吕律琪水吸收二氧化碳填料塔课程设计

化工原理课程设计 填料汲取塔的设计 学 院 环境科学与工程学院______ 专 业 生物工程（环境生物技术方向） 年级班别 2009级（1）班________ 学 号 3209007869___________ 学生姓名 吕律琪______________ 指导老师 孙大雷______________ 2012 年 6 月 书目 第一章 设计方案2 2.2工艺流程图2 其次章 填料汲取塔的工艺尺寸的计算3 2．1基础物性数据3 2.1.1液相物性数据3 2.1.2气相物性数据3 2.2物料衡算4 2.2.1 进料的摩尔分数4 2.2.2 进料流量4 2.2.3 汲取剂（水）的用量L4 2.2.4 塔底汲取液浓度X15 2.2.4 操作线方程5 2.3塔径的计算5 2.3.1 采纳Eckert通用关联图计算泛点气速5 2.3.2 操作气速6 2.3.3 塔径6 2.3.4 核算气速7 2.3.5 核算喷淋密度7 2.4填料层高度的计算7 2.4.1 传质单元高度HOG的计算7 2.4.2 传质单元数的计算10 2.4.3 填料层高度的计算10 2.5填料层压降计算11 2.6汲取塔接管尺寸计算11 2.7附属设备12 2.7.1 填料支承装置12 2.7.2 液体喷淋装置12 2.7.3 塔顶除雾器13 2.7.4 液体再分布器13 2.7.5 确定塔高13 第三章 总结14 3.1设计中问题的评价14 3.2 设计体会14 第一章 设计方案 本次课程设计的任务是设计填料汲取塔汲取CO2，进料为四组分进料（CO2 28﹪、CO 2.5、H2 47.2、N2 22.3）。操作条件为压强1.8MPa，温度30℃，要求塔板排放气体中含CO2低于0.5％，采纳清水进行汲取。用水汲取CO2属于中等溶解度的汲取过程，故为提高传质效率，选择用逆流汲取流程。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。填料塔的主要构件填料、液体分布器、填料支承板、液体再分布器、液体和气体进出管口等。 2.2工艺流程图 其次章 填料汲取塔的工艺尺寸的计算 2．1基础物性数据 2.1.1液相物性数据 对于低浓度汲取过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据 查得，303K时水的有关物性数据如下 密度ρ995.7kg/m3 粘度μ0.800710-3Pas 表面张力б72.610-4Kg/m72.610-49.8171.210-3N/m 2.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 M∑yiMi0.2844＋0.025280.47220.2232820.208kg/kmol 混合气体的平均密度 ρG 由手册查得30℃时CO2在水中的亨利系数E1.88105kPa 相平衡常数为m CO2在303K时溶解度为1.73g CO2/100gH2O 2.2物料衡算 2.2.1 进料的摩尔分数 液相摩尔分数x20 气相摩尔分数 y10.28 y20.005 进塔气相摩尔比为Y1 出塔气相摩尔比为 2.2.2 进料流量 混合气体流量 惰性气体流量 混合气体中CO₂的量 2.2.3 汲取剂（水）的用量L 该汲取过程为低浓度汲取，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即（ 由手册查得30℃时CO2在水中的亨利系数E1.88105kPa 相平衡常数为m 对于纯溶剂汲取过程，进塔液组成为X20 操作液气比设为 2.2.4 塔底汲取液浓度X1 ∵物料衡算式 VY1-Y2LX1-X2 ∴ 查表得 CO2在303K时溶解度为1.73g CO2/100gH2O，水洗饱和度为70 所以符合要求 2.2.4 操作线方程 逆流汲取塔的操作线方程式为 Y123.71X5.025x10-3 2.3塔径的计算 2.3.1 采纳Eckert通用关联图计算泛点气速 （1） 有关数据计算 气相质量流量 WGV0M243.3020.2084917.093kg/h 液相质量流量 WLLMH2O21713.5818390844.42kg/h （2）关联图的横坐标值 （3）查埃克特通用关联图得纵坐标 其中选用填料为整砌拉西环38x38x0.8，在运用埃克特通用关联图中整砌拉西环泛点线时，纵轴中的，要改为 ,查环形填料的特性参数表得 故泛点气速 2.3.2 操作气速 u（0.50.85）0.6uF0.60.180.108m/s 2.3.3 塔径 塔径的计算公式为 ， 由PVnRT 得 圆整塔径，取D1.0m。那么，塔径与填料直径的比值 满意瓷拉西环要求。 2.3.4 核算气速 泛点率校核 u ﹪66.7％在允许范围内 2.3.5 核算喷淋密度 查表得Dg38瓷拉西环的比表面积at150m2/m3 d 75mm的环形填料最小润湿率为0.08 m3/（mh），最小喷淋密度 Umin0.08x15012m3/m2h） Um3/m2h） ∴符合要求 2.4填料层高度的计算 2.4.1 传质单元高度HOG的计算 HOG 其中 KYaKGap 1先计算填料的润湿面积aW作为传质面积a，用改进的恩田式分别计算kL及kG，再合并为kLa和kGa。 关联式中各物性数据 液体性质（以30℃为准） 密度ρL995.7kg/m3 粘度μL0.800710-3Pas 查填料材质的临界表面张力可知 0.744 （2） 计算KYa 瓷拉西环Dg38mm，，ψ1 ψ0.4 m/h kmol/m3skPa KYaKGap 传质单元高度 2.4.2 传质单元数的计 NOG 脱吸因数为 S NOG 20.21 2.4.3 填料层高度的计算 取20剩余量 Z’1.2Z1.2x1