吸收塔的工艺计算第3章 吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。

由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度为3998.2/L km m ρ=粘度为 001.0=L μs Pa ⋅=3.6 kg/(m ·h)表面张力为 272.6/940896/L dyn cm kg h ==σ查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=⨯ 3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=⨯+⨯=混合气体的平均密度为3Vm PM 101.32528.4= 1.161 kg/m 8.314298Vm RT ρ⨯==⨯ 25C 时混合气体流量：)/(2.229215.27315.29821003h m =⨯混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为:518.1100.065/()v pa s kg m h -=⨯⋅=⋅μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为:220.236/0.08496/v D cm s m h ==3.1.3气相平衡数据有手册查得氨气的溶解度系数为30.725/()H kmol kPa m =⋅计算得亨利系数998.276.410.72518.02LSE kPa HM ρ===⨯相平衡常数为76.410.7543101.3E m P === 3.2物料衡算进塔气相摩尔比为：05263.005.0105.01=-=Y出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-⨯=-=A Y Y ϕ 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4.222100h kmol V =-⨯= 最小液气比：7090.007543.0/05263.0003158.005263.0/)(21212121min =--=--=--=X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为：)/(287.12606.894180.14180.17090.02)(2min h kmol L VLV L =⨯==⨯== 03876.06584.113)003158.005263.0(06.89)(211=-⨯=-=L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;Y 1、Y 2——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol; X 1、X 2——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;3.3填料塔的工艺尺寸的计算 3.3.1塔径的计算填料塔直径的计算采用式子D =计算塔径关键是确定空塔气速 ,采用泛点气速法确定空塔气速. 泛点气速是填料塔操作气速的上限,填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速才能稳定操作.泛点气速(/)f u m s 的计算可以采用EcKert 通用关联图查图计算,但结果不准确,且不能用于计算机连续计算,因此可采用贝恩-霍根公式计算:气体质量流量：h /kg 2.2661161.12.2292=⨯=V W液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即：h kg W L /69.227502.18287.126=⨯=120.20.2583lg[()()]()()t v v F L L L v Lu W A K g W αρρμερρ=- 式中 29.81/g m s = 23114.2/t m m α=30.9271.161/v kg mερ==3998.2/L kg m ρ=0.2041.751.0042275.69/2661.2/L L v A K mpa s W kg h W kg hμ===⋅==代入以上数据解得泛点气速 4.219/F u m s = 取 0.8 3.352/F u u m s == 则塔径0.492D m ==圆整后取 0.5500D m mm == 3.3.2泛点率校核22292.2/36003.244/0.7850.5u m s ==⨯ 3.244100%76.89%4.219F u f u ==⨯= f 在50%-85%之间,所以符合要求.3.3.3填料规格校核 有50010850D d ==> 即符合要求. 3.3.4液体喷淋密度校核对于直径不超过75mm 的散装填料塔,取最小润湿速率为：()()h m m L w ⋅=/08.03min本设计中填料塔的喷淋密度为:32222275.6911.62/()0.785998.20.7850.5h L U m m h D ===⋅⨯⨯ 最小喷淋密度: 32min min ()0.08114.29.136/()w t U L m m h α=⋅=⨯=⋅min U U >说明填料能获得良好的润湿效果.经以上校核可知，填料塔直径选用D=500mm 能较好地满足设计要求。

3.4填料塔填料高度计算 3.4.1传质单元高度计算传质过程的影响因素十分复杂,对于不同的物系、不同的填料及不同的流动状况与操作条件, 传质单元高度迄今为止尚无通用的计算方法和计算公式.目前,在进行设计时多选用一些准数关联式或经验公式进行计算,其中应用较普遍的是修正的恩田(Onde )公式:⎪⎭⎪⎬⎫⎪⎩⎪⎨⎧⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫⎝⎛--=-2.0205.0221.075.045.1exp 1t L L L L t L L t L L C t w U g U U ασρραμασσαα 查]1[13-5 得233/427680/C dyn cm kg h σ== 液体质量通量为()222275.6911585.8726/0.7850.5L U kg m h ==⋅⨯ 0.050.750.12280.2242768011595.872611595.8726114.21.45940896114.2 3.6998.2 1.27101exp 0.348211595.8726998.2940896114.2w tαα-⎧⎫⎛⎫⨯⎛⎫⎛⎫-⎪⎪ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎪⎪⎝⎭=-=⎨⎬⎛⎫⎪⎪ ⎪⎪⎪⨯⨯⎝⎭⎩⎭230.348239.76/w t m m αα== 气膜吸收系数有下式计算： 气体质量通量为：222292.2 1.16113560.48/()0.7850.5Vkg m h U⨯==⋅⨯()10.7310.7321113560.480.065114.20.084960.237114.20.065 1.1610.084968.3142930.1577V V t V G t V V V U D k c D RT kmol m h KPa μααμρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⨯⎛⎫⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=⋅⋅⋅液膜吸收系数由下式计算：()210.533120.583390.009511595.8726 3.6 3.6 1.27100.009539.76 3.6998.2 1.761103600998.20.5614/L L L L w L L L L U g k a D m h μμμρρ---⎛⎫⎛⎫⎛⎫= ⎪ ⎪⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭⎛⎫⨯⨯⎛⎫⎛⎫=⨯⨯⨯ ⎪ ⎪ ⎪⨯⨯⨯⨯⎝⎭⎝⎭⎝⎭=由1.1ψ=w G G k k αα ，查[1] 14-5 得45.1=ψ则 1.1 1.130.157739.76 1.459.4359/()G G w k k kmol m h kPa αα=ψ=⨯⨯=⋅⋅0.40.40.561439.76 1.4525.8980/L L w k k h αα=ψ=⨯⨯=因为76.89%50%Fuu =>,所以必须对G k α和L k α进行校正,校正计算如下: 由 1.419.5(0.5)G G F u k k u αα⎡⎤'=+-⎢⎥⎣⎦, 2.21 2.6(0.5)L L F uk k u αα⎡⎤'=+-⎢⎥⎣⎦得1.4319.5(0.76890.5)9.435923.6898/()G k kmol m h kPa α'⎡⎤=+-⨯=⋅⋅⎣⎦ 2.21 2.6(0.76890.5)25.898029.6420/L k h α'⎡⎤=+-⨯=⎣⎦则气相总传质系数为:31111.2683/()111123.68980.72529.6420G G L k kmol m h kpa k Hk ααα===⋅⋅++''⨯由289.060.397611.2683101.30.7850.5OG G V H m K α===PΩ⨯⨯⨯3.4.2传质单元数的计算*110.75430.038760.02924Y mX ==⨯= *220Y mX ==解吸因数为0.754389.060.5319126.287mV S L ⨯=== 气相总传质单元数为：*12*22110.052630ln (1)ln (10.5319)0.5319 4.3143110.53190.0035180OGY Y N S S S Y Y ⎡⎤--⎡⎤=-+=-+=⎢⎥⎢⎥----⎣⎦⎣⎦ 3.4.3填料层高度的计算由0.3976 4.3143 1.7154OG OG Z H N m =⨯=⨯=得1.4 1.71542.4016Z m '=⨯= 设计取填料层高度为3Z m '=查 16-5[1] 对于阶梯环填料， h/D=8～15, m h 6max ≤ 取8hD=,则 85004000h mm mm =⨯= 计算得填料塔高度为3000mm ，故不需分段。

3.5填料塔附属高度计算塔上部空间高度可取1.5m, 塔底液相停留时间按5min 考虑, 则塔釜所占空间高度为()125602275.690.96810.50.7853600998.2h m ⨯⨯==⨯⨯⨯考虑到气相接管所占的空间高度,底部空间高度可取1.5m,所以塔的附属高度可以取3m. 所以塔高为 336A H m =+=3.6液体分布器计算和再分布器的选择和计算3.6.1液体分布器液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式、及槽盘式等。

工业应用以管式、槽式、及槽盘式为主。

性能优良的液体分布器设计时必须满足以下几点：⑴液体分布均匀评价液体分布均匀的标准是：足够的分布点密度；分布点的几何均匀性；降液点间流量的均匀性。