化工原理课程设计-水吸收二氧化硫填料吸收塔的设计

化工原理课程设计-水吸收二氧化硫填料吸收塔的设计内容摘要：

/(1Y=Y 222  进塔惰性气体的流量：   hk m o lqvn / 670120273 9 00,  由设计任务知该吸收过程属于低浓 度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即： 2121min, )( XmY YYqqVnLn  对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为： 02=X 代入数值，得： .0 0200 )( m i n, VnLnqq 取实际液气比为最小液气比的 倍，即 ； 有 7 .7 04≈, VnLnqq 得： qn,L =*= kmol/h 由    , XXqYYq Lnvn  ，求得吸收液出塔浓度为： .0 01 4 70≈ 8 32 6 ).0 0200 0 (* X V , Y 2 L , X 2 V , Y 1 L , X 1 图 2 1 2 物料衡算示意图 河南城建 学院化工原理课程设计 第 8 页 填料塔的工艺尺寸的计算 （ 1） 空塔气速的确定 通常由泛点气速来确定空塔操作气速。 泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作气速必须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。 填料的泛点气速可由 Eckert 通用关联图查得， 气相质量流量为： hkgq vmvvm / 2 8 6 9 0 0ρq  液相质量流量 可近似按纯水的流量计算，即： hkgq Lm /,  Eckert 通用关联图的横坐标为： .61 50≈) ( 8 60 0 24 9)ρρ(q LVVmLmq 查表得： ρρφ 2 LLVFF gu 1170φ mF  smguLVFLF . 3 01≈   取 smuu F .7 80≈  由 muVD S . 1 22≈ 3600/99004π4  圆整塔径，取 mD  泛点率校核：由于泛点附近流体力学性能的不稳定性，一般较难稳定操作，故一般要求泛点率在 50%80%之间，而对于易起泡的物系可低于 40%； smu .7 80≈ 3 60 0/9 90 0 2 %60% Fuu （在允许范围内） 填料规格校核 dD （在允许范围内 ） 河南城建 学院化工原理课程设计 第 9 页 以上式中： Fu — 泛点气速， sm ； u 空塔气速 sm ； L — 液体密度， 3mkg ； G — 气体密度， 3mkg ； Gω ， Lω — 气液相质量流量， hkg ； g— 重力加速度， 2sm； Lμ — 液体黏度， smp/ ； φ 填料因子， 1/ m； （ 2） 液体喷淋密度的求法： 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： DLU h 式中： U — 液体喷淋密度，  hmm 23； hL — 液体喷淋量， hm3 ； 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 minU 表示。 对于散装填料，其最小喷淋密度通常采用下式计算： minU   tw aL min 式中： minU — 最小喷淋密度，  hmm 23；  minwL — 最小润湿速率，  hmm3 ； ta — 填料的总比表面积，32mm。 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。 对于直径不超过 75mm 的散装填料，可取最小润湿速率 :  minwL =  hmm 3 河南城建 学院化工原理课程设计 第 10 页 本次设计选用 38ND 聚丙烯阶梯环填料，其 ta =32mm，代入数值，得最小喷淋密度为： minU   tw aL min = =  hmm 23 最小喷淋密度的校核： 求得液体喷淋密度为： DLU h== m i n2 024 9 U 所以液体喷淋密度符合要求，即填料塔直径 mmD 2 1 0 0 合理。 3． 3． 2 传质单元高度计算 干填料比表面积为 ，实际操作中润湿的填料比表面积为 wa ，由于只有在润湿的填料表面才可能发生气、液传质，故 值具有实际意义。 下面介绍计算的恩田（ ONDA）公式，该公式为 ：   2σρρμσ x p1tLLLLtLLtLLCtw aUgaUa Uaa 式中： wa — 单位体积填料层的润湿面积，32mm； ta — 填料的总比表面积， 32mm ； Lσ — 液体表面张力， mN ； — 填料上液体铺展开的最大表面张力， mN ； LU — 液体通过空塔截面的质量流速，  smKg 2； ， — 液体的粘度， sPa ； Lρ — 液体的密度， 3mKg ； g— 重力加速度， 2sm。 查表得： 242 76 8033σ hKgcmdyC == 流体质量流量  hmkgUL  22 / 3 60 3 02 4 9 tawacσLμ河南城建 学院化工原理课程设计 第 11 页 代入数值，得： ≈twaa 气膜吸收系数由下式计算：  RTDaDaUk VtVvvvtVG 3/ ρ 式中： ta — 填料的总比表面积，32mm； VU — 气体通过空塔截面的质量流速，  smKg 2。 — 气体的粘度， sPa ； Vρ — 气体的密度， 3mKg ； g— 重力加速度， 2sm。 气体质量通量为： )( 22 hmkgU V  代入数值：     3/Gk = kmol/() 液膜传质系数由下式计算： 3/ρμρ μμ00 9  LLLL LLW LL gDa Uk 式中： Lρ — 液体的密度，3mKg； LU — 液体的质量流速 kg ms Lμ — 液相的黏度， spa ； g— 重力加速度， 2sm； LU — 液体通过空塔截面的质量流速，  smKg 2 ； wa — 单位体积填料层的润湿面积， 32mm ； Vμ河南城建 学院化工原理课程设计 第 12 页 LD — 溶质在液相中的扩散系数， sm2。 代入数值得： 3/    Lk =由 aka。