水吸收二氧化碳填料塔设计(2)
填料层的持液量和填料层的压降归属于填料塔的流体力学性能，对于填料层的持液量有两种方法得出：一由实验测出；二通过经验公式计算。填料层压降的计算类似于填料层的持液量，填料塔的动力消耗被填料层的压降决定[6]。填料塔内的气液分布还有液体喷淋密度与填料表面的润湿以及填料塔的液泛和填料塔的返混这些属于填料塔的操作特性[7]。
1 设计任务
本设计任务是设计一座填料吸收塔，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1800m3/ h，其中含二氧化碳9.5%（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97%。
2 设计方案的确定
填料塔的优点有结构简单，另外易于被用耐腐蚀的材料制造而成，以及流体通过填料层的压降还比较小等等，因此，填料塔非常被适用于有腐蚀性的物料还有处理量小，以及要求压降小的场合[8]。通过研究填料塔的基本原理是由液体从塔顶经过液体分布器然后喷洒到填料顶部，而后在填料的表面呈膜状流下。另外，塔底的气体口被送入气体，然后气体流过填料的空隙，在填料层气体与液体两相通过逆流接触进行传质过程[9]。
2.1 吸收剂的选择
本设计对吸收剂的选择要选用采用纯溶剂，原因有二：一用水作吸收剂；二氧化碳不作为产品。
2.2 装置流程的确定
本设计需要选择用逆流吸收流程：原因是用水吸收二氧化碳属于中等溶解度的吸收过程[10]。
2.3 填料类型的选择
此设计选用DN50聚丙烯塑料阶梯环填料，原因有三：一操作温度低；二操作压力高；三塑料阶梯填料的综合性能比较好。
2.4 操作温度与压力的确定
操作温度：20 ℃；操作压力：常压。
3 基础物性数据
3.1 液相物性数据
查表可得298 K时水的有关物性数据如下[11]：
µL = 0.836 × 10-3 Pa•s = 3.6 ρL = 998.2 kg/m3
σL = 72.6 dyn/cm = 940896 kg/h3
DL = 1.77×10-9 m2/h = 6.372×10-6 m2/h