之間,而對(duì)于易起泡的物系可低于40%.: ==8[1] (滿足階梯環(huán)的徑比要求) 查資料得[1]:階梯環(huán)的徑比要求:8: 對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料,可取最小濕潤(rùn)速率=(m3/mh)[4] =(m2/m3)[4] ===(m3/mh) == 經(jīng)以上校核可知,填料塔直徑選用D=700mm合理 填料層高度H的計(jì)算 傳質(zhì)單元高度的計(jì)算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算:查 得,聚丙烯材質(zhì)的臨界表面張力為:; =;UL=== (m2h) L=s = kg/(㎡h) ==2500= WL== 1exp{()()()()} =1exp()=則αw=氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算==(m2h)= Pas= kg/(㎡h) = =()()() = =(kmol/(mhkpa)) 液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算:=()()()=由 查表5—14[1]得 ===(mhkpa)===因?yàn)?%%所以必須對(duì)和進(jìn)行校正,矯正計(jì)算如下:由 得=[1+()] =(kmol/(mhkpa))=[1+()] =由H==== 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算=== ==0 脫吸因數(shù)為: === 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為: ==≈采用傳質(zhì)推動(dòng)力法計(jì)算傳質(zhì)單元數(shù),由Z=HN== 取==設(shè)計(jì)取填料高度=6查表516[1]對(duì)于階梯環(huán)填料 取=, h=700=6000m計(jì)算得填料高度為6000mm。 填料塔附屬高度的計(jì)算根據(jù)經(jīng)驗(yàn),,氣、液體進(jìn)出口管路的接口皆為150mm,兩個(gè)封頭的高度為300mm,支座高度為160mm。則塔釜所占空間高度為:h1==考慮到氣相接管所占的空間高度,所以塔的附屬高度為:h3=+2++==填料塔的高度主要取決于填料層的高度,為了保證工程上的可靠性,計(jì)算出的填料層高度還應(yīng)加上20%的余度,則填料層高度 Z=+205=所以,塔高H=h3+Z=+6= 液體分布器計(jì)算液體分布器可分為初始分布器和再分布器,初始分布器設(shè)置于填料塔內(nèi),用于將塔頂液體均勻的分布在填料表面上,初始分布器的好壞對(duì)填料塔效率影響很大,分布器的設(shè)計(jì)不當(dāng),液體預(yù)分布不均,填料層的有效濕面積減小而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加,即使填料性能再好也很難得到滿意的分離效果。因而液體分布器的設(shè)計(jì)十分重要。特別對(duì)于大直徑低填料層的填料塔,特別需要性能良好的液體分布器。液體分布器的性能主要由分布器的布液點(diǎn)密度(即單位面積上的布液點(diǎn)數(shù)),各布液點(diǎn)均勻性,各布液點(diǎn)上液相組成的均勻性決定
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