填料塔设计说明书文档格式.docx
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由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的
平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的
机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填
料间的间隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面
更新,有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前使用的
环形填料中最为优良的一种
选用聚丙烯阶梯环填料,填料规格:
填料类型
公称直径
DN/mm
外径×
高×
厚
比表面积
at(m2/m
2/m
3
)
空隙率
m3/m3(%)
3/m3(%)
塑料阶梯环5050*25*1.5114.20.927
六、填料塔塔径的计算
1、液相物性数
对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得,
20℃水的有关物性数据如下:
密度为:
L=998.2kg/m3
粘度为:
μL=0.001004Pa·
S=3.6kg/(m·
h)
表面张力为σL=72.6dyn/cm=940896kg/h2
2、气相物性数据:
20℃下氨在水中的溶解度系数为:
H=0.725kmol/(m3·
kPa)。
混合气体的平均摩尔质量为:
Mvm=0.05×
17.03g/mol+0.95×
29g/mol=28.40g/mol,
混合气体的平均密度为:
ρvm=1.183kg/m3
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得20℃空气的粘度为:
μv=1.81×
10-5Pa·
S=0.065kg/(m·
3、气相平衡数据
20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3·
kPa),常压下20℃时
NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa。
4、物料衡算:
亨利系数
E
L
HM
S
相平衡常数
m
P
0.725
998.2
18.02
101.3
0.754
E——亨利系数
H——溶解度系数
Ms——相对摩尔质量
m——相对平衡常数
进塔气相摩尔比为:
Y
1
0.726
19.05
0.05263
出塔气相摩尔比为:
2
101.4
(10.998)
0.05
0.755
混合气体流量:
2731
240099.83(kmol/h)
29322.4
惰性气体流量:
QnG99.83(10.05)94.8385(kmol/h)
最小液气比:
X2=0
(
QnL
min
QnG
X
0.5263
1.000105263
1.752
取实际液气比为最小液气比的1.5倍,则可得吸收剂用量为:
Qnl0.75294.83851.5106.977828(kmol/h)
QnG(Y1Y2
1Qnl
)(0.05263
0.1)*
106.977828
94.8385
0.4656
则液气比:
Q
106.1
2400/24.04*
*18
28.4
0.6792
气体质量流量:
W
V
24001.1832839.2kg/h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即:
WL106.97782818.021927.74kg/h
填料总比表面积:
at=114.2m2/m3
lg
ua
FtAK
V0.2
3L
g
1/41/
8
u
F
0.727
20.
101.5
0.756
0.5264
2.
0.5264004
0.7551.75
2839.2
1/4
0.2
94.8386
1/8
lg0.4803
u114.21.1830.2
0.4657
106.20.927998.2
29.
143.36
*0.001185*1.0079870.331
0.1.81/143.36*0.001185*1.007987
F()
19.1
u=4.37m/s
u=0.80*uF=0.80*4.37=3.496m/s
D
4V42400/3600
S0.497
u3.496
取证后D=0.5m=500m
Lh
1.785
泛点率校核:
2400/3600
u3.397m/
1.7850.5
s
u/uF3.397/4.370.777
符合三散装的0.5——0.85
d
500/50108
液体喷淋密度校核:
取最小润湿速率为:
(LW)
min0.08m/(mh)
at
114.2mm2/
2/
所以
U
32
minL)ammh
(0.08114.29.136/()
Wmint
0.785
h
106.977828
0.7287850.5*0.5
*
18
21.830
/(m
h)
经以上校核可知,填料塔直径选用D0.5m合理。
七、填料层高度计算
查表知,0C,101.3kpa下,
NH
在空气中的扩散系数D0.17cm/s
o
DG
)(
T
,
则293k,101.3kpa下,
在空气中的扩散系数为
DD
G
101.6
293
273
0.5265
3.
cm
/s
液相扩散系数
92
DL1.8010/
液体质量通量为
UL
0.5265182
29811.97923kg/(mh)
0.7850.5
气体质量通量为
UV
24001.1832
214467.26115kg/(mh)
a
w
t
1exp{1.45(
c
0.3
94.8387
}
33dyn/cm427680kg/h
1exp{1.45(
427680
940896
0.4658
9811
.97923
106.3
114.2
30.
9811.97923
998.21.27
10
0.05
9811.97923
31.
()}0.351124
998.2940896114.2
气膜吸收系数由下式计算:
0.729(
UatDV
V0.7V
)()(
aDRT
tvVV
14467.26115
114.20.065
22.
101.7
0.757
0.526610
4
3600
4.
0.5266
4.)
0.4kmol/(
kpa
液膜吸收系数由下式计算:
94.8388(
LLLL
0.4659(
106.4
32.114.2
0.6793
2.10
9
114.3
998.2
0.517
查表得:
1.45
1.1
aa0.1430.351114.2
Gw
1.45
8.63mol
kpa)
0.4
a0.5170.351114.2
24.05
u>
0.5
/uF3.397/4.370.777
需要矫正
[19.5
u
1.4
0.5)
]
a[12.6(
2.2
由得,
a[19.5(0.8
8.63
23.83kmol
a[12.6(0.8
24.05
28.5
则
aG
11
aHaGL
11.21kmol/(
m)3hkpa
3hkpa
23.80.72528.5
k——气膜体积吸收系数,/()
kmol;
3hkPaGa
k
La
——液膜体积吸收系数,1/h;
H
OG
K
P11.21
0.730
101.30.785
23.
101.842m
气相总传质单元数为:
mX0.7540.04980.037549
mX0
mqnG
q
nl
0.758
106
*94
.8385
.977828
0.5267
NOGln[(1S)
1S
YY
1S
22
5.
ln[(10.668)
5.]
ZHOGNOG0.4215.16.342m
设计取填料层高度为:
Z7m
对于阶梯环填料,
8~15,hmax6m
将填料层分为2段设置,每段3.5m,两段间设置一个液体再分布器。
八、压降的计算
采用Eckert通用关联图计算填料层压降
横坐标为:
94.8389
0.4660
24001.183
101.9183
()
106.5
33.
0.6794
已知:
127mP
纵坐标为:
21.12711.1830.2
1.004
9.81998.2
查图得,
Z
1962pa/m
填料层压降为:
P19627pa13.734kpa
九、进出口管径的计算
常压塔气体进出口管气速可取10~20m/s(高压塔气速低于此值);
液体进出
口管气速可取0.8~1.5m/s。
管径依所选气速决定后,应按标准管规格进行圆整,
并规定其厚度。
气体进气口气速取18m/s,液体进液口流速取1.2m/s
气体进出口管直径:
D1
4Vs
0.731
2400
183600
24.
217mm
液体流量:
L106.977828kmol/h
101.10
0.759
0.5268
6.93m
/
液体进出口管直径:
D2
3.14
0.526893
13600
0.759m
6.1mm
按标准管规格进行圆整后得
气体进出口管直径D1=200mm
液体进出口管直径D2=32mm
十、分布器与在分布器选择
1、分布器
莲蓬式喷淋器:
液体经半球形喷头的小孔喷出。
小孔直径为3~10m,做同心圆
排列,喷洒角不超过80。
这种喷淋器结构简单,但只适用于直径小于600mm的
塔中,且小孔易堵塞。
2、再分布器
截锥型再分布器:
截锥体与塔壁的夹角一般取为35-400,截锥下口直径D1=
(0.7~0.8)D。
适于直径800mm以下的塔应用
十一、根据计算绘制填料塔图
十二、填料塔设计一览表
表:
填料吸收塔设计一览表
吸收塔类型:
聚丙烯阶梯环吸收填料塔
混合气处理量:
2400m
3/h
名称工艺参数
物料名称清水混合气体
操作压力,kPa101.3101.3
操作温度,℃2020
3998.21.183流体密度,kg/m
黏度,kg/(m*h)3.60.065
表面张力,kg/h940896427680(聚丙烯)
流量,kg/h1927.742839.2
流速,m/s1.0019.00
接管尺寸(直径)32.00200.00
塔径,mm500
填料层高度,mm7000
压降,KPa13.734
操作液气比0.6792
分布点数67
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