甲醇填料吸收塔

PAGEPAGE5化工設(shè)備選型實(shí)驗(yàn)名稱：甲醇填料吸收塔學(xué)院：專業(yè)：班級(jí)：組長(zhǎng)姓名：組員姓名：日期：]題目混合氣體流量3800Nm3.h-1,混合氣體組分含甲醇5%，空氣95%（體積比）,混合氣體溫度40℃,要求吸收率96%，操作壓強(qiáng)1atm，吸收劑純水溫度20℃，選擇塑料鮑爾環(huán)DN50，設(shè)計(jì)甲醇填料吸收塔。第一節(jié)平衡關(guān)系及物料衡算1.1平衡關(guān)系 CL—水在塔溫度tm=(塔頂+塔底)/2下的比熱kJ·(kmol·K)-1f—甲醇的微分溶解熱，kJ×kmol-1。f=6310+rr—入塔氣體溫度下甲醇的冷凝潛熱，kJ×kmol-1查《化工工藝算圖》第一冊(cè)，常用物料物性數(shù)據(jù)，得吸收劑水的平均比熱容CL=75.366kJ／kmol·℃取△X=0.04，查閱相關(guān)資料得到，T1=25℃，T2=27.2287℃，由上式計(jì)算得出f=43091kJ／kmol對(duì)低組分氣體吸收，吸收液濃度很低時(shí)，依惰性組分及比摩爾濃度計(jì)算較方便，故上式可寫(xiě)為：tL=25+(43091／75.366)△X由此可依據(jù)再根據(jù)△X的值計(jì)算出不同的t值。亨利系數(shù)E的計(jì)算 其中t的單位是℃，E的單位是atm。一直計(jì)算到y(tǒng)*>y1為止。根據(jù)題目：即y*>0.05依據(jù)上式X取0，△X=0.04，求出相應(yīng)x濃度下吸收液的溫度，計(jì)算結(jié)果列于下表由表中數(shù)據(jù)可見(jiàn)，濃相濃度x變化0.004時(shí)，溫度升高2.287℃，依此求取平衡線。各液相濃度下的吸收液溫度及相平衡數(shù)據(jù)xT(℃)E（atm）my*(×10-3)X(×10-3)Y*(×10-3)0250.2510.251000?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖進(jìn)塔混合氣密度＝×=1.13kg／(混合氣濃度低，可近似視為空氣的密度)吸收液密度＝996.95kg/吸收液黏度＝0.8973mPa·s經(jīng)比較，選DN50mm塑料鮑爾環(huán)(米字筋)。查《化工原理》教材附錄可得，其填料因子=124，比表面積A＝109②關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)值()1/2=0.5=0.0309=3\*GB3③由圖查得縱坐標(biāo)值為0.18即0.2==0.0112uF2=0.18故液泛氣速==4m/s⑵操作氣速u(mài)＝0.7＝0.7×4=2.8m/s(3).塔徑==0.579m=579mm取塔徑為0.6m(4)．核算操作氣速U==3.73m/s<(5)．核算徑比D/d＝600/50＝12，滿足鮑爾環(huán)的徑比要求。2.1.1①填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間、單位塔截面上液體的噴淋量。②最小潤(rùn)濕速率是指在塔的截面上，單位長(zhǎng)度的填料周邊的最小液體體積流量。對(duì)于直徑不超過(guò)75mm的散裝填料，可取最小潤(rùn)濕速率。最小噴淋密度＝0.08×106.4＝8.512/(m2·h)因＝=13.96/(m·h)滿足最小噴淋密度要求。2.2填料層高度計(jì)算算填料層高度，即Z＝(1)．傳質(zhì)單元高度計(jì)算=，其中=|（《化工單元操作及設(shè)備》P20916-7本設(shè)計(jì)采用（恩田式）計(jì)算填料潤(rùn)濕面積aw作為傳質(zhì)面積a，依改進(jìn)的恩田式分別計(jì)算及，再合并為和。①列出備關(guān)聯(lián)式中的物性數(shù)據(jù)氣體性質(zhì)(以塔底40℃，101.325kPa空氣計(jì))：＝1.13kg/(前已算出)；＝0.01885×(查附錄)；＝1.09×液體性質(zhì)(以塔底25℃水為準(zhǔn))：＝996.95kg/；＝0.8973×Pa·s；=1.344×(以式計(jì)算)(《化學(xué)工程手冊(cè)》10-89)，式中為溶質(zhì)在常壓沸點(diǎn)下的摩爾體積，為溶劑的分子量，為溶劑的締合因子。＝71.6×N／m(查化工原理附錄)氣體與液體的質(zhì)量流速：LG`==3.866VG`==4.216塑料鮑爾環(huán)(亂堆)特性：＝50mm＝0.05m;A＝106.4;=40dy/cm=40×10-3N/m;查《化學(xué)工程手冊(cè)，第12篇，氣體吸收》，有關(guān)形狀系數(shù)，=1.45（鮑爾環(huán)為開(kāi)孔環(huán)）=2\*GB3②依式——液體表面張力，N/m；——填料上液體鋪展開(kāi)的最大表面張力，N/m。要求σ<σC。σC的值見(jiàn)表?！后w空塔質(zhì)量通率，kg/(s·m2)；，——液體的粘度，N·s/m2和密度，kg/m3。不同填料材質(zhì)的σC值材質(zhì)σC/（mN/m）材質(zhì)σC/（mN/m）碳56聚乙烯33陶瓷61鋼75玻璃73涂石蠟的表面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==106.4×0.22=23.41=3\*GB3③根據(jù)KL=0.0051()2/3()1/\3()1/3(atdp)0.4式中——液相傳質(zhì)系數(shù)，kmol/（m2skmol/m3）；——溶液在液相中的擴(kuò)散系數(shù)，m2/s；——填料的名義尺寸，m。=0.0051×37.26×8.56×0.02×1.06=0.034m/s=4\*GB3④依式kG=5.23()0.7()1\3()(atdp)==5.23×(211.6)(1.15)(4.46×10-7)(1.17)=6.64×10-4kmol/(m2·S·kPa)故=1.61××23,41=3.3×10-3(m/s)=6.64×10-3×23.41=0.155(2)計(jì)算＝，而，H=（（《化工單元操作及設(shè)備》P18916-21a）。由于在操作范圍內(nèi)，隨液相組成和溫度的增加。＝2.54×kPa,＝==0.218=＋＝414.34==2.41×10-3=P=2.41×10-3×101.3=0.2442.2.1．傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算NOG=（《化工單元操作及設(shè)備》P20916-54a）（《化工單元操作及設(shè)備》P21216-26）YI-Y1*=YI-mx1=0.064-0.031×0.251=0.056Y2-Y2*=Y2-mx2=0.00256-0.035×0.0284=0.00157=0.0151m2.2.2計(jì)算===0.54m填料層高度z計(jì)算Z＝HOG×NOG＝0.54×2.54＝1.37m則需DN50mm塑料鮑爾環(huán)的填料層高度z＝1.37，此時(shí)選擇填料層高度為2m＜6m故不需要分段2.3填料層壓降的計(jì)算取Eckert(通用壓降關(guān)聯(lián)圖)；將操作氣速(＝3.73m/s)代替縱坐標(biāo)中的查表，DN50mm塑料鮑爾環(huán)的壓降填料因子＝125代替縱坐標(biāo)中的．則縱標(biāo)值為：=0.18橫坐標(biāo)為：0.037根據(jù)以上二數(shù)值在?？颂貓D中的點(diǎn)確定塔的操作點(diǎn)，查圖得，此點(diǎn)位于△P/Z=150Pa/m與△P/Z=200Pa/m兩條等壓線之間。用內(nèi)插法估算可求得每米填料層的壓強(qiáng)降約為190Pa/m190Pa/m全塔填料層壓降=190×2=380Pa注：1.計(jì)算結(jié)果總表設(shè)計(jì)名稱甲醇的填料吸收塔操作壓強(qiáng)1atm填料數(shù)據(jù)種類(lèi)填料尺寸泛點(diǎn)填料因子壓降填料因子空隙率比表面積塑料鮑爾環(huán)50×50×0.612494m-10.96109物性數(shù)據(jù)液相氣相液體密度996.95kg/混合氣體的平均密度1.13kg／液體粘度0.8973mPa·s混合氣體的粘度1.90×10-5Pa·S液體表面張力892731kg/h2混合氣體平均摩爾質(zhì)量29.3g/mol擴(kuò)散系數(shù)1擴(kuò)散系數(shù)1.25×10-9m填充系數(shù)0.68填充系數(shù)3.1物料衡算數(shù)據(jù)Y1Y2X1X2氣相流量G液相流量L最小液氣比操作液氣比0.052630.00210520.03204289.185kg／3933.42kg1.11.6工藝數(shù)據(jù)填料類(lèi)型塔速塔徑氣相總傳質(zhì)單元數(shù)氣相總傳質(zhì)單元高度填料層高度填料層壓降塑料鮑爾環(huán)2.8m/s0.6m2.540.542m380Pa3．參考文獻(xiàn)[1]王樹(shù)楹.