化工原理课程设计说明书（水吸收氨气填料塔）

A、K值经查手册得：A=0.204，K=1.75 本次选用的是DN50聚丙烯阶梯环填料，所以

μL?1.0mPa?s ??92.7%，at=114.2m2/m3，?G?1.175kg/m3,ρL?998.2kg/m3，

代入关联式：

0.250.125?uF2?143?1.175?0.2??2041.67??1.175? lg????1??0.204?1.75??????2520??998.2??9.8?998.2??解得：uF?4.25m/s，空塔气速一般取泛点气速的50%—80%， 取u?0.8uF?0.8?4.25?3.4m/s；

4VS??u4?2000?293/3600273?0.47m 3.14?3.4由D?（注：Vs为操作条件下混合气体流量，即20℃下气体流量，m3/s） 圆整塔径，取 D?0.5m。 泛点率校核：

2000?u?293/3600273?3.038m/s 20.785?0.5u3.038??100%?71.48%（在允许的范围之内） uF4.25填料规格校核：

D500??10?8 d50液体喷淋密度校核：

选择填料直径为50mm，小于75mm，取最小润湿速率为

(LW)min?0.08m3/m?h；at?114.2m2/m3

Umin?(LW)minat?0.08?114.2?9.136m3/m2?h；

液体喷淋计算式为

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U?Lb；

0.785D2式中

U?液体喷淋密度，m3/?m2?h?；Lb?液体喷淋量，m3/h；

D?塔填料直径，m；

数据代入得：

2000?U?293/998.2273?10.4?Umin 0.785?0.52经以上校核可知，填料塔直径选用D=500mm合理。 2.2.2填料层高度计算

Y1*?mX1?0.754?0.057?0.043；Y2*?mX2?0

脱吸因数为:

S?mG0.754?83.93??0.559 L113.3气相总传质单元数为【2】: NOG?mGY1-Y2*mG?1?ln(1-)?? *mG?LLY-Y22??1-L10.064-0??In??1-0.559??0.559??11.235

1?0.559?0.0002-0? ?气相总传质单元数采用修正的恩田关联式【2】计算： 气膜传质系数：

?UGkG?0.237??aμ?tG????0.7?μG??ρD?GG??atDG???RT??1/3?? ?气膜传质系数：

?ULkL?0.0095??aμ?WL

????2/3?μL??ρD?LL????0.5?μLg???ρ???L?1/3

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kGa?kGaw?1.1；kLa?kLaw?0.4

其中

??σCaw??1-exp?-1.45??σat?L??????0.75?UL???aμ???tL?0.1?UL2at?2??g?L????-0.05?UL2???σa?LLt????0.2??? ??式中

2000?1.262?12840.76kg/m?h 20.785?0.5113.3?18.022液体质量通量：UL??10403.39kg/m?h 20.785?0.5气体质量通量：UG?/m?h）μL?3.6kg/(m?h)；?G?0.065kg（

?G?1.175kg/m3(20℃)；ρL?998.2kg/m3

DL?6.336?10?6m2/h；DG?8.28?10?2m2/h(20℃)

?L?940896kg/h2；g?1.27?108m/h2 at?114.2m2/m3

填料材质的临界表面张力（查表得）：?C?427680kg/h2 代入得：

0.750.12?aw??427680??10403.39??10403.39?114.2???1-exp?-1.45?????28??at?940896??114.2?3.6??998.2?1.27?10???-0.05??10403.392??998.2?940846?114.2????0.2?????

?1-exp?-1.45?0.554?1.38?1.59?0.25??0.36

0.71/30.065?12840.76???kG?0.237???-2?114.2?0.0651.175?8.28?10?????114.2?8.28?10-2???8.314?293????

?0.237?184.76?0.875?3.88?10-3?0.149kmol/?m?h?kPa?22/3

0.510403.39??kL?0.0095??0.36?114.2?3.6???0.0095?17.28?0.042?76.75

?0.529m/h

3.6???-6?998.2?6.336?10???3.6?1.27?108?????998.2??1/3

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kGa?kGaw?1.1?0.149?0.36?114.2??1.45??9.22kmol/?m3?h?kPa?

1.1kLa?kLaw?0.4?0.529?0.36?114.2??1.45??25.23l/h

0.4因为

u?71.48%?50%，所以需要按下式进行校正，即 uF1.42.2???u???u??k'Ga??1?9.5??u?0.5???kGa；k'La??1?2.6??u?0.5???kLa 得 ???F???F??????k'Ga?1?9.5?0.7148?0.5??9.22?2.1?9.22?19.36kmol/?m3?h?kPa?

1.4k'L??a??1?2.6?0.7148?0.5??ka?1.09?25.23?27.5l/h

2.2L则KGa?111?k'GaHk'La?111?19.360.725?27.5?9.8kmol/m3?s?kPa

??HOG?G83.932??0.431mm 塔截面积，； ??2KGaP?9.8?101.3?0.785?0.5工艺计算得到的填料层高度：Z?HOGNOG?0.431?11.235≈4.84m 设计时的填料高度：Z'?1.2?4.84≈5.81m 设计取填料层高度为：Z'?6m； 取

h?8，h?8?500?4000；计算得填料层高度为6000mm,需分成两段，D每段3米；

2.2.3填料层压降的计算

采用埃克特通用关联图【1】计算填料层压降；

L'?ρG横坐标：?G'??ρL????0.52041.67?1.175????2520?998.2?20.5?0.81?0.034?0.0278；

?3.4??89?1?1.175??1?0.2?0.124； u2?P??G0.2纵坐标：??μL???g?L9.81998.2??其中

散装填料压降填料因子平均值：?P?89m?1；

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