化工原理课程设计水吸收HCl填料塔设计.docx
设计任务书1.水汲取HC1.填料塔的设计（一）设计题目试设计座填料汲取塔，用于回收空气中的HC1.气体。混合气体处理员为3500m7h,进口混合气中含HC1.6%（体枳百分数）；混合气进料温度为30-C采纳2（C清水进行汲取。要求：HC1.的回收率达到_99.85%_.塔顶排放气体中IIC1.含域低于0.15%（二）操作条件（1）操作压力202.6kPa（2）操作温度20C（3）汲取剂用量为最小用量的倍数自己确定（4）塔里与填料自选，物性杳阅相关手册。（=）设计内容（1）设计方案的确定和说明（2）汲取塔的物料衡和：汲取塔的工艺尺寸计算:（4）填料层压降的计算;（5）液体分布胧简要地计：（6）绘制液体分布器施工图：（7）其他填料塔附件的选择;（8）塔的总高度计算:（9）泵和风机的计算和选型;（10）汲取塔接管尺寸计算：（三）设计参数一览表：（12）绘制生产工艺流程图（A3号图纸）：（13）绘制汲取塔设计条件图（A3号图纸）：（14）对设计过程的评述和有关问题的探讨。书目前言OI、填料塔主体设计方案的确定11.1 装置流程的确定11.2 汲取剂的选择11.3 填料的选择12、基础物性数据及物料衡算22 .1基础物性数据23 .1.2气相物性数据24 .1.3气液相平衡数据25 .1.4物料横算32. 2填料塔工艺尺寸的计算42. 2.1塔径的计算43. 2.3填料层压降计算：82. 2.4液体分布装置83、附属设备的选择与计第92.1 填料支撑装置93. 2填料压紧装置93. 3汲取塔主要接管的尺寸计算94. 4填料塔附属高度的计算113.5离心泵和风机的选择11设计一览表131基础物性数据和物料衡算结果汇总：132填料塔工艺尺寸计算结果表：143汲取塔设计一览表15对本设计的评述15前言填料塔不但结构简洁，且潦体通过填料U的压降较小，易丁用耐腐蚀材料制造，所以她特殊适用于处理量肖，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更，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。1、填料塔主体设计方案的确定1.1 装置流程的确定本次设计采纳逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆潦操作。逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传痂速率快，分别效率高,汲取剂利用率高。工业生产中多采纳逆潦操作。1.2 汲取剂的选择因为用水做汲取剂，故采纳纯溶剂。1.3 馍料的选择塔填利的选择包括确定填料的种类、规格及材料.填料的种类主要从传质效率、通量、填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值Dd1.,综合考虑填料规格，种类和材质后，选用聚丙烯维尔环境料2、基础物性数据及物料衡算2.1 基础物性数据2.1.1 液相物性数据对低浓度汲取过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得20C水的有关物性数据如下：jpt=998.2Am12. 编度：1.OO5×1O-3PaS3,表面张力为：°；=726W刖=940896依/J4. 20,CHC1.：H=0.199mt>(m3-J1.j)5. 20,CHC1.：D1=2.8×10'-9m2s6. 20'CHC1.：D.=1.56×10'-5m7f2.1.2, 相物性数据1.混合气体的平均摩尔质地为M=0.06×36.5+(1.-0.06)×29=29.45(kg/knx>1.)2 .混合气体的平均密度=2.449心/加由202.6X10,X29.45X1.O'8.315×293R=8.314府KPqIkmo1.K3 .混合气体黏度可近似取为空气弑度。查手册得20。C时,空气的黏度.=1.73xIO'pw=6228×IO'k'1.h注:IN=IkgmiS2IPa=Z1.Nim2kgs2mIPa.s=1.kg(m.s).2.1.3, 液相平衡数据由手册2查得，202.6kPa.20"C时，HC1.在水中的亨利系数为E=275kpa20°C时，HC1.在水中的溶解度：H=O.19Mo<3A)相平衡常数:998.2PHM、PO.I99×1.8,2O2.6=1.375溶解度系数：H=OAKkmoH(WTpa)2.1.4物料横算1.进塔气相摩尔比为0.061-0.06=0.063832.出塔气相摩尔比为X=OO)15对于纯溶剂汲取过程，进塔液相组成为：X,=0(滑水)973I混合气体潦量：350OX寂X右=45.59(Aw)惰性气体流期:V=145.59x(1-0.06)=136.85(ww)（八）=AzI1.、小InX；X：最小液气比：V-K0.06383-0.0015=N=m-1.375取实际液气比为最小液气比的2.5倍，则可得汲取剂用量为:1.=1.3427136.85×2.5=459.37(m)XIJaY)0.()6383-().(M)15io=0.018571.3427x2.5V一一单位时间内通过汲取塔的情性气体量，kmo1./s;1.一一单位时间内通过汲取塔的溶解剂，kmo1./s：Y1.Y1一一分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kom1./kom1.：X1.Xi一一分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kom1./kom1.;2.2填料塔工艺尺寸的计算2.2.1塔径的计算=2.449kg/m8.315x293混合气体的密度PG=迎202.6×1029.45×10-RT填料总比表血积：«,=115nfm'水的黏度M1.=IoO5X10-3ftzS采纳贝恩-非根泛点关联式国计算泛点;1.,4I吟号食年K1.wi.wv)1/8八八Cs,ru/459.37x183,24494=0.0942-1.75×()4×(尸3500x2.449998.2=-0.72411.i,a：Pv2=0.1888g£P1.0.1888×9.81×0.89×998.2,u.=、=2.1405/?1/S'V1152.4491.0050“U-泛点气速.m/s：g亟力加速度，9.81m/<<填料总比表面积，m'm'一一填料层空隙率，/标p1,P1气相、液相密度，km1;Ut液体粘度，mPas：取泛点率为0.6,即=085/=O852.14O5=1.8194，/SJ4x3500“-$V3.14×1.8194×36(K)网整后取D=1.OmD一一塔径，m：V一一操作条件下混合气体的体枳流量，/$;“一一空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体或速度，ms.圆整后取D=O.8m（常用的标准塔径为400、500,600,700,800,1000.1200.1400、1600、2000,2200）泛点率校核:35(X“康簿"2385S旦t=0.58（对手散装填料，其泛点率的阅历值为=0.5-0.85）2.1405填料规格校核：3=W29=263>1OI5（138液体喷淋密度校核:取最小洵湿速率为（1.M）ng,=008"/（1/）a,=115/?r/?/所以UInS=(1.U.)n。f=0.()8×1I5=9.20/(m2)U=r0.785D1459.37×I8÷998.2Sr*=0.785*1。=1.廊加力S经以上校核可知,填料塔直径选用。=1.Om合理.2.2.2填料层高度的计算及分段查表知，OC,101.3即下，HC1.在空气中的扩散系数a=O.156cw2s由DC=&(3(尹,则293k,202.6kpa下，WC/在空气中的扩散系数为Dc=0.156×(1.1.2三)3=q.0S67CTH2/5202.6273液相扩散系数A=I50x1.0%S液体质量通址为U,=""Ex=1O5333N("J)0.785×1.0'气体质量通量为仇,=24=10919.1kg(m2h)0.785X1.0=w=1.375x0.01857=0.02553K*mX2=0脱吸因数为S叽但坐85W.1.459.37气相总传质单元数为：fnr=Md-S)+SJOGI-SY2-Y2'=-XW1.-0.40969)X006383-0+o,4O96=5.4881-0.40960.(M)1.5-0气相总传质单元高度采纳修正的恩山关联式计算：=1.-cxp-1.45（¾7s-（卫一产.（至"）川.严«.Ja，"Pjfi0"M查表4知，,.=33dyncm=427680kgh2所以,=1.-cxp-1.45×(427680,1.75X10533.32产；IO533.3211.15940896*115x3.6)X998.2¼1.27x1.0<05×(10533.32:998.29408961.5)n2=03582气膜汲取系数由下式计算:见=0.237及产.(*)：噜)a*、.AMRT八CFj10919.11，0.065x-JJI5×1.56×3600×10-=(J.2J/×()×(Z)×()115×0.0652.449×1.56×105×36008.314x293=O.O8O3A“)("Jh-kpa)液膜汲取系数由下式计算:-i=0.0095-(-)7-(-11()P1.D1.PI=0.0095x(-1°531)K(J)九(逆卫叫0.3582x115x3.6998.2x2.80x10、3600998.2=0.664查表得：W=I45则KGa=KCq'=O.O8O3×O.3582×I15×1.45"=4.9779k，”。(卅°h-kpa)7=7t1.1.,u=0.664×0.3582×1.15×1.4504=31.7350=0.58)0.5ttF<«=1.+9.5(-0.5)",cuf由得，<=1.+2.6-(-().5)r2-,fiia=(1+9.5×(0.58-0.5)UX4,9779=6.3798w(w,Itkpa)f1.a=1+2.6×(0.58-0.5严×31.735O=32.0536%则KGa='j=jj=3.1746kno1.1.(n'h-kpa)百十HK1.a6.3798*0.199×31.7350.,fVV136.85S由Hwi=0.2710mW1.KyagKCaPq3.1746×202.6×().7
