二氧化碳吸收塔设计(可编辑修改word版).docx

《化工原理》课程设计

水吸收二氧化碳填料塔设计

学

院

医药化工学院

专

业

精细化工

班

级

姓

名

学

号

指导教师

年 月 日

目 录

概述 1

设计题目 1

操作条件 1

填料类型 1

设计内容 1

吸收剂的选择 1

装置流程的确定 1

填料的类型与选择 2

填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2

基础物性数据 2

液相物性数据 2

气相物性数据 2

气液相平衡数据 2

物料衡算 2

填料塔的工艺尺寸计算 3

塔径计算 3

填料层高度计算 4

填料层压降计算 6

液体分布器建简要设计 7

液体分布器的选型 7

分布点密度计算 7

布液计算 7

吸收塔接管尺寸计算 8

要符号说明 8

料的特性参数 8

符号说明 8

.

附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）

-

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概述

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，所以它特别适用于处理量小，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。吸收操作在化学工业中是一种重要的分离方法，本次设计采用水吸收空气中的二氧化碳，处理流量为3800m3/h，其中进塔二氧化碳的体积分数为7%，二氧化碳的吸收率达到95％。吸收效果以减少对大气的污染，属于物理吸收。影响吸收的因素主要为溶质在吸收剂中的溶解度,其吸收速率主要决定于气相或液相与界面上溶质的浓度差，以及溶质从气

相向液相传递的扩散速率。本设计本设计采用4个同类型的吸收塔并联，

塔高8.4m，塔径2.9m，采用聚丙烯阶梯填料，具有通量大、阻力小、传

质效率高等优点，可以达到较好的通过能力和分离效果。一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都要用到气体吸收过程。填料塔作为主要设备之一，越来越受到青睐。

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3800m3/h，其中含二氧化碳为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：

二氧化碳的回收率达到95%。

操作条件

（1）操作压力：常压（2）操作温度：20℃

（3）吸收剂用量为最小用量的1.5倍。

填料类型

公称直径为50mm的聚丙烯塑料阶梯环

设计内容

设计方案的确定

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。

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。由于处理的流量较大，所以用4个同类型的吸收塔并联工作。

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。

操作温度与压力的确定

20℃，常压

填料吸收塔的工艺尺寸的计算

基础物性数据

液相物性数据

对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据

查得，293K时水的有关物性数据如下：

密度ρL=998.2kg/m 粘度μL=1?10?3Pa·s=3.0kg/(m·h)

表面张力σL=72.6dyn/cm=940896kg/h3

CO2在水中的扩散系数为DL=1.77×10-9m2/s=6.372×10-6m2/h

气相物性数据

混合气体的平均摩尔质量为

Mvm=∑yiMi=0.07×44＋0.93×29=30.05

混合气体的平均密度为ρvm=

PMvmRT

?101.3?30.05

8.314?298

?1.23kg/m3

混合气体粘度近似取空气粘度，手册20℃空气粘度为

μv=1.81×10-5Pa·s=0.065kg/(m?h)

查手册得CO2在空气中的扩散系数为Dv=1.8×10-5m2/s=0.044m2/h

气液相平衡数据

由手册查得，常压下20℃时CO2在水中的亨利常数为

E=144MP

相平衡常数为

m?E

.P

.

????????3

101.3

=1421.5

?

M溶解度系数为H=

M

E

s

? 998.2

1.44?103?18.02

=0.03845kmol/(m3·kPa)

物料衡算

进塔气相摩尔比为Y1

? y11?y1

? 0.07

1?0.07

?0