水吸收二氧化碳填料课程设计.doc

153654163 1.设计方案简介 1.1设计题目 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的二氧化碳气体。混合气体的处理量为___刚突然突然 吐刚茹柔 为25℃。要求： ① 塔顶排放气体中含二氧化碳低于____0.04%____（体积分数）； ② 二氧化碳的回收率达到________。 1.2设计方案的确定 用水吸收CO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传质效率，选择用逆流吸收流程。因为用水作吸收剂，同时CO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1.3填料的选择 1.3.1吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时CO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1.3.2装置流程的确定 用水吸收CO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传质效率，选择用逆流吸收流程。 1.3.3填料的类型与选择 用不吸收CO2的过程，操作温度低，但操作压力高，因为工业上通常选用塑料散装填料，在塑料散装填料中，塑料阶梯填料的综合性能较好，故此选用DN50聚丙烯塑料阶梯环填料。 1.3.4操作温度与压力的确定 20℃，常压 2.工艺计算 2.1基础物性数据 2.1.1.液相物性数据 对低浓rerew取纯水的物性数据。298K时水的有关物性数据如下： 密度为：=998.2kg/m3 粘度为：μ=1.0×10-3Pa·s=3.6kg/(m·h) 表面张力为：б=72.6dyn/cm=9408tr为：DL =1.77×10-9m2/s=6.327×10-6m2/h 2.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为：MVm=ΣyiMi=0.06×44＋0.94×29=29.90g/mol 混合气体进塔温度为25℃ 混合气体的平均密度为：ρVm=1.223kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，20°空气的粘度为： μV=1.81×10-5Pa·s=0.065kg/(m?h) 查手册得CO2在空气中的扩trt为： 2.1.3气液相平衡数据 由手册查得20℃时CO2在水中的亨利系数 相平衡常数为m= 溶解度系数为H= 2.1.4 物料衡算 进塔气相摩尔比为： 出塔气相摩尔比为：Y2=0.0638×0.06=3.828×10-3 进塔惰性气相流量为：V= 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 取操作液比为： 2.2填料塔的工艺尺寸的计算 2.2.1塔径计算 采用Eckert通用关联图计算泛点气速。 气相质量流量为： 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即： Eckert通用关联图的横坐标为： 因为数值太大，不适宜用Eckert通用关联图计算泛点气速 用贝恩－霍根关联计算泛点气速 其中 计算得 取 由 圆整塔径，取D=5.2m 泛点率校核： (在允许范围内) 填料规格校核： 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为： 查表得： 经以上校核可知，填料塔直径选用D=52000mm合理。 2.2.2填料层高度计算 脱吸因数为： 气相总传质单元数为： 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算： 查表得： 液体质量通量为 气膜吸收系数由下式计算： 气体质量通量为 液膜吸收系数由下式计算： 由，查表得：，则： 1/h 由得 则 由 由 设计取填料层高度为 查表，对于阶梯环填料，，。 取，则 计算得填料层高度为13000mm,故分成两段，每段高6.5m。 2.2.3填料层压降计算 由于 所以只能按照另一种方法计算填料层压降，根据图曲线 可以大致看出，当时， 所以，压降 2.2.4液体分布器简要设计 2.2.4.1液体分布器的选型 该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽式液体分布器。它具有较大的操作弹性和极好的抗污堵性，特别适合于大气液负荷及含有固体悬浮物、粘度大的液体的分离场合，应用范围非常广泛。 2.2.4.2 分布点密度计算 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值 塔径,mm 分布点密度,点/ m2塔截面 D=400 330 D=750 170 D≥1200 42 按Eckert建议值，因该塔液相负荷较大，当D≥1200时，喷淋点密度为42点/m2。 布液点数为： 按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。 2.2.4.3设计结果 二级槽共设七道，在槽侧面开孔，槽宽度为80mm，槽高度为210mm。两槽中心距为140mm。分布点采用三角形排列，实际设计为n=176点。布液点示意图如下图所示。 槽式液体分布器二级槽的布液点示意图 2.2.4.4布液计算 由,查表 取， 则= 设计取 3 辅助设备的计算及选型 3.1 填料支承设备 填料支承结构用于支承塔内填料及其所持有的气体和液体的重量之装置。对填料的基本要求是：有足够的强度以支承填料的重量;提供足够的自由截面以使气液两相流体