关于填料吸收塔的计算.ppt

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 纯水的物性数据。由手册查得， 20 时水的有关 物性数据如下： 密度： 粘度： 表面张力： SO2在水中的扩散系数： 3/2.998 mkgL )/(6.301.0 hmkgsPaL 2/9 4 0 8 9 6/6.72 hkgcmd ynL hmscmD L /1029.5/1047.1 2625 2. 气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量： 混合气体的平均密度： 混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得 20 空气 的粘度为： 查手册得 SO2在空气中的扩散系数为： 75.302995.006.6405.0iiVm MyM 3/257.1 298314.8 75.303.101 mkg RT PM Vm Vm )/(065.01081.1 5 hmkgsPav hmscmD V /039.0/108.0 22 3. 气液相平衡数据 由手册查得：常压下 20 时 SO2在水中的亨利系数： 相平衡常数为： 溶解度系数为： k P aE 31055.3 04.353.1 0 1 1055.3 3 PEm )/(0 1 5 6.002.181055.3 2.9 8 8 33 mk P ak m o lEMH s L 3.最小液气比 由图解得 若 则 或 所以 操作液气比 2 * 1 21 m i n)( XX YY V L mXY * 2 1 21 m in)( X m Y YY V L m i n)(0.21.1( V L V L 21 21m in )( XX YY V L 进塔气相摩尔比： 出塔气相摩尔比： 进塔惰性气相流量： 该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按 下式计算，即： 对于纯吸收过程，进塔液相组成为 : 0 5 2 6.005.01 05.01 1 1 1 y yY 0 0 2 6 3.0)0 9 5.01(0 5 2 6.0)1(11 YY hkm o lV /25.93)05.01(25273 2734.222400 21 21 m i n /)( XmY YY V L 02 X 29.33004.35/0 0 5 2 6.0 0 0 2 6 3.00 5 2 6.0)( m i n VL 取操作液气比为： m in)(4.1 V L V L 61.4629.334.1 VL hk m o lL /38.4 3 4 625.9361.46 )()( 2121 XXLYYV 0 0 1 1.038.4 3 4 6 )0 0 2 6 3.00 5 2 6.0(25.931 X 1. 填料塔塔径的计算 填料塔的直径 D与操作空塔气速 u及气体体积流量 Vs 之间存在以下关系： 式中： D 塔径， m; Vs 气体体积流量， m3/s; u 操作空塔气速， m/s u V D s 4 （ 1）散堆填料泛点气速的计算 常用埃克特（ Eckert）泛点气速关联图 (P78)进行计算，该关 联图是以 X为横坐标，以 Y为纵坐标进行关联的。其中： 05.0)( L V V L W WX 02.0 2 L Vf g Y ).( ;/, ; ; ;/ ;/ ;/ ;/, 1 3 3 sm P a sm m mkg mkg hkgW hkgW f L V L 液体的粘度 泛点气速 之比水的密度与液体密度的 实验填料因子， 气体的密度， 液体的密度， 气体的质量流速， 液体的质量流速 V 式 中： 本例中： 气相质量流量为： 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 Eckert通用关联图的横坐标为： 查图 5-21得： 查表 5-11得： 取 hkgw V /8.3 0 1 6257.12 4 0 0 smuu F /7 1 9.00 2 7.17.07.0 9 2 1.0)2.9 9 82 5 7.1(8.3 0 1 6 77.7 8 3 2 1)( 5.05.0 L V V L W W 0 2 3.02.0 2 L L VFF g 11 7 0 mF 1.2 塔径的计算及校核 mVsD 0 8 7.1 7 1 9.014.3 3 6 0 0/2 4 0 044 塔径的计算： 塔径的圆整： 塔径（ D） 圆整间隔 举例 700 50或 100 如： 600、 650、 700 700D1000 100 如： 700、 800、 900 D1000 200 如： 1000、 1200、 1400 单位： mm 圆整后 D=1200mm （ 1）泛点率校核 sm /59.02.1785.0 3 6 0 0/2 4 0 0 2 )%(45.57%1 0 0 0 2 7.1 59.0 在允许范围内 Fu u （ 2）填料规格校核 858.31 38 1200 d D 填料种类 D/d的推荐值 拉西环 2030 鞍环 15 鲍尔环 1015 阶梯环 8 环矩鞍 8 （ 3）液体喷淋密度校核 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的 喷淋量，其计算式为： 27 8 5.0 D LU h 式中： U 液体喷淋密度， m3/(m2h); Lh 液体喷淋量， m3/h; D 填料塔直径， m 为使填料能获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于 某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度，以 Umin表示 tW aLU m i nm i n )( 式中： Umin 最小喷淋密度， m3/(m2h); (LW)min 最小润湿密度， m3/h; at 填料的总比面积， m2/m3 散装填料最小喷淋密度计算公式 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料 周边的最小液体体积流量。其值可由经验公式计算， 也可采用一些经验值。 对于直径不超过 75mm的散装 填料，可取最小润湿速率 (LW)min为 0.08m3/(mh);对 于直径大于 75mm的散装填料，可取 (LW)min为 0.12m3/(mh)。 对于规整填料，其最小喷淋密度可从有关填料手册 中查得，设计中，通常取 Umin=0.2 2. 填料层高度的计算 采用传质单元数法计算，其基本公式为： 无因次气相总传质单元数 气相总传质单元高度 , , OG OG OGOG N mH NHZ 2.1 气相总传质单元数的计算 计算气相总传质单元数有三种方法： 对数平均推动力法 此方法适用于平衡线为直线时的情况，其解析式为： 2 1 21 21 ln Y Y YY Y Y YY N m m OG Y1=Y1-Y1*，为塔底气相传质推动力， Y1*为与 X1相平衡的气相摩尔比， Y1*= mX1 Y2=Y2-Y2*，为塔顶气相传质推动力， Y2*为与 X2相平衡的气相摩尔比， Y2*= mX2 （ 2） 脱吸因素法 此方法适用于平衡线为直线时的情况，其解析式为： SYY YYS SN OG * *)1(ln 1 1 22 11 式中 为脱吸因数。 为方便计算，以 S为参数， 为横坐标，为纵坐标，在 半对数坐标上标绘上式的 函数关系，得到右图所示 的曲线。此图可方便地查 出值。 LmVS （ 3）图解法 此方法适用于平衡线为曲线时的情况。 此例采用 “ 脱吸因素法 ” 求解 0 3 8 5.00 0 1 1.004.35* 11 mXY 0* 22 mXY 0* 22 mXY 752.038.4 3 4 6 25.9304.35 LmVS 026.70752.0 00 0 2 6 3.0 00526.0 )752.01(ln 752.01 1 * * )1(ln 1 1 22 21 S YY YY S S N OG 脱吸因素为： 气相总传质单元数为： 2.1 气相总传质单元高度的计算 2 3 , );/(,: /1/1 1 : m k P amk m o lH aHkak aK aPK V aK V H LG G GY 塔截面积 溶解度系数式中 其中 OG 普遍采用修正的恩田（ Onde）公式求取 )()()()(45.1e x p 1: )()()(095.0 )()()(237.0 2.0 2 05.0 2 1.075.0 4.0 1.1 3/12/13/2 3/17.0 tLL L tLL tL Lt L L c t W WLL WGG L L LL L LW L VV V Vt V G a U a aU a U a a akak akak g Dka U k RT a t D V Da U k 其中 L 修正的恩田公式只适用于 u0.5uF的情况，当 u0.5uF时， 需按 p144的公式进行校正 本例题计算过程略，计算的填料层高度为 Z=6m. 对于散装填料，一般推荐的分段高度为： 填料类型 h/D hmax 拉西环 2.5 4m 鞍环 58 6m 鲍尔环 510 6m 阶梯环 815 6m 环矩鞍 815 6m 六、填料层压降计算 散装填料的压降值可由埃克特通用关联图计算。 先根据气液负荷及有关数据，求出横坐标值，再 根据操作孔塔气速 u及有关物性数据，求出纵坐标 值。通过作图得出交点 ，读出交点的等压线数值， 即得到每米填料层压降值。 七、塔内辅助装置的选择和计算 1 液体分布器 2 填料塔附属高度 3 填料支承板 4 填料压紧装置 5 液体进、出口管 6 液体除雾器 7 筒体和封头 8 手孔 9 法兰 10 液体再分布装置 2 填料塔附属高度 匡国柱 : 第六章 吸收过程工艺设计 第三节 填料塔的工艺设计 三、填料塔高度的计算（ p215） 10 气体出口装置 9 液体进口装置 8 液体分布装置 7 填料压紧装置 6 填料 5 塔体 4 液体再分布器 3 填料支承板 2 液体出口装置 1 气体进口 编号 名 称