填料塔工艺尺寸的计算

第三节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：2213lgVFLLuag=A-K1418VLVLww（3-1）即：112480.231001.18363202.591.1836lg[()1]0.09421.759.810.917998.24734.4998.2Fu所以：2Fu/9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=0.246053756UF=3.974574742m/s其中：fu——泛点气速，m/s;g——重力加速度，9.81m/s223tm/m填料总比表面积，33m/m填料层空隙率33V998.2/1.1836kg/mlkgm液相密度。气相密度WL=5358.89572㎏/hWV=7056.6kg/hA=0.0942；K=1.75；取u=0.7Fu=2.78220m/s4460000.76313.142.78203600VsD（3-2）圆整塔径后D=0.8m1.泛点速率校核：260003.31740.7850.83600um/s3.31740.83463.9746Fuu则Fuu在允许范围内2.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3min0.08m/mhwL为。32minmin0.081008/wtULmmh（3-3）225358.895710.6858min0.75998.20.7850.8LLwUD（3-4）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*110.049850.75320.03755YmX（3-5）*220YmX（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12OGMYYNY（3-7）**1122*11*22()lnMYYYYYYYYY（3-8）=0.063830.00063830.037550.02627ln0.0006383=0.0068953.2.2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：0.750.10.0520.2221exp1.45/tclLtLLVtwltlLUUUg（3-9）即：αw/αt=0.37404748液体质量通量为：Lu=WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h)气体质量通量为：Vu=60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡•h)气膜吸收系数由下式计算：10.730.237()/VtVGvvVtvUDkDRT（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/(㎡hkpa)液膜吸收数据由下式计算：2113230.0095LLLLwlLLLUgKD(3-11）=0.566130072m/h因为1.451.1GGWKK0.15215×0.3740×1.451.1×100（3-12）=8.565021kmol/(m3hkpa)0.4LLWKK=0.56613×100×0.37404×1.450.4（3-13）=24.56912/h因为：Fuu=0.8346所以需要用以下式进行校正：1.4'19.50.5GGFukku（3-14）=[1＋9.5(0.69999－0.5)1.4]8.56502=17.113580kmol/(m3hkpa)2.2'12.60.5lLFukku（3-15）=[1＋2.6(0.6999－0.5)2.2]24.569123=26.42106/h''111GGLKKHK（3-16）=1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210)=9.038478kmol/(m3hkpa)OGYGVVHKKP（3-17）=234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64=0.491182mOGOGZHN（3-18）=0.491182×9.160434=4.501360m,得'Z=1.4×4.501=6.30m3.2.3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=4～8m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Fu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：2.02LLVPgu=0.1652(3-19)横坐标为：0.5VLVLWW0.55358.895721.17617056.6998.2=0.02606(3-20)查图得PZ981Pa/m(3-21)全塔填料层压降P=981×7=6867Pa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0.8m填料层高度7m填料规格50mm鲍尔环操作液气比1.26763561.7倍最小液气比校正液体流速2.78220/s压降6867Pa惰性气体流量234.599kmol/h2填料塔设计数据一览E—亨利系数，Vu—气体的粘度，1.73510/Pas=6228510/.kgmhm—平衡常数0.7532—水的密度和液体的密度之比1g—重力加速度，2/ms9.81=1.27810/mh;VL—分别为气体和液体的密度，1.18363/kgm；998.23/kgm；LW=5358.89572㎏/hVW=7056.6kg/h—分别为气体和液体的质量流量YKa—气相总体积传质系数，3/kmolmsZ—填料层高度，m—塔截面积，24DOGH—气相总传质单元高度，mOGN—气相总传质单元数GK—以分压差表示推动力的总传质系数，2/kmolmskPaWa—单位体积填料的润湿面积23tm/m填料总比表面积，10033m/m填料层空隙率91.7%Gk—以分压差表示推动力的气膜传质系数，2/kmolmskPaH—溶解度系数，0.7252/kmolmkPaLk—以摩尔浓度差表示推动力的液摩尔传质系数，/msR—气体常数，8.314/kNmkmolK2620.081/;7.3410/VLDmhDmh—氨气在空气中中的扩散系数及氨气在水中的扩散系数;2940896kghL液体的表面张力，=/2c427680kg/h145填料材质的临界表面张力，；填料形状系数开孔鲍尔环=.液体质量通量为：Lu=WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡•h)气体质量通量为：Vu=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