《甲醇填料吸收塔》由会员分享，可在线阅读，更多相关《甲醇填料吸收塔（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、化工设备选型实 验 名 称： 甲醇填料吸收塔 学 院： 专 业： 班 级： 组 长 姓 名： 组 员 姓 名：日 期： 4题目混合气体流量3800Nm3.h-1, 混合气体组分含甲醇5%，空气95%体积比,混合气体温度40,要求吸收率96%，操作压强1atm，吸收剂纯水温度20，选择塑料鲍尔环DN50，设计甲醇填料吸收塔。第一节 平衡关系及物料衡算 1.1 平衡关系 CL水在塔温度tm=(塔顶+塔底)/2下的比热 kJ (kmol K)-1f甲醇的微分溶解热，kJkmol-1。f =6310+rr入塔气体温度下甲醇的冷凝潜热，kJkmol-1查?化工工艺算图?第一册，常用物料物性数据，得吸收剂
2、水的平均比热容CL=75.366 kJkmol取X=0.04，查阅相关资料得到，T1=25，T2=27.2287，由上式计算得出f=43091 kJkmol对低组分气体吸收，吸收液浓度很低时，依惰性组分及比摩尔浓度计算较方便，故上式可写为： tL=25+(4309175.366)X 由此可依据再根据X的值计算出不同的t值。 亨利系数E的计算 其中t的单位是，E的单位是atm。 一直计算到y*y1为止。根据题目：即y*0.05依据上式X取0，X=0.04，求出相应x浓度下吸收液的温度 ，计算结果列于下表由表中数据可见，浓相浓度x变化0.004时，温度升高2.287，依此求取平衡线。各液相浓度下的
3、吸收液温度及相平衡数据xT()Eatmmy*(10-3)X(10-3)Y*(10-3)0250.2510.2510000.00427.2870.2840.2841.1374.0161.1380.00829.5740.3210.3212.5688.0652.5750.01231.8610.3620.3624.34412.1464.3630.01634.1480.4070.4076.51216.266.5550.0236.4350.4580.4589.1620.4089.2450.02438.7220.5130.51312.31224.5912.4750.02841.0090.5740.57416
4、.07228.80716.3350.03243.2960.640.6420.4833.05820.9080.03645.5830.7140.71425.70437.34426.3820.0447.770.7490.74931.7641.66732.8120.04450.1670.8820.88238.80846.02540.3750.04852.4440.9780.97846.94450.4249.2550.05254.8321.0811.08156.21254.85259.560.05657.0281.1961.19766.96759.23271.874注：1平衡关系符合亨利定律，与液相平衡
5、的气相浓度可用y*mX表示； 2吸收剂为清水，x0，X0；3近似计算中也可视为等温吸收。 由前设X值求出液温 ，依上式计算相应E值，且m ，分别将相应E值及相平衡常数m值列于表1中第3、4列。由y*mX求取对应m及X时的气相平衡浓度y*，结果列于表1第7列。根据Xy*数据，绘制XY平衡曲线见附录。1.2 物料衡算 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量3800=147.5 kmolh混合气中甲醇量=147.50.05=7.735 kmolh =7.73532=236 kgh 混合气中空气量=147.5-7.735=139.765 kmolh =139.765
6、29=4053.185 kgh 进塔气相摩尔比为： 出塔气相摩尔比为：Y2=Y11-fA=0.052631-0.96=0.0021052进塔惰性气相流量为：V=380022.4273273+401-0.05 =140.565 kmolh. 为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： 因为是纯溶剂吸收过程，进塔液相组成，由上表得到X2*=0.052,所以 Lmin=140.565=136.577 kmolh. 由于操作的液气比的范围为： 选择操作液气比为：L=1.6Lmin=1.6136.577=218.5232 kmolh. =218.523218=3933.4176
7、 kg/h VY1-Y2=L(X1-X2) X1= VL(Y1-Y2) 且 X2 =0 X1= X1= 0.0325 X1=0.0315 x1=0.031 第二节 填料塔工艺尺寸计算2.1 塔径的计算 u =0.60.8?化工单元操作及设备?P206 16-45 采用Eckert通用关联图法计算泛点气速 相关计算 塔底混合气流量VS4053.185+236 =4289.185kgh 液相流量可近似按纯水的流量计算：L=218.523218=3933.42 kg/h 埃克特通用关联图进塔混合气密度=1.13 kg(混合气浓度低，可近似视为空气的密度)吸收液密度996.95kg/吸收液黏度0.89
8、73 mPas经比拟，选DN50mm塑料鲍尔环(米字筋)。查?化工原理?教材附录可得，其填料因子=124，比外表积A109 关联图的横坐标值 ()1/2=0.5=0.0309 由图查得纵坐标值为0.18即0.2=0.0112uF2=0.18 故液泛气速=4 m/s 操作气速 u0.70.74=2.8 m/s (3).塔径=0.579m=579mm 取塔径为0.6m(4)核算操作气速U=3.73 m/s (5)核算径比D/d600/5012，满足鲍尔环的径比要求。 2.1.1 填料层喷淋密度的校核：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。 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长
9、度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润湿速率 。最小喷淋密度0.08106.48.512 /(m2h)因 =13.96/(mh) 满足最小喷淋密度要求。2.2 填料层高度计算 算填料层高度，即Z(1)传质单元高度计算=，其中=|?化工单元操作及设备? P209 16-7本设计采用恩田式计算填料润湿面积aw作为传质面积a，依改良的恩田式分别计算及，再合并为和。列出备关联式中的物性数据气体性质(以塔底40，101.325kPa空气计)：1.13 kg/ (前已算出)；0.01885 (查附录)；1.09液体性质(以塔底25水为准)：996.95 kg/；0.8
10、973Pas；=1.344 (以式计算)(?化学工程手册? 10-89)，式中为溶质在常压沸点下的摩尔体积，为溶剂的分子量，为溶剂的缔合因子。71.6Nm(查化工原理附录)气体与液体的质量流速： LG=3.866VG=4.216 塑料鲍尔环(乱堆)特性：50mm0.05m;A106.4;=40dy/cm=4010-3 N/m;查?化学工程手册，第12篇，气体吸收?，有关形状系数，=1.45鲍尔环为开孔环依式液体外表张力，N/m； 填料上液体铺展开的最大外表张力，N/m。要求C。C的值见表。液体空塔质量通率，kg/(sm2)； ，液体的粘度，Ns/m2和密度，kg/m3。不同填料材质的C值材质C
11、/mN/m材 质C/mN/m碳56聚乙烯33陶瓷61钢75玻璃73涂石蜡的外表20聚氯乙烯40 =-1.45(0.228)(1.47)(1.52)(0.33)=(-0.243)=1-e-0.243=0.22故=106.40.22=23.41根据KL=0.0051()2/3()1/3()1/3(atdp)0.4式中 液相传质系数，kmol/m2 s kmol/m3； 溶液在液相中的扩散系数，m2/s；填料的名义尺寸，m。 =0.005137.268.560.021.06 =0.034 m/s 依式kG= 5.23()0.7()13()(atdp)= =5.23(211.6)(1.15)(4.4610-7)(1.17) =6.6410-4 kmol/(m2SkPa)故=1.6123,41=3.310-3 (m/s)=6.6410-323.41=0.155(2)计算 ，而，H=?化工单元操作及设备? P189 16-21a。由于在操作范围内，随液相组成和温度的增加。2.54kPa , =0.218 =414.34=2.4110-3=P=2.4110-3101.3=0.2442.2.1传质单元数计算NOG=?化工单元操作及设备? P209 16-54a?化工单元操作及设备? P212 16-26YI-Y1*= YI-mx1=0.06
