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时间:2017-11-10
《化工机械基础填料塔设计方案》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、化工机械基础填料塔设计方案1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介1.1任务及操作条件①混合气(空气、NH3)处理量:2600;②进塔混合气含NH37%(体积分数);温度:20℃;③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃;④NH3回收率:96%;⑤操作压力为常压101.3kPa。1.2填料的选择塔填料是填料塔的核心构件,它提供了气、液两相相接触传质与传热的表面,其性能优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。填料的比表面积越大,气液分布也就越均匀,传质效率也越高,它与塔内件一起决定了填料塔的性质。因此,填料的选择是填料塔设计的重要环节。塔
2、填料的选择包括确定填料的种类、规格及材料。散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同,可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。塑料填料的材质主要包括聚丙烯、聚乙烯及聚氯乙烯等,国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好,可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好,可长期在100℃以下使用。设计选用填料塔,填料为散装聚丙烯DN50阶梯环填料。国内阶梯环特性数据材质外径d,mm外径×高×厚d×H×δ比表面积at,m2/
3、m3空隙率ε,m3/m3个数n,个/m3堆积密度ρp,kg/m3干填料因子at/ε3,m-1填料因子Φ,m-1塑料25385025×17.5×1.438×19×150×30×1.5228132.5114.20.900.910.9278150027200998097.857.576.8313175.6143.124012080277676×37×389.950.929342068.4112722.工艺尺寸计算2.1基础物性数据2.1.1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。由手册查的,20℃水的
4、有关物性数据如下:密度:ρ1=998.2Kg/m3粘度:μL=1.005mPa·S=0.001Pa·S=3.6Kg/(m·h)表面张力:σL=72.6dyn/cm=940896Kg/h2氨气在水中的扩散系数:DL=1.80×10-9m2/s=1.80×10-9×3600m2/h=6.480×10-6m2/h2.1.2气相物性的数据混合气体平均摩尔质量:MVM=ΣyiMi=0.070×17+0.930×29=28.16混合气体的平均密度:ρvm==100×28.16/(8.314×293)=1.166Kg/m3混合气体的粘度
5、可近似取为空气的粘度,查手册的20℃空气的粘度:μV=1.81×10—5Pa·s=0.065Kg/(m·h)查手册得氨气在20℃空气中扩散系数:Dv=0.189cm2/s=0.068m2/s2.1.3气液相平衡数据20下氨在水中的溶解度系数:,常压下20℃时亨利系数:=998.2/(0.725×18.02)=76.40Kpa相平衡常数:2.1.4物料衡算27进塔气相摩尔比:Y1==0.070/(1—0.070)=0.075出塔气相摩尔比:Y2=Y1(1—φ)=0.075×(1—0.998)=0.00015进塔惰性气相流量:
6、V=2600/22.4×273/(273+20)×(1—0.070)=100.6Kmol/h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:()min=对纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为X2=0,则()min=(0.075—0.00015)/[0.075/(0.756—0)]=0.762取操作液气比为最小液气比1.8倍,则=1.8×0.762=1.354,因此L=1.372×100.6=138.02Kmol/h由全塔物料衡算得:V(Y1—Y2)=L(X1—X2),得X1=100.6×(0.075—0.00
7、015)/138.02=0.054562.2填料塔的工艺尺寸的计算2.2.1塔径的计算混合气体的密度:塔径气相质量流量为:=2600×1.166=3032Kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算,即:=138.02×18.02=2512㎏/h27塑料阶梯环特性数据据如下用贝恩—霍根关联式计算泛点气速:=查表得比表面积:=114.2m2/m3,A=0.204,K=1.75,=0.927,得:=—0.610因此计算得:=3.93m/s取u=uF=1×4.23m/s=3.93m/s由D==[(4×2600/3600)/(3.1
8、4×3.93)]0.5=0.484m圆整塔径,取 D=0.5m(常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200)8泛点率校核:u=2600/3600/(0.785×0.52)=3.68m/s3.68/3.93×100%=93.60%(在
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