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[脱硫除尘] 喷淋塔设计计算

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123456q 发表于 2022-12-15 16:28:20 | 显示全部楼层 |阅读模式 打印 上一主题 下一主题 · 来自 江苏南京
混合气体的组成:空气(96%)  SO (4%)来自:25hb.com
M=29×96%+64×4%=30.4kg/kmol
8 E' C/ W/ X6 V$ F4 T7 Q 来自:25hb.com
进口气体的体积流量:       qv=4000m3/h
/ q) l# a; V0 O$ M二氧化硫的摩尔分数为:     y1 =0.04   
/ p( Q( f- K1 l+ ]进塔气相摩尔比为:         Y1=y11-y1 = =0.0417来自:25hb.com
回收率:        95%
& P7 S% ]; t# i/ g/ W" N# i" U0 {8 Y' d出塔气相摩尔比 :        Y2=Y1(1-η)=0.0417×(1-0.96)=0.002085
" F* q7 ^) D2 K进塔惰性气相流量:        G=PVRT (1-y1)=  ×(1-0.04)=159.726kmol/h
8 ~( Z+ V3 x2 A! g0 j出口液体中溶质与溶剂的摩尔比(清水) : X2=0来自:25hb.com
查表知20℃时:          E=3.55×103/kPa
; E0 s  e# f$ i4 D5 m; ]! kX1*=Y1m  , m=E/P来自:25hb.com
故:                  X1*=Y1PE = =1.19
& d9 c$ {' {  D9 w根据                 G(Y1-Y2)=L(X1-X2)来自:25hb.com
可求得最小液-气比: (LG )min= Y1-Y2X1*-X2 = =33.277来自:25hb.com
适宜液-气比取最小液-气比的1.5倍来自:25hb.com
故                  LG =1.5(LG )min =1.5×33.277=49.916
7 ~5 d# B) F" p4 z; p! OL=49.916G=49.916×159.726=7972.88kmol/h来自:25hb.com
3.        填料塔的工艺尺寸计算来自:25hb.com
3.1塔径D的计算来自:25hb.com
选用50×25×1.5(mm)型的塑料阶梯环填料。来自:25hb.com
其主要的性能参数如下:
3 {/ }/ |% c9 E- {4 R- `# M比表面积:at =114m2/m3来自:25hb.com
填料因子
8 k( u8 e1 G5 H' a7 [吸收液密度: =998.2kg/m3
# x3 h2 s+ Z9 m液体密度校正系数  =1
. s4 ?9 ?4 t7 z7 D! H吸收液粘度:μL=1.004mPa·s来自:25hb.com
气相质量流量:G’=ρG·qv=1.264×4000=5056kg/h
# f4 f7 M7 z; I3 g3 R液相质量流量:L’= L·M水=7972.88×18=143511.84kg/h来自:25hb.com
L'G' (ρG ρL ) ½ = × ½ =1.0104来自:25hb.com
由埃克特通用关联图可以查得:    uf2φΨg (ρG ρL )μL0.2=0.025
* @6 R' m) }$ \' c& b( U3 T代入数值得:      uf =0.025gρL φΨρGμL0.2  =   = 1.234m/s
& @& M+ {( I8 |取空塔气速:      u’=0.85uf =0.85×1.234=1.049m/s
0 @) d: ~& F4 t塔径:            D= = =1.1616m
( p# n% z" G5 k6 {5 h故取塔径 D=1.2m
; D, q5 C* w/ T6 H1 Ju= = =1.049m/s
7 ~( `) q( R7 ^# Vuuf = =0.847  (50%~85%为经验值,故在允许范围内)
) A! f: i5 _$ c' G7 D8 x, q3.2液体喷淋密度的核算
# x+ p0 P# }6 D1 a填料表面的润湿状况是传质的基础,为保持良好的传质性能,每种填料应维持一定的液体润湿速率(或喷淋密度)。
: W0 d2 `* j% t' }( L/ y最小喷淋密度:  = × =0.08×114=9.12 m /(㎡·h)
7 D, A. \: q* i% \* e9 G$ ?, @最小润湿率(L 0.08m   (直径<75mm的环形填料)
# }. J( L: ?% c8 _喷淋密度:    U= = =135.73m
- B0 K/ W* k! v2 I: q2 ~$ t135.73>9.12= (符合要求)
( p8 D9 `9 ]+ s经过以上校核可知,填料塔直径选用D=1.2m合理来自:25hb.com
3.3填料层高度的计算
3 [2 l! D! i9 ]0 t& h3 V3.3.1传质单元高度的计算来自:25hb.com
NOG= ln[(1- )(Y1-mX2Y2-mX2 )+ ]     
0 G2 x8 w+ b( R   m=E/P=3.55×103/101.325=35.04来自:25hb.com
来自:25hb.com
故 = =0.702来自:25hb.com
NOG= ln[(1-0.702) +0.702]=6.364m
1 @( `* |) z. d  Y
% H! A, Q( Y, v* w: _( t8 S3.3.2传质单元数的计算来自:25hb.com
相关参数如下:
7 {( R* ]% y% z水的表面张力:σL=7.28×10
) _+ z, j4 A# D/ e  s( q填料材质的临界表面张力:σc=33×10 N/m
  O' j& `! B3 K二氧化硫在空气中的扩散系数:Dv=0.108cm2/s=0.039m2/h
& ]$ K6 ]- E5 s8 a混合气体的粘度:μv=1.81×10-5Pa·s
0 ?+ L' D, u& l8 w' x水的粘度:μL=1.004×10 Pa·s来自:25hb.com
气体质量流量:Uv=G'Ω = =4472.75kg/(㎡/h)
* b( X# d7 a- Z1 @( Q液体质量流量:UL=L'Ω = =126956.73kg/(㎡/h)来自:25hb.com

4 {8 \" k/ T8 }6 ^; T0 V气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算:来自:25hb.com
awat =1-exp[-1.45(σc σL )0.75(ULatμL )0.1(UL2at ρL 2g )-0.05(UL2 ρLσLat )0.2]来自:25hb.com
代入计算得  awat =1-0.295=0.705   a =0.705×114=80.37 来自:25hb.com
气膜吸收系数:kG =0.237(Uvatμv )0.7(μv ρv Dv )1/3(atDvRT ) 来自:25hb.com
      代入得:kG =0.237( )0.7( )1/3( ) 来自:25hb.com
=7.25 m/s来自:25hb.com
液膜吸收系数:kL= 0.0095(ULawμL )2/3(μL ρLDL )-0.5(μLg ρL )1/3来自:25hb.com
代入得:
- b3 k; h( f- m( {kL=(1.47) 0.0095( )2/3( )-0.5( )1/3来自:25hb.com
          =0.089m/s
' j4 M. R! D3 o5 A1 p7 W* FkGa= kGaw =7.25×10 =5.827  kmol/(㎡·s·kPa)来自:25hb.com
kLa= kLaw=0.089 =7.15 m/s
1 D3 U+ H% y7 XK K 来自:25hb.com
    H= 来自:25hb.com
   →   来自:25hb.com

" i+ Z) M% h1 G& q/ f, z# H由z= HOG NOG =0.668×6.364=4.25m来自:25hb.com
来自:25hb.com
计算出填料层高度后,还应留出一定的安全系数,根据设计经验,填料层高度一般为
6 a9 m5 i/ t0 ~7 |$ ~# uZ=(1.2~1.5)z
- e- t" J: _- ^5 i故填料层有效高度取:Z=1.4z=1.4×4.25=5.95m
5 O. ~9 L0 t! {. O! }5 P取整数:Z=6m来自:25hb.com
故填料需分成两段,每段填料层高度为3m。来自:25hb.com
3.4塔附属高度的计算来自:25hb.com
塔的附属高度主要包括塔的上部空间高度,安装液体分布器所需的空间高度,塔的底部空间高度等。
" M7 z/ O3 ?6 {4 s) F塔的上部空间高度是为使随气流携带的液滴能够从气相中分离出来而留取的高度,可取1.2~1.5m(包括除沫器高度),本设计取1.5m。
, k- n, E: }  U2 o* w设塔定液相停留时间为60s,则液封所占空间高度为:来自:25hb.com
              60×L’/ρL π4 D 2 =  =2.12m
( A, b8 s# W1 d, b% r7 Z+ |# R底部空间高度取 1m来自:25hb.com
故吸收塔的附属高度为1.5+2.12+1=4.62m
) T6 U1 \2 V- o  ^( F% }: Z
7 t! W! `2 h- x- F- F6 P吸收塔的总高度:        H=6+4.62=10.62m
$ ?( x1 u. O: A- |来自:25hb.com
4.        填料层压降的计算来自:25hb.com
在表一查:来自:25hb.com
横坐标:  (ρG ρL ) &#189; = 1.0104
4 @6 d! b7 N! u6 d: `5 E- G纵坐标:uf2φΨg (ρG ρL )μL0.2=0.0156
" k; t* D. e- d& {& B! i& b查得     ΔPΔZ =392.4Pa
& o5 I# F5 t) j% A# r% v6 r故全塔填料层压降:    ΔP=392.4 P
7 Z! `+ }1 [# \

精彩评论2

mqzlp 发表于 2023-2-5 08:06:30 | 显示全部楼层 · 来自 美国
白领算个屁,干环保工程才洋气~
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Hzc 发表于 2023-3-15 17:08:34 | 显示全部楼层 · 来自 山东淄博
万分感谢楼主!!!!!!
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