L
696084/18
气相总传质单元数为
NOG
=
1
1 −
A
In
�(1
−
A)
∙
Y1 − Y2∗ Y2−Y2∗
+
A�
=
1 1−0.5104
×
In
�(1
−
0.5104)
×
0.001201−0.0004792 0.0000556−0
+
0.5104�=3.9351
查表知
σC
= 33dyn = 427680kg/h2
cm
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：
aw at
=
1
−
exp
�−1.45
∙
�σσLc �0.75
∙
�atU∙ LµL �0.1
�ρULL22∙agt �−0.05
∙
�ρLU∙σLL2at�0.2�
aw at
=
1
−
exp
�−1.45
∙
472680 0.75 �940896�
∙
43789.2 0.1 �150 × 3.6�
最小液气比按式：
�VL�min
=
y1−y2 x1e−x2
y1 = 1000000×.013.26051×0.05=164.52kmol/h
y2 = 1000000×.10.326051×0.001=3.29kmol/h
按要求x2=0，由平衡数据可知
x1e
=
y1 m
=
164.52 2.754
=
59.739kmol/h
3.6
−12
3.6 ∙ 1.27 × 108
1 3
× �998.2 × 2.8 × 10−9 × 3600� � 998.2 �
=1.0973
查表得：ψ=1.45
则 KGa = KG ∙ aw ∙ ψ1.1=0.1014×0.5374×150×1.451.1=12.3kmol/ （m³·h·kpa） KLa = KL ∙ aw ∙ ψ0.4=1.0973×0.5374×150×1.450.4=102.62 1/h
10 万风量洗涤塔设计计算
本案例最大废气流量 100000m³/h，其中 HCL 含量为 5%，其它不 溶于吸收液气体含量 95%。要求净化气中 HCL 含量小于 0.1%，操作 压力为常压，气体入口温度 25℃，吸收液为 NaOH 溶液，入口温度 20℃。
一、气体及液体物性数据：
液体物性:
密度：ρL = 998.2 kg/m³
µL0.2
=
0.1119
uF
=
�0.1119 × 9.81 × 114 × 1.201
0.923 × 998.2 × 1.0050.2
=
2.49m/s
空塔气速取泛点气速的 0.8 u=0.8uF=0.8×2.49=1.992m/s。
塔径
D = �4Vs = � 4 × 100000 = 4.21m πu π × 1.992 × 3600
U
=
π
∙
Lh D2/4
=
696084/998.2 π × 4.52/4
=
43.846m³/�㎡
∙
h�
>
umin
经以上校核可知，填料塔直径取 4.5m 合理。
填料层高度计算及分段
查表知， HCl 在空气中的扩散系数为
DG = 0.156cm2/s
液相扩散系数DL = 2.8 × 10−9m2/s
液体质量通量为UL
空隙率：ε=0.92
采用贝恩-霍根泛点关联式计算泛点速度：
lg
�ugF2
∙
at ε3
∙
ρV ρL
∙
µL0.2�
=
A
−
K
1
�WWVL �4
�ρρVL �18
1
1
648299.8 4 1.201 8
= 0.2 − 1.75 �100000 × 1.201� �998.2�
=-0.9512
uF2atρV gε3ρL
密度：ρV
=
PMV RT
=
101.3×29.373 8.314×298
=
1.201
kg/m³
混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得 25℃空气的粘
度为：µv = 1.834 × 10−5pa ∙ s = 6.602 × 10−2kg/（m ∙ h） HCl 在空气中的扩散系数查表得为：
DV = 0.156m−4/s = 5.616 × 10−2m2/h
二、气液相平衡数据
由手册查得，常压下 20℃时，HCl 在水中的亨利系数为 E=279kpa 20℃时，HCl 在水中的溶解度系数: H = ρL = 998.2 = 0.199kmol/(m³ · kPa)
EMs 279×18
相平衡常数： m = E = 279 = 2.754
P 101.3
三、物料衡算
KL´a = [1 + 2.6(0.842 − 0.5)2.2]102.62 = 127.8 1/h
V
V
HOG = KYaΩ = KGa ∙ p ∙ Ω
1
1
KGa
=
1 KG´a
+
H
∙
1 KL´a
=
1 38.317
+
0.199
1 ×
127.8
= 15.286kmol/(m³ · h · kpa)
100000 × 1.29/18 HOG = 15.286 × 101.3 × 0.785 × 4.52 = 0.291
×
1
�1.29×1.560×.01602−5×3600�3
×
�150×18.5.361×41×02−953×3600�
=0.1014kmol/（㎡·h·kpa）
液膜吸收系数
KL
=
2
0.0095 �aWULµL�3
∙
�ρLµDL L�−12
1
�µLρL∙ g�3
2
43789.2
3
= 0.0095 × �0.5374 × 150 × 3.6�
=
696084 0.785×4.52
=
43789.2kg/�㎡
∙
h�
气体质量通量为UV
=
100000×1.29 0.785×4.52
=
8115.12kg/�㎡
∙
h�
Y1∗ = mX1 = 2.754 × 0.000174 = 0.0004792
Y2∗ = mX2 = 0
脱吸因数为 A = mV = 2.754×100000×1.29/18 = 0.5104
粘度：µL = 1.005 × 10−3pa ∙ s =3.6kg/（m ∙ h）
表面张力：σL
=
72.6dyn cm
=
940896kg/h2
HCl 在水中的扩散系数查表得：
DL = 2.8 × 10−9m2/s = 1.008 × 10−8m−5/h
气体物性：
混合气体平均摩尔质量：
MV = 0.05 × 36.46 + 0.95 × 29 = 29.373kg/m³
圆整后取 D=4.5m。
泛点率校核：
100000/3600 u = π × 4.52 = 1.7466
4
u = 1.7466 = 0.701 （符合）
uF
2.49
液体喷淋密度校核
取最小湿润速率为(LW)min =0.12m³/（m·h）
umin = (LW)min ∙ at = 0.08 × 150 = 12m³/�㎡ ∙ h�
43789.22 × 150 −0.05 �998.22 ∙ 1.27 × 108�
43789.22
0.2
∙ �998.2 × 940896 × 150� �
=0.5374
气膜吸收系数
KG
=
0.237
�aUtµVv
0.7
�
∙
�ρvµDv v�13
�aRtDTv�
=
0.237
×
�15801×150..10262�0.7
Z = HOG ∙ NOG = 0.291 ×3.9351=1.1451m Z´ = �1.2～VL�min
=
164.52−3.29 59.739−0
=
2.699
取实际液气比为最小液气比的 2 倍，则可得吸收剂用量为：
L=100000×1.201×2.699×2=648299.8kg/h
四、塔径计算 本设计采用φ50 的塑料阶梯环填料，材质为 PP。 填料总比表面积：at = 114 ㎡/m³
u 1.7466
=
= 0.842﹥0.5
uF 2.074
由
KG´a
=
�1
+
9.5
u �uF
−
1.4
0.5� �
KGa
KL´a
=
�1
+
2.6
u �uF
−
2.2
0.5� �
KLa
KG´a = [1 + 9.5(0.842 − 0.5)1.4] × 12.3 = 38.317 kmol/
（m³·h·kpa）