水吸收二氧化碳填料塔设计案例.doc

《化工原理课程设计》报告 年级 07级 专业 生物工程 设计者姓名 设计单位 完成日期 2009年11 月 15日 设计任务书 设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的CO2，混合气体的处理为1500m3/h,其中CO2 27﹪。要求塔板排放气体中含CO2低于0.6％，采用清水进行吸收。 操作条件 常压，28℃ 填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选 设计内容 吸收塔的物料衡算 吸收塔的工艺尺寸计算 填料层压降的计算 吸收塔接管尺寸的计算 绘制吸收塔的结构图 对设计过程的评述和有关问题的讨论 参考文献 附表 目录 一、概述 4 二、计算过程 4 1. 操作条件的确定 4 1.1吸收剂的选择…………………………………………….4 1.2装置流程的确定………………………………………...4 1.3填料的类型与选择………………………………………4 1.4操作温度与压力的确定 4 2. 有关的工艺计算 5 2.1基础物性数据……………………………………………5 2.2物料衡算 6 2.3填料塔的工艺尺寸的计算 6 2.4填料层降压计算 11 2.5吸收塔接管尺寸的计算………………………………..12 2.6附属设备……………………………………………… ..12 三、评价………………………………………………………………...13 四、参考文献………………………………………………...13 五、附表………………………………………………………14 概述 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。 设计方案的确定 一 操作条件的确定 1．1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。 1．2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DN聚丙烯塑料阶梯环填料。 1．4操作温度与压力的确定 28℃，常压 （二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2．1基础物性数据 ①液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据 查得，301K时水的有关物性数据如下： 密度ρ 998.2kg/m 粘度μ 0.836×10-3Pa·s 3.0kg/ m·h 表面张力б 72.6dyn/cm 940896kg/h3 CO2在水中的扩散系数为DL 1.77×10-9m2/s 6.372×10-6m2/h ②气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 Mvm ∑yiMi 0.27×44＋0.73×29 33.05 混合气体的平均密度ρvm 1.338kg/m3 混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为 μV 1.78×10-5Pa·s 0.064kg/ m?h 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 DV 1.8×10-5m2/s 0.065m2/h 由手册查得28℃时CO2在水中的亨利系数E 180kPa 相平衡常数为m 溶解度系数为H 2.2物料衡算 进塔气相摩尔比为Y1 出塔气相摩尔比为Y2 0.0227×0.006 1.662×10-4 进塔惰性气相流量为V 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即（ 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2 0 （ 取操作液气比为L/V 1.5L/V 1.5×1.77 2.655 L 2.655×44.34 117.72kmol/h ∵V Y1-Y2 L X1-X2 ∴X1 2.3填料塔的工艺尺寸计算 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 WV 1500×1.338 2007kg/h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算 即WL 117.72×18.02 2121.31kg/h Eckert通用关联图横坐标为 查埃克特通用关联图得 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 取u 0.8uF 0.8×2.522 2.0176m/s 由0.513m 圆整塔径，取D 0.6m 泛点率校核 u ﹪ 84.18％ 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 （LW） 经校核可知，塔径D 600mm不合理 经反复校核仍得不出合理的D值 经综合考虑，取操作液气比为 L