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6 2.1.4 物料衡算
进塔气相摩尔比：Y1=
y1=0.080/（1—0.080）=0.0870 1—y1出塔气相摩尔比：Y2=0.0005/（1—0.0005）=0.000500
进塔惰性气相流量：
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V=2000/22.4×273/（273+25）×（1—0.080）=75.252Kmol/h
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：
LY1—Y2）min= VY／1m—X2（
对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 X2=0，则
L）min=（0.0870—0.000500）／[0.087／(0.754—0)]=0.750 V（
取操作液气比为最小液气比1.8倍，则
L=1.8×0.750=1.350， V 因此 L=1.350×75.252=101.59Kmol/h
由全塔物料衡算得：
V（Y1—Y2）=L（X1—X2），
得 X1=75.252×(0.087—0.000500) /101.59=0.064
液气比 ： W l/Wv=101.59×18.02/（1.146×2000）=0.798
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2.2 填料塔的工艺尺寸的计算
2.2.1 塔径的计算
考虑到填料塔塔的压力降,塔的操作压力为101.3KPa
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塔径气相质量流量为：WV=2000×1.146=2292.0Kg/h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:
WL=101.59×18.02=1830.65㎏/h
Eckert通用关联图的横坐标为
WL?V0.51830.651.1460.5()?()?0.027 WV?L2292.0998.2
图1 填料塔泛点和压降的通用关联图（引自《化工原理》教材）
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图中 V'、L'——分别为气液相流率，kg/h ?G、?L——分别为气液相密度，kg/m3
?L——液相粘度， mPa.s ?——液相密度核正系数
?——实验测取的填料因子，各种填料的Φ值载于填料性能表中g——重力加速度m2/s
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uF2?F??V0.2?L?0.22 查图1得
g?L查表得
?F?143m?1
0.2uF?取 由
0.22g?L?F??V?L?0.22?9.81?998.2?3.621m/s 0.2143?1?1.146?1.005u?0.8uF?0.8?3.621?2.897m/s
4VS??u4?2000/3600?0.494m
3.14?2.897D?圆整塔径，取D=0.5m（常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200） 泛点率校核：u?2000/3600?2.831m/s 20.785?0.5u2.831??100%?78.2%?(50%~80%) 在允许围 uF3.621填料规格校核：
D500??10?8 d50液体喷淋密度校核：因填料为50mm×25mm×1.5mm,塔径与填料尺寸之比大于8，固取最小润湿速度为（Lw）min=0.08 m3/(m·h)，查常用散装填料的特性参数表，得at=114.2m2/m3
Umin=（LW）min· at =0.08×114.2=9.136m3／m2·h U=101.59×18.02／998.2／（0.785×0.52）=9.345>Umin 经以上校核可知，填料塔直径选用D=500mm合理。
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2.2.2 填料层高度计算 查表知， 0?C，101.3 kpa下，NH3在空气中的扩散系数：Do?0.17cm2/s
3PT由DG?Do(o)()2，则20℃，101.3kpa下，NH3在空气中的扩散系数：
PTo101.32932DG?Do()()?0.189cm2/s，液相扩散系数：DL?1.80?10?9m2/s
101.32733 Y1*?mX1?0.754?0.064?0.048 Y2*?mX2?0
脱吸因数为：
S?mV0.754?75.252??0.559 L101.59气相总传质单元数为
1Y1?Y2?10.0870?0NOG?ln[(1?S)?S]?ln[(1?0.559)?0.559]?9.859 ?1?SY2?Y21?0.5590.000500?0气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：
a?UL0.1ULat?0.05UL)?(2)?()0.2} w?1?exp{?1.45?(c)0.75?(at?Lat??L?L?Lat?Lg液体质量通量为UL=101.59×18.02／(0.785×0.52)=9328.2Kg／m2·h 气体质量通量为Uv=2000×1.146／ (0.785×0.52)=11679.0Kg／m2·h 不同材质的бc值见下表
表2. 不同材质的бc值 材质 表面力，N/m×10 322钢 75 瓷 61 聚乙烯 33 聚氯乙烯 碳 40 56 玻璃 73 涂石蜡的表面 20 查表知，?c?33dyn/cm?427680kg/h2
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