填料塔的计算.docx
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填料塔的计算
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
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0.001288Pa·s暂取CO2在水中的扩散系数
②气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为
Mvm=
yiMi=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=PMvm101.333.05101.6*20.347/
RT8.314301
3
（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
-5
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
DV=1.8×10-5m2/s=0.065m2/h
由文献时CO2在MEA中的亨利常数：
在水中亨利系数E=2.6105kPa
5
相平衡常数为m=E2.6102559.1
P101.6
溶解度系数为H=997.522.13104kmol/（m3kPa）
EMs2.610518
2.2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）Y1Y2
V）minY1/mX2
Y1Y2
对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0
Y1/mX2=（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=0.054581
①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/h
Eckert通用关联图横坐标为
0.011799
u
查埃克特通用关联图得uFFVL0.20.226（查表相差不多）gL
查表（散装填料泛点填料因子平均值）得F260m1
Uf=3.964272m/s
取u=0.8uF=0.8×3.352=2.6816m/s
由
=1.839191m
圆整塔径，取D=1.9m
泛点率校核u=1500/360022.12m/s=4.724397m/s
u
uF
0.7850.62
100﹪=84.18％（在允许范围内）
2.522
4.724397=70.9%
填料规格校核：
D600248=1900/25=76》8d25
液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为
3
LW）min=0.08m/m·h
查塑料阶梯环特性数据表得：
型号为
23
DN25的阶梯环的比表面积at=228m2/m3
U
32
min=（LW）minat=0.08×228=18.24m/m·h
U=
2121。
31/998.2
27.51Umin7.375
0.7850.62
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
L15（L）min151.7726.5515*1.78=26.7
V
V
L=26.5
×117.22=3112.2kmol/h
=26.7*735.7986=19645.82262
44。
32（0.02771.662104）0.0004
3112.2
X1=0.00204
此时气相质量流量为WV=1500×1.338=2007kg/h
WV=13.74kg/s=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）=565799.6915kg/h
Eckert通用关联图横坐标为
0.3150
查埃克特通用关联图得uFFVL0.20.0350.04
gLL
改选型号为D38的阶梯环
取u=0.8uF=0.8×1.228=0.982m/s1.3948m/s
液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为
3
LW）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
23
at=132.5m2/m3
U
32
min=（LW）minat=0.08×132.5=10.6m/m·h
U=
56081.8/998.2
2111.8Umin
0.7850.82min
U=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93m2/m3
Umin=（LW）minat=0.08×93=7.44
填料因子为127m-1
Uf=4.794993m/s
取u=0.8uF=0.8×4.794993=3.835
=2.436
取2.5m
U=113.74>Umin
②填料层高度计算
Y1=mX1=1.78×0.0004=0.000712
Y2=mX2=0
脱因系数为S=mV1.7844.340.0254
L3112.2
气相总传质单元数
1YY
NOG=1ln1SY1Y2S
OG1SY2Y2
10.02770
=ln（10.0254）40.0254
10.02541.66621040
=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
56081.8
2
0.7850.82
=0.502
吸收系数由下式计算
质量通量为UV15001.33823994.82kg/m2h
0.7850.82
=0.237×73.53×0.894×0.004
3
=0.0623kmol/（m3·h·kPa）
吸收系数由下式计算
=1.189m/h
KGaKGaW1.1查常见填料的形状系数表得
u/uF=66.17％＞50﹪
得KGa19.50.66170.51.46.97312.141kmol/m3hkPa得KLa12.60.66170.52.2103.092107.96/h
Z=HOGNOG=0.083×5.223=0.434m
得Z′=1.5×0.434=0.6503m取填料层高度为Z′=2m查散装填料分段高度推荐值表对于阶梯环填料h8~15hmax≤6m
D
取h/D=8则h=8×800=6400mm
计算得填料层高度为2000mm，故不需分段
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