氫氧化鈉吸收二氧化碳填料塔設計

氫氧化鈉吸取二氧化碳填料塔設計氫氧化鈉吸取二氧化碳填料塔設計一、設計目的通過對氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)的工藝設計，初步把握氣態(tài)污染物凈化系統(tǒng)設計的根本方法。培育學生利用所學理論學問，綜合分析問題和解決實際問題的力量、繪圖力量、以及正確使用設計手冊和相關資料的力量。二、設計任務。試設計常壓填料塔，承受逆流操作，以氫氧化鈉為吸取劑，吸取混合氣體中的二氧化碳。三、設計資料混合氣體〔空氣、二氧化碳〕處理量為G=150kmol/h；氣體的平均分子量為32kg/mol；0.1%0.05%；操作壓力為常壓，1atm，即101.325kpa；進塔吸取液承受加活性組分aOCO2+2NaOH=Na2CO3+H2O假定氫氧化鈉濃度為CB=0.7kmol/m3;假定吸取操作為等溫吸取，溫度為30攝氏度；氣液平橫關系：H=8kmo/(m3.atm)；8) kGa=30kmol/(m3.atm)；kLa=2.78*10-5s-1;承受的液體流量L=700kmol/h，液體總分子濃度為CT=56kmol/m3，且假設不變；DA=.DB四、設計方案確實定〔1〕承受常規(guī)逆流操作流程，流程如下：混合氣體進入吸取塔，與吸收劑逆流接觸后混合氣體得到凈化，然后排放；吸取丙酮后的水，取樣計算其組分的量，假設符合國家相應的標準，則直接排入地溝，假設不符合，待處理之后再排入地溝。五、物料計算1. 進塔混合氣體中各組分的量近似取塔平均操作壓力為101.3Kpa，故：混合氣體量=150*〔273/〔273+30〕=135.15kmol/h混合氣體進出塔組成Y1=0.001/(1-0.001)=0.001Y2=0.0005/(1-0.0005)=0.0005進塔惰性氣體流量V=150*〔1-0.001〕=149.85kmol/h：氣液平衡關系 H=8kmol/(atm.m3)=0.079kmol/kpa.m3對于稀溶液，EHE

，式中：分子為溶液密度，HMM為溶劑相對分子質量。對于低濃度吸取過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似純水的物性數(shù)據(jù)。相平衡關系：m=E/P該吸取過程為低濃度吸取，平衡關系為直線，最小液氣比：L

YY

L YYY121mXY121mX2V

,對于純水吸取過程，X2=0，則V

1Y 1m

，依據(jù)生產閱歷，取操作液氣比〔L/V〕=1.5(L/V)min。設計資料所給吸取劑的量為L=700kmol/h，無需計算。塔底吸取液的組成1

YLX2

X 可得：2V XX YY =0+149.85/700*(0.001-0.0005)=0.0001材外高*厚比表空隙個數(shù)材外高*厚比表空隙個數(shù)堆干填質徑面積率積密度填料因子料因子吸取塔操作線方程：Y六、填料的選擇

LXXV 2

Y2

=4.67X+0.0005下表為國內金屬鮑爾環(huán)特性數(shù)據(jù)金1615*0.82390.928143000216299400屬3838*0.81290.945130003651531405050*1112．30.9496500395131300選擇外徑為38mm，比外表積為129m2/m3，填料因子=140m-1七、塔徑的計算承受Eckertf2.d=38mm由于溫度為30，故：Vm=(273+30)/273*22.4=24.8橫坐標： =0.092L 700100056橫坐標： =0.092S V 15024.81,333 995.37S查得縱坐標：

2f v

0.2

0.115其中

水=1，則：L0.115g0.115g0.2V lLf

=2.451m/s0.6~0.8f

1.716m/s確定操作氣速q70%q填料塔塔直徑D

70%1.7161.20m/s4VS4150243.144VS4150243.141.71636005. ： 校核填料尺寸 5. ： 6.校核潤濕率和校核噴淋密度由于填料直徑小于75mm，最小潤濕率LW淋密度：Umin=0.08*129=10.32m3/m.h

min

0.08m3/m.hU=(700/56)/(/4*092)=19.65>Umin滿足最小噴淋密度的，要求。經上校算可知：選用D=900mm合理。八、填料層高度的計算B用高濃度的氫氧化鈉吸取二氧化碳，物料衡算方程式：BGP

11C C

帶入數(shù)據(jù)得：C

=0.68-37.74PAP A

b C B B2T用此關系可求出塔底處C ：C 3B1 B1DA=DB則在塔頂：Dckp2=bDAB

kkGL

P A2在塔底：c =0.6kmol/m3kp1由此可見，無論是塔頂還是塔底，活性組分的濃度都超過了臨界濃度，化學反響發(fā)生在界面上，因此可以認為全塔內均有氣膜掌握。傳質速率方程為：N .akA G

a.PA所 以 ， 填 料 層 得 ：GdGh PA1 pa

150

0.001

5.44m6.00mPKaPAP 303.140..81 0.0005PPKaPAG A 4 A1.2Z=1.2h=7.2m九、填料層壓降的計算Eckert通用圖來確定：橫坐標0.092〔前面已經算出〕，將操作氣速 =1.20m/sq

=140m-1，則縱坐標的值為：{〔1.20〕2*140}/9.8*(1.3333/1000)*1=0.0273P/Z20*9.81196.2pa/mP=196.2*6=1172.2pa/m十、填料分層查資料可知：鮑爾環(huán)Z0

5~10，Z0<=6 D

maxh/D=6.67>52米。HHZ，此外還需要考慮塔頂空間、H可由下式進展計算：H=Hd+Z +(n-1)Hf+Hb式中：H——總塔高，m；Z——安全系數(shù)調整后的填料層高，m；Hf——裝配液體再分布器的空間高，m；H——塔頂空間高〔不包括封頭局部，，一般取H——塔底空間高〔不包括封頭局部，，一般取n——填料層分層數(shù)。所以，H=1.2*6+2*1+1.2=10.4m液體分布器 液體分布器是用來改善液體在填料層內的壁流效應，每隔肯定高度的填料層設置一個分布器。本設計承受截錐式液體分布器。填料支撐構造填料支撐構造應滿足三個條件：使起夜能順當通過，設計時應去最大的自由截面；要有足夠的強度來承受填料的重量，并考慮填料孔隙率中的持夜得重量；具有肯定的耐腐蝕性能。本設計承受了柵條式支撐裝置。填料壓緊裝置填料上方安裝壓緊裝置可