吸收塔的工藝計(jì)算教材

1、對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：3L =3.6 kg/(mh) sL表面張力為 72.6dyn/cm 940896kg /h2LD 1.76110 m /so2o混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為Vmii混合氣體的平均密度為PM 101.32528.4=RT8.314298o298.152100 2292.2(m3/h)273.15o18.110 pas 0.065kg /(mh)vo22v1H 0.725kmol /(kPam)SE 76.41m P 101.30.75430.05進(jìn)塔氣相摩爾比為：Y 1 10.05 0.0526321A

2、2210022.4L 0.7090121 XVX122L 2( ) 20.7090 1.4180minV89.06(0.052630.003158) 0.0387612113.65841LV單位時(shí)間內(nèi)通過吸收塔的惰性氣體量，kmol/s;L單位時(shí)間內(nèi)通過吸收塔的溶解劑，kmol/s;222V填料塔直徑的計(jì)算采用式子 計(jì)算D計(jì)算塔徑關(guān)鍵是確定空塔氣速 ,采用泛點(diǎn)氣速法確定空塔氣速. 泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限,填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速才能穩(wěn)定操作.泛點(diǎn)氣速u (m/s)的計(jì)算可以f采用EcKert通用關(guān)聯(lián)圖查圖計(jì)算,但結(jié)果不準(zhǔn)確,且不能用于計(jì)算機(jī)連續(xù)計(jì)算,因此可采用貝恩-霍根公式

3、計(jì)算:VLu2lg ( )( ) AK( ) ( )0.20.25tvv3LLvL2t 1.161 /kg m3vLLLv代入以上數(shù)據(jù)解得泛點(diǎn)氣速 u 4.219m/sFF3DD2292.2/3600u uF3.3.4 液體噴淋密度校核L本設(shè)計(jì)中填料塔的噴淋密度為:2275.690.785D 998.20.7850.5U 3222最小噴淋密度: U (L ) 0.08114.2 9.136m /(m h)32minw mintmin3.4 填料塔填料高度計(jì)算3.4.1 傳質(zhì)單元高度計(jì)算傳質(zhì)過程的影響因素十分復(fù)雜,對于不同的物系、不同的填料及不同的流動(dòng)狀況與操作條件, 傳質(zhì)單元高度迄今為止尚無通

4、用的計(jì)算方法和計(jì)算公式 .目前,在進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)多選用一些4Onde UU 2U21 wLtLtLtLLLtL5-13C U 20.7850.52L11595.8726 11595.8726 114.20.052 998.2 1.271082wt 0.3482 39.76 /m m23wt氣膜吸收系數(shù)有下式計(jì)算：氣體質(zhì)量通量為：2292.21.161U20.7850.52V1U3VVtV GtVVV113560.480.0653211液膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算：21 Ug33 LLaLwLLLL1211595.87263.6998.21.76110 3600830.0095339.763.6998.2

5、 0.5614 m/h由k k ，查5-14 1得1.1GGw則k k 0.157739.761.45 9.4359kmol /(m hkPa)1.11.13Gw0.40.4wu因?yàn)?,所以必須對k 和k 進(jìn)行校正,校正計(jì)算如下:uGFuu由 k 19.5( 0.5) k ,k 12.6( 0.5) k 得1.42.2uuGGLLFF 1 9.5(0.7689 0.5) 9.4359 23.6898 )k3G 1 2.6(0.7689 0.5) 25.8980 29.6420/k hL11kmol m hkpa/()k 3111kHkGLVK 0.52G3.4.2 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算Y*12S

6、0.5319L126.287氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為：110.5319 4.31431223.4.3 填料層高度的計(jì)算由Z H N 0.39764.31431.7154m得OGOGm6對于階梯環(huán)填料， h/D=815, h 6m5-16 1maxh取 8,則 h8500mm4000mmD計(jì)算得填料塔高度為3000mm，故不需分段。3.5填料塔附屬高度計(jì)算2所以塔高為 H 336mA液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。工業(yè)應(yīng)用以管式、槽式、及槽盤式為主。液體分布均勻 評(píng)價(jià)液體分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)是：足夠的分布點(diǎn)密度；分布點(diǎn)的幾何均勻性；降液點(diǎn)間流量的均勻性。分布點(diǎn)密度。液體分布器

7、分布點(diǎn)密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，各種文獻(xiàn)推薦的值也相差較大。大致規(guī)律是：塔徑越大，分布點(diǎn)密度越??；液體噴淋密度越小，分布點(diǎn)密度越大。對于散裝填料，填料尺寸越大，分布點(diǎn)密度越小。表3-1列出了散裝填料塔的分布點(diǎn)密度推薦值表3-1 Eckert的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值分布點(diǎn)密度，點(diǎn)/m2塔截面分布點(diǎn)的幾何均勻性。分布點(diǎn)在塔截面上的幾何均勻分布是較之分布點(diǎn)密度更為重要的問題。設(shè)計(jì)中，一般需通過反復(fù)計(jì)算和繪圖排列，進(jìn)行比較，選擇較佳方案。分布點(diǎn)的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。降夜點(diǎn)間流量的均勻性。為保證各分布點(diǎn)的流量均勻，需要分布器總體的合理設(shè)計(jì)、精細(xì)的制作

8、和正確的安裝。高性能的液體分布器，要求個(gè)分布點(diǎn)與平均流量的偏差小于6%。7操作彈性大 液體分布器的操作彈性是指液體的最大負(fù)荷與最小負(fù)荷之比。設(shè)計(jì)中，一般要求液體分布器的操作彈性為性達(dá)到10以上，此時(shí)，分布器必須特殊設(shè)計(jì)。自由截面積大 液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積最小應(yīng)在35%以上。其他 液體分布器應(yīng)結(jié)構(gòu)緊湊、占用空間小、制造容易、調(diào)整和維修方便。按Eckert建議值，D1200mm時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為42點(diǎn)m，因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)2該塔的塔徑較小，且填料的比表面積較大，故應(yīng)選較大的分布點(diǎn)密度。設(shè)計(jì)中取分布點(diǎn)密布液點(diǎn)數(shù)為 n0.62點(diǎn)按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)

9、。設(shè)計(jì)結(jié)果為：主管直徑 38，支管直徑 183.采用7根支管，支管中心距為65mm，采用正方形排列，實(shí)際布點(diǎn)數(shù)為 59點(diǎn)。n布液點(diǎn)示意圖如下：38x3.548036018X36565圖2 管式液體分布器布液點(diǎn)示意圖8（3）布液計(jì)算 由 L d 2gH 取 ， 160Hmm444917.7196997.08 3600 3.14590.6 2 9.81 0.16n設(shè)計(jì)取 d 5.3mm(4/)2h(2h 1.15h0.169m169本裝置的直徑較小可采用簡單的進(jìn)氣分布裝置,同時(shí)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴(yán)格,應(yīng)設(shè)除液沫裝置,為防止填料由于氣流過大而是翻 ,應(yīng)在填料上放置一個(gè)篩網(wǎng)裝置 ,防止填料

10、上浮.液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內(nèi)氣液均勻分布的先決條件，也是使填料達(dá)到預(yù)期分離效果的保證。為此，分布器設(shè)計(jì)中應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 4080 個(gè)/m （環(huán)形2域內(nèi)的液體流量不超過總液量的 10。規(guī)整填料一般為 100200 個(gè)/噴淋點(diǎn)。 2 ，以免引起堵塞，孔徑也不宜過大，否則液位高度難維持穩(wěn)定。液體分布器有以下幾種形式:多孔型液體分布器系借助孔口以上的液層靜壓或泵送壓力使液體通過小孔注入塔內(nèi)。2.直管式多孔分布器根據(jù)直管液量的大小，在直管下方開 24 排對稱小孔，孔徑與孔數(shù)依液體的流量范圍確定，通常取孔徑 26 ，孔的總面積與及進(jìn)液管截面積大致相等，噴霧角根據(jù)塔徑采用 30或 45，直

11、管安裝在填料層頂部以上約 300 。此形分布器用于塔徑 600800 ，對液體的均布要求不高的場合。根據(jù)要求，也可以采9支管上孔徑一般為 35 ，孔數(shù)依噴淋點(diǎn)要求決定。支管排數(shù)、管心距及孔心距依塔徑和 13 30或 45等，取決于液流達(dá)到填料表面時(shí)的均布狀況。主管與支管直徑由送液推動(dòng)力決定，如用液柱靜壓送液，中間垂直管和水平主管內(nèi)的流速為 0.20.3m/s，支管流速取為 0.150.2m/s；采用泵送液則流速可提高。液體再分布器的作用是將流到塔壁近旁的液體重新匯集并引向中央?yún)^(qū)域。填料層較高時(shí)，應(yīng)分段安裝，段與段間設(shè)液體分布器。比較完善的裝置可以做成像上述升氣管篩板型液體分布器的樣子，只是要在

12、各升氣管口之上加笠形罩，以防止從上段填料層底部落下的液體進(jìn)入升氣管。平盤底部各處的液層高度大體相同，于是各處篩孔所流下的液體速度大致相同。本設(shè)計(jì)中塔高為 6 米,不需要分段,故不需要安裝液體再分布器填料支撐板既要具備一定的機(jī)械強(qiáng)度以承受填料層及其所持液體的重量，又要留出足夠的空隙面積空氣、液流量，氣體通過支承板空隙的線速不能不等于通過填料層空隙的線速度，否則便會(huì)在填料層內(nèi)尚未發(fā)生液泛之前，已在支撐板處發(fā)生液泛。一般要求支承板的自由截面積之比大于填料層的空隙率。最簡單的支承裝置是用扁鋼條制作的格柵或 開孔的金屬板。格柵的間隙或孔板的孔徑如果過大，容易使填料落下，此時(shí)可于支承裝置上先鋪一層尺寸較大

13、的同類填料。氣體噴射支承板，適于在大直徑塔中使用，從塔底上升的氣體通過水平部分的孔流下。通氣孔的總截面積可以做到大于塔的截面積，這種設(shè)計(jì)使得氣流阻力小而通過能力大，并排除了在支承板上發(fā)生液泛的危險(xiǎn)。填料壓板系藉自身質(zhì)量壓住填料但不致壓壞填料；限制板的質(zhì)量輕，需固定于塔壁上。一般要求壓板或限制板自由截面分率大于 70。填料塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。對500mm 直徑以下的 對 1.5m 以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴(kuò)大器，或采用其它均布?xì)饬鞯难b置。氣體出口裝置既要保證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。最簡單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)

14、式除霧器，對除沫要求高時(shí)可采用旋流板除霧器。本設(shè)計(jì)中選用折板除霧器。折板除霧器的結(jié)構(gòu)簡單有效，除霧板由 50 50 3mm mm mmLVV式中液相及氣相密度，kg /m ；su3Lvkku由上式確定的氣速范圍，除霧板的阻力為 49-98pa，此時(shí)能除去的最小霧滴直徑約為0.05mm，即 50 m.液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。常壓塔氣體進(jìn)出口管氣速可取 0.81.5m/s（必要時(shí)可加大些）管徑依氣速?zèng)Q定后，應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)管規(guī)定進(jìn)行圓整.12341550u 則進(jìn)口壓強(qiáng)為 （突然擴(kuò)大 =1）1 1.2333 13.712 115.942p u

15、 Pa221出口壓強(qiáng)為 （突然縮小 =0.5）11 1.2333 13.712 57.9720.5p 0.5 u Pa2222WLVWV得P縱坐標(biāo)為u 20.29.81997.08LL查5-21 得PzPp.123持液量計(jì)算方法較多，但大部分都是對拉西環(huán)填料的測試數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián)的公式。本設(shè)計(jì)采用Leva及大竹、岡田的關(guān)聯(lián)式：Leva關(guān)聯(lián)式： H 0.143(L )0.6dte式中 H 總持液量，m 液體/m 填料；33tL液相流率，m /(m h)；32)0.442LLL0LL式中 H 動(dòng)持液量， m 液體/m 填料；330液相密度，kg /m ；3Lu 液相空塔線速度， m/s；L12L3H () 0.3029(m /m )3301.524100%53.57%2.8448對于散裝填料，其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為：Fv本設(shè)計(jì)中氣體動(dòng)能因子為 1.524 1.2333 1.692/Fl 4校核管內(nèi)流速u s2 則雷諾數(shù) R eL0.017910.25e11