水吸收氨过程填料吸收塔设计

苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计

空隙率?：0.927

干填料因子?：143.1m?1 国内阶梯环特性数据见表2.1。

表2.1 国内阶梯环特性数据

材外径 外径×高×厚 比表面积 质 d，mm 塑 25 38 50 料 76 50×30×1.5 76×37×3 114.2 89.95 0.927 0.929 9980 3420 76.8 68.4 143.1 112 80 72 d×H×δ 25×17.5×1.4 38×19×1 23空隙率 33个数 3堆积密度 干填料因子 填料因子 33-1at，m/m ε，m/m n，个/m ρp，kg/m at/ε，m 228 132.5 0.90 0.91 81500 27200 97.8 57.5 313 175.6 Φ，m 240 120 -1

第三章 吸收塔的工艺计算[2]

3.1基础物性数据

3.1.1液相物性数据

?L?998.2(kg/m3)

?L?1004?10?6(Pa?s)?3.6(kg/m?h)

?L?72.6(dynm/?c)3.1.2气相物性数据

294k0g89h6 ( / ) DL?1.76?10?9(m3/s)

?v?1.181(kg/m3)

混合气体平均密度： 空气黏度：?v?1.81?10?5(Pa?s)?0.065(kg/m?h)

273K，101.3Kpa.氨气在空气中扩散系数：D0?0.17(m2/s)

3.2 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成

20℃，101.3Kpa下氨气在水中的溶解度系数 H?0.725kmol/m?kpa

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苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计

m??sE998.2???0.754 PHMSP0.785?18?101.30.05?0.0526

1?0.050.05?(1?0.998)??0.0001005 出塔气相摩尔比：Y21?0.05进塔气相摩尔比：Y1?对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成：X2?0

3000?273V?混合气体流量 ：1293?22.4?124.787 kmol/h

进塔惰性气体流量： V?137.265?(1?0.05)?118.547 kmol/h

吸收过程属于底浓度吸收，平衡关系为直线，最小气液比可按下式计算：

?L? ???V?min?YY?x?x1lg22?Y0.0526?0.0001005?0.749 x1e?1

0.0526m?00.75??取操作气掖比为最小气液比的2倍，可得吸收剂用量为：

L?0.751?1.5?130.402?146.898

根据全塔物料衡算式:

V?Y1?Y2??L?x1?x2?x?1V?Y1?Y2?L 0.0526?0.0001005?Lx2??0.04670.749?1.5146.898?18?0.746

3000?1.818液气比 ： wL?wV3.3塔径的计算

3.3.1塔径的计算

考虑到填料塔内塔的压力降,塔的操作压力为101.3KPa

?M?0.05?17?0.95?29?28.4?Kg/Kmol?PM101.3?103?28.4?10?3??v???1.181?Kg/m3?RT8.3145??273?20? 液体密度可以近似取为?L?998.2?Kg/m3?采用贝恩----霍夫泛点关联式:

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苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计

?ufat?v0.2??WL???v?lg???A?K?????L3g??W??L?v???L? ??

2????u0.2f?114.2?1.181?lg?(1.004)3?9.81?? ?998.20.927????????0.49621418uf?4.267m/s ?u??0.5?0.8?uf

取泛点率为0.6. 即 u?0.6uf?0.6?4.267?2.569m/s

D?4Vs?3000/(0.785?2.569?3600)?0.644?m??u 圆整后取

D?0.6?m??600?mm? 3.3.2泛点率校核

u'?3000?2.949?m/s?23600?0.75?0.6

u'2.949f???0.691uf4.267在(50%--80%)之间,所以符合要求. 3.3.3填料规格校核

根据要求应选择环形填料中的塑料阶梯环.由于所选用的塔径为700mm,又根据填料与塔径的对应关系及实际操作要求,区尺寸为50的塑料阶梯环,此填料规格如下:

公称直径:50mm 孔隙率?:0.927

比表面积a:114.2?m2/m3? 填料因子:89m?1 填料常数A:0.204 所以有D/d?600/50?12,即符合要求.见下图：3-1

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苯-氯苯分离过程板式精馏塔设计

3.3.4液体喷淋密度校核

最小的喷淋密度?LW?min??0.08m3/(m?h)

at?114.2(m2/m3)

Umin??LW?minat?0.08?114.2?9.136m3/(m2?h) U?Lh20.785D146.898?18998.2?9.373 ?20.785?0.6U?Umin故满足最小喷淋密度的要求.

3.4填料层高度计算

3.4.1传质单元高度计算

2273K，101.3kpa下，氨气在空气中的扩散系数Do?0.17c(ms/.由)?p??T?DV?D0?0????p??T0?3/2,则293K，101.3kpa下，氨气在空气中的扩散系数

Dv?0.189(cm2/s)

293K，101.3kpa下，氨气在水中的扩散系数DL?1.76?10?9?m2/s? (查化工原理附录)

Y1*?mX1?0.754?0.0410?0.0309 Y2*?mX2?0 脱吸因数为：S?mv0.754??0.671 L0.749?1.5气相总传质单元数为：NOG??Y1?Y2*1?ln??1?S??S? *1?S?Y2?Y2?10.0526?0??ln??1?0.671??0.671? =1?0.671?0.0001005?0? =15.661

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

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