HCl水吸收填料塔设计.docx

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水吸收HCl填料塔的设计
设计题目
试设计一座填料吸收塔,用于回收空气中的HCl气体。混合气体处理量为_3500__m3/h。进口混合气中含HCl___6%__(体积百分数);混合气进料温度为30°C。采用20°C清水进行吸收。要求:
HCl的回收率达到—%_。
塔顶排放气体中HCl含量低于―%_
操作条件

操作温度20C
吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定
塔型与填料自选,物性查阅相关手册。
设计内容
设计方案的确定和说明
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;
液体分布器简要设计;
绘制液体分布器施工图;
其他填料塔附件的选择;
塔的总高度计算;
泵和风机的计算和选型;
吸收塔接管尺寸计算;
设计参数一览表;
绘制生产工艺流程图(A3号图纸);
绘制吸收塔设计条件图(A3号图纸);
对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录
前言 1
1、 填料塔主体设计方案的确定 2
装置流程的确定 2
吸收剂的选择 2
填料的选择 2
2、基础物性数据及物料衡算 3
基础物性数据 3
3
气液相平衡数据 3
物料横算 4
5
塔径的计算 5
: 9
液体分布装置 9
3、附属设备的选择与计算 10
填料支撑装置 10
填料压紧装置 10
吸收塔主要接管的尺寸计算 10
填料塔附属高度的计算 12
离心泵和风机的选择 12
设计一览表 14
基础物性数据和物料衡算结果汇总: 14
填料塔工艺尺寸计算结果表: 15
吸收塔设计一览表 16
16
对本设计的评述
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,所以她特别适用于处理量肖,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化,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
装置流程的确定本次设计采用逆流操作:气相自塔低进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,即逆流操作。
逆流操作的特点是:传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。
吸收剂的选择
因为用水做吸收剂,故采用纯溶剂。
填料的选择塔填料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D/dHo
综合考虑填料规格,种类和材质后,选用聚丙烯鲍尔环填料
2、基础物性数据及物料衡算


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°C水的有关物性数据如下:


黏度:l.°°5x10人—3Pa-s
3.
表面张力为:&
==940896kg/h2
20CHCl:H=;(m3-kPa)
20CHCl:D厶==9m2s
6.
20CHCl:
-5m2.;'s

混合气体的平均摩尔质量为
+(1—)(kg/kmol)
混合气体的平均密度
=
PM -3
P= =
VRT
R=-KPa/kmol-K
混合气体黏度可近似取为空气黏度。查手册得20°C时,空气的黏度
卩=-5pa-s=6228x10-5kg/m-h
v
注:1N=1kg-m/s21Pa=1N/m2=1kg/s2-=1kg/()
气液相平衡数据
由手册L]查得,,200C时,HCl在水中的亨利系数为E=275kpa
200C时,HCl在水中的溶解度:H=/()
相平衡常数:
m-已-丄— —

S
溶解度系数:
H—/(m3-kpa)

Y1=聽=赵383


2
对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为:X2二0(清水)
273 1
混合气体流量:3500xx =(kmol/h)

惰性气体流量:V=(1-)=(kmol/h)
(L) Y-Y
VminX*-X
12
最小液气比:Y--
—=— —
—1—X —0
m2
,则可得吸收剂用量为:
L==(kmol/h)
V(Y-Y)
1 2—
L
—
—

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;
YY——分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比,koml/koml;1、2
XX——分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比,koml/koml;
1、2


混合气体的密度
-3
P= =
gRT
=
填料总比表面积:a=115m2/m3
t
水的黏度R=-3Pa-s
L
采用贝恩-霍根泛点关联式la]计算泛点速度:
u2aP
lg[—F・匚・V
gw3P
L
]=A-K
w—L
1/4
L
iw丿
V
1/8

=—( )4x( )8

=-
=
gw3P L
L
:°1888x9・81x°893x998・2=

口 泛点气速,m/s;
F
g 重力加速度,
填料总比表面积,m2/m3
£——填料层空隙率,m2:m3
P,P――气相、液相密度,k/m3;
VL
口 液体粘度,mPa•s;
L
,即u===
F
D=単
兀u
i1 4x3500
=\:=
圆整后取
D 塔径,m;

V――操作条件下混合气体的体积流量,m3/s;
u 空塔气速,即按空塔截面积计算的混合气体线速度,m/s.
圆整后取D=(常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200)
泛点率校核:
3500
3600=

U==

F
(对于散装填料,其泛点率的经验值为u/uF=~)
填料规格校核:
D1000
— —>10~15
d38
液体喷淋密度校核:取最小润湿速率为(L)/(m-h)
Wmin
a=115m2/m3t
所以U=(
min
L) -a——/(m2-h)
Wmint
L
h
-D2

―
=/(m2-h)〉U
min
经以上校核可知,填料塔直径选用D=。
填料层高度的计算及分段
查表知,0°C,,HCl在空气中的扩散系数D=
O
PT3
由D=D(—)(—)2,
GoPT
o
则293k, , HCl在空气中的扩散系数为
D=(101:3)(293)t=