化工原理課程設計--設計水吸收半水煤氣體混合物中的二氧化碳的填料吸收塔(編輯修改稿)
2025-02-14 13:39 本頁面
【文章內容簡介】 由關聯(lián)式解得泛點速度： = ，=，=對于散裝填料，其泛點率的經驗值為：，：u1=uf1= m/s，u2=uf2= m/s u3=uf3= m/s操作條件下的氣體流量：，可由式 計算得塔徑：D1=4=，D2=4=，D3=4= 由于計算出的塔徑不是整數，要按國家壓力容器公稱直徑標準進行圓整。圓整后可得填料塔直徑：D1=,D2=,D3=。再核算操作空塔氣速：由公式：，可得：u1= m/s，u2= m/s ，u3= m/s。圓整后的泛點率分別為：u1uf1=，u2uf2= ，u3uf3=都在允許范圍以內，校核合格。填料塔的液體噴淋密度是指單位時間，單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為：，其中為液體噴淋量。由《化工原理》附錄五查得30時，水的密度為，則有：第一組：Lh1=L118ρL==U1=D12== m3/(m2?h)； 第二組：Lh2=L218ρL==，U2=D22==(m2?h)第三組：Lh3=L318ρL== U3=D32==(m2?h)對于散裝填料，其最小噴淋密度的計算式為：其中是最小潤濕速率，對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕代入上式可得：，可知：，，即實際噴淋密度都大于最小噴淋密度，液體噴淋密度驗算合格。傳質單元高度的計算采用修正的恩田（Onde）公式：其中：由《化工原理》附錄五查得：30時水的表面張力：σL=103 N/m 由《化工原理課程設計》表46，查得聚丙烯的表面張力： σc=54103 N/m 為液體質量通量：由 計算得：UL1== Kg/(m2?h)，UL2== Kg/(m2?h)，UL3== Kg/(m2?h)為重力加速度，代入上式可得填料的潤濕比表面積：αw1= m2/m3，αw2= m2/m3，αw3= m2/m3是二氧化碳在水中的擴散系數，由《化工原理》，查得30時 在水中的擴散系數為 DL=109 m2/s水的黏度：= 105 Pa?s填料形狀系數，由《化工原理課程設計》表47查得：由于二氧化碳溶于水為液膜控制，因此則可以求得液相傳質系數如下：第一組：kL1=(105)23(109)12(105)13=104 m/s，(KLαw)1?(kLαw)1=104=；第二組：kL2=(105)23(109)12(105)13=104 m/s(KLαw)2?(kLαw)2=104=；第三組：kL3=(105)23(109)12(105)13=104 m/s(KLαw)3?(kLαw)3=104=；將得到的傳質系數換算成以摩爾分數差為推動力的傳質系數：，其中CM=nV=ρLML== Kmol/m3則可得：(KXαw)1== Kmol/(m3?s)；(KXαw)2== Kmol/(m3?s)；(KXαw)3== Kmol/(m3?s)；液相總傳質單元高度計算公式為：其中：塔截面積 ∴HOL1==HOL2==HOL3==液相總傳質單元數的計算： X1*=104 X2*=105 ：X11=104，X21=104 ，X31=104代入平均液相推動力計算式：解得：?Xm1=104，?Xm2=104，?Xm3=104；由液相總傳質單元數的計算公式：， 得：NOL1=104= NOL2=104=NOL3=104=工藝計算得到的填料層高度：，由上述方法計算出填料層高度后，還應留出一定的安全系數，即填料層的設計高度：：∴Z1=HOL1NOL1==，Z139。=Z1=，Z2=HOL2NOL2==，Z239。=Z2=，Z3=HOL3NOL3==，Z339。=Z3=；將三組數據匯總如下表3比較：最小液氣比的倍數水的用量L水的出口濃度泛點氣(m/s)空塔氣速u(m/s)塔徑D(m)填料層高度Z（m）104104104 由上表數據可知，在這三組數據中，第一組水的用量最小，塔徑最小，但填料層高度最高。從經濟方面考慮來說，第一組數據的水用量的經常費用最少，而填料費用和泵所需的功率應較其他幾組要更高。但由于是采用塑料填料，價廉，且從吸收效率上來說，較小的塔徑更有利于吸收過程的進行。因此，我選用第一組數據。計算氣體通過填料層的阻力損失，在于確定輸送氣體所需的能耗，或判斷在允許的壓降下塔內能否進行正常操作。根據公式：，其中，；氣體質量流速：GV===?h，液體質量流速：L===?h，填料層高度：h= ∴填料層壓降為：?P=106()102=第四章 附屬設備的選型和計算液體初始分布器設置于填料塔內填料層頂部，用于將塔頂液體均勻分布在填料表面上，液體初始分布器性能對填料塔效率影響很大，特別對于大直徑，低填料層的塔，尤其需要性能良好的初始分布器。如果液體分布不良，必然減少填料的分離效率。逆流操作的填料塔，要求塔頂噴淋裝置既結構簡單，又要將液體均勻的噴灑在填料上，操作時本身不易堵塞，不產生過細的霧滴。常見的幾種液體分布器如圖3所示。 圖3：液體分布器（a）噴頭式（b）盤式篩孔型（c）盤式溢流型（d）槽管式（e）環(huán)管式（f）槽式（g）槽盤式液體分布器的性能主要由分布器的布液點
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