水吸收二氧化碳填料塔课程设计

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1、化工原理课程设计 1 水吸收水吸收二氧化碳二氧化碳填料塔的设计填料塔的设计 1.设计方案简介设计方案简介 1.1 设计题目设计题目 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的二氧化碳气体。混合 气体的处理量为_5200_m3/h， 其中含二氧化碳为_6%_ （体积分数） ， 混合气体的进料温度为 25。要求： 塔顶排放气体中含二氧化碳低于_0.04%_（体积分数）； 二氧化碳的回收率达到_。 1.2 设计方案的确定设计方案的确定 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。因为用水作吸收剂，同时 CO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1.3 填料的选择填料

2、的选择 1.3.1 吸收剂的选择吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时 CO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1.3.2 装置流程的确定装置流程的确定 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。 1.3.3 填料的类型与选择填料的类型与选择 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 DN50 聚丙烯塑料阶梯环填料。 1.3.4 操作温度与压力的确定操作温度与压力的确定 20，常压 2.工艺计算工艺计算 2.1 基础物性数据基础物性数据 2.1.1.液相物性数据液相

3、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。298K 时水 的有关物性数据如下： 密度为： L =998.2kg/m3 粘度为：=1.010-3Pas=3.6kg/(mh) 表面张力为：=72.6dyn/cm=940896kg/h3 CO2在水中的扩散系数为：DL =1.7710 -9m2/s=6.32710-6m2/h 2.1.2 气相物性数据气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为：MVm=yiMi=0.06440.9429=29.90g/mol 混合气体进塔温度为 25 化工原理课程设计 2 混合气体的平均密度为：Vm= 101.329.90 8.314298 PM

4、vm RT 1.223kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，20空气的粘度为： V=1.8110-5Pas=0.065kg/(mh) 查手册得 CO2 在空气中的扩散系数为： 22 D v0.122cm/ s0.044m/ h 2.1.3 气液相平衡数据气液相平衡数据 由手册查得 20时 CO2在水中的亨利系数 5 E1.4410 kPa 相平衡常数为 m= 5 1.4410 1421.5 101.3 E P 溶解度系数为 H= 43 998.2 3.84710/ () 14400018 s km olmkPa EM 2.1.4 物料衡算物料衡算 进塔气相摩尔比为： 1 1 1 y1

5、 y Y 0.06 0.0638 10.06 出塔气相摩尔比为：Y2=0.06380.06=3.82810 -3 进塔惰性气相流量为：V= 5200273 (10.06)199.91/ 22.4298 km olh 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 21 21 min / )( XmY YY V L 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 02X 3 12 m in 12 0.06383.82810 1336.21 /0.0638 / 1421.50 YYL VYmX （） 取操作液比为： m in LL 1.1() VV L 1.11336.211469.83

6、V L1469.83199.91293833.72km ol / h )X-L(X)Y-V(Y 2121 3 5 1 199.91(0.06383.82810) X4.010 293833.72 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算填料塔的工艺尺寸的计算 2.2.1 塔径计算塔径计算 化工原理课程设计 3 采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速。 气相质量流量为： V W52001.2236359.6kg / h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即： L W293833.7218.025294883.63kg / h Eckert 通用关联图的横坐标为： 0.50.5 5294883.631.223 ()()29.143 6359.6998.2 VL VL W W 因为数值太大，不适宜用