填料塔工艺尺寸的计算.

填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段

3.1 塔径的计算

1. 空塔气速的确定——泛点气速法

对于散装填料，其泛点率的经验值u/uf=0.5~0.85贝恩（Bain）—霍根（Hougen）关联式 ，即：

2uFlgg

18a1V3LwLV2 （3-1） L=A-KwVL141814即：lg[u1001.18360.23202.591.1836()1]0.09421.75 39.810.917998.24734.4998.22F

2所以：uF/9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=0.246053756

UF=3.974574742m/s

其中：

uf——泛点气速，m/s; g ——重力加速度，9.81m/s2 t填料总比表面积，m2/m3 填料层空隙率m3/m3 l998.2kg/m3液相密度。V1.1836kg/m气相密度 3

WL=5358.89572㎏/h WV=7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75； 取u=0.7 uF=2.78220m/s

D4Vs460000.7631 （3-2）

3.142.78203600圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：u60003.3174 m/s 20.7850.83600

u3.31740.8346 uF3.9746则

u在允许范围内 uF2. 根据填料规格校核：D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核：

(1) 填料塔的液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润湿速率

Lwmin为0.08m3/mh。

UminLwmint0.081008m3/m2h （3-3）

UwL5358.8957 10.6858min （3-4）22L0.75D998.20.7850.8经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。

3.2 填料层高度的计算及分段

Y1*mX10.049850.75320.03755 （3-5）

Y2*mX20 （3-6）

3.2.1 传质单元数的计算

用对数平均推动力法求传质单元数

NOGY1Y2 （3-7） YM*12YMYY(Y1Y2*)Y1Y1*lnY2Y2* （3-8）

=

0.063830.00063830.03755

0.02627ln0.0006383 =0.006895

3.2.2 质单元高度的计算

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

t1exp1.45cwl

0.752UlULt2tlLg0.10.05U2L/LVt0.2  （3-9）

即：αw/αt =0.37404748

液体质量通量为：uL =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h) 气体质量通量为： uV =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h) 气膜吸收系数由下式计算：

kG0.237(UVtv)0.7tDV/DvvVRT13 （3-10）

=0.237(14045.78025÷100.6228×10-5)0.7(0.06228÷0.081÷1.1761)

0.3(100×0.081÷8.314÷293) =0.152159029kmol/(㎡h kpa) 液膜吸收数据由下式计算：

ULLLgKL0.0095 (3-11）

DwlLLL=0.566130072m/h 因为1.45

231213KGKGW1.10.15215×0.3740×1.451.1×100 （3-12）

=8.565021kmol/(m3 h kpa)

KLKLW0.4 =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13）

=24.56912/h 因为：uuF =0.8346

所以需要用以下式进行校正：

1.4u'kG19.50.5kG （3-14）

uF =[1＋9.5(0.69999－0.5)1.4] 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa)

2.2u'kl12.60.5kL （3-15）

uF =[1＋ 2.6 (0.6999－0.5)2.2] 24.569123=26.42106/h

KG111''KGHKL （3-16）

=1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210)

=9.038478 kmol/(m3 h kpa)

HOGVKYVKGP （3-17）

=234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64 =0.491182 m

ZHOGNOG （3-18）

=0.491182×9.160434=4.501360m,得

Z'=1.4×4.501=6.30m

3.2.3 填料层的分段

对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。 h=5×800～10×800=4～8 m

计算得填料层高度为7000mm，，故不需分段

3.3 填料层压降的计算

取 Eckert (通用压降关联图)；将操作气速u'(＝2.8886m/s) 代替纵坐标中的

uF查表，DG50mm塑料鲍尔环的压降填料因子＝125代替纵坐标中的．

则纵标值为：

u2PV0.2=0.1652 (3-19) LgL 横坐标为：

WLVWVL0.55358.895721.1761

7056.6998.2=0.02606 (3-20)

0.5查图得

P 981Pa/m (3-21) Z全塔填料层压降 P=981×7=6867 Pa

至此，吸收塔的物科衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。

第四节 填料塔内件的类型及设计

4.1 塔内件类型

填料塔的内件主要有填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。合理的选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。

4.2 塔内件的设计

4.2.1 液体分布器设计的基本要求： （1）液体分布均匀

（2）操作弹性大 （3）自由截面积大

（4）其他

4.2.2 液体分布器布液能力的计算 （1）重力型液体分布器布液能力计算

（2）压力型液体分布器布液能力计算

注：(1)本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分布器；且填料层不高，可不设液体再分布器。

(2)塔径及液体负荷不大，可采用较简单的栅板型支承板及压板。其它塔附件及气液出口装置计算与选择此处从略。

注：

1填料塔设计结果一览表

塔径 填料层高度 填料规格 操作液气比 校正液体流速 压降 惰性气体流量

0.8m 7m

50mm鲍尔环

1.2676356 1.7倍最小液气比 2.78220/s 6867 Pa 234.599kmol/h

2 填料塔设计数据一览

E—亨利系数， uV—气体的粘度，1.73105Pa/s=6228105kg/m.h m —平衡常数 0.7532 —水的密度和液体的密度之比 1 g —重力加速度，m2/s 9.81 =1.27108m/h 33kg/mkg/m；998.2； V;L—分别为气体和液体的密度，1.1836WL =5358.89572㎏/h WV =7056.6kg/h—分别为气体和液体的质量流量 3KYa—气相总体积传质系数， kmol/ms Z—填料层高度，m —塔截面积，4D2 HOG—气相总传质单元高度，m NOG—气相总传质单元数 2KG—以分压差表示推动力的总传质系数，kmol/mskPa aW—单位体积填料的润湿面积 t填料总比表面积，m2/m3 100 填料层空隙率m3/m3 91.7% 2kG—以分压差表示推动力的气膜传质系数，kmol/mskPa H—溶解度系数，0.725kmol/m2kPa kL—以摩尔浓度差表示推动力的液摩尔传质系数，m/s R—气体常数，8.314kNm/kmolK DV0.081m2/h;DL7.34106m2/h—氨气在空气中中的扩散系数及氨气在水中的扩散系数; L液体的表面张力，=940896kg/h2 c填料材质的临界表面张力，427680kg/h2；填料形状系数 开孔鲍尔环=145. 液体质量通量为：uL =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h) 气体质量通量为：uV =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h)

附件一：塔设备流程图

附件二：塔设备设计图