关于填料吸收塔的计算

此例采用“脱吸因素法”求解
Y1* mX 1 35.04 0.0011 0.0385
YY22**mmXX2
2
0
0
脱吸因素为：
S mV 35.04 93.25 0.752
L
4346.38
气相总传质单元数为：
NOG
1 1 S
ln
(1
S) Y1 Y2 * Y2 Y 2*
S
1
1 0.752
⑴ 对数平均推动力法
此方法适用于平衡线为直线时的情况，其解析式为：
NOG
Y1 Y2 Ym
Ym
Y1 ln
Y2 Y1
Y2
△Y1=Y1-Y1*，为塔底气相传质推动力， Y1*为与X1相平衡的气相摩尔比， Y1*= mX1 △Y2=Y2-Y2*，为塔顶气相传质推动力， Y2*为与X2相平衡的气相摩尔比， Y2*= mX2
为使填料能获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于 某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度，以Umin表示
Umin (LW )minat
式中：Umin——最小喷淋密度， m3/(m2·h);
(LW)min——最小润湿密度，m3/h;
at——填料的总比面积，m2/m3
散装填料最小喷淋密度计算公式
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。其值可由经验公式计算， 也可采用一些经验值。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);对 于直径大于75mm的散装填料，可取 (LW)min为 0.12m3/(m·h)。
1 液体分布器 2 填料塔附属高度 3 填料支承板 4 填料压紧装置 5 液体进、出口管
6 液体除雾器 7 筒体和封头 8 手孔 9 法兰 10 液体再分布装置
2 填料塔附属高度
匡国柱: 第六章 吸收过程工艺设计 第三节 填料塔的工艺设计 三、填料塔高度的计算（p215）
10 气体出口装置 9 液体进口装置 8 液体分布装置 7 填料压紧装置 6 填料 5 塔体 4 液体再分布器 3 填料支承板 2 液体出口装置 1 气体进口
编号 名 称
（2）填料规格校核
D 1200 31.58 8 d 38
填料种类 拉西环 鞍环 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍
D/d的推荐值 ≥20~30 ≥15 ≥10~15 ＞8 ＞8
（3）液体喷淋密度校核
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，其计算式为：
U
Lh 0.785D2
式中：U——液体喷淋密度，m3/(m2·h); Lh——液体喷淋量，m3/h; D——填料塔直径，m
塔径（D）
圆整间隔
举例
≤700
50或100 如：600、650、700
700≤D≤1000
100 如：700、800、900
D≥1000
200 如：1000、1200、1400
圆整后D=1200mm
（1）泛点率校核
2400/ 3600 0.7851.22
0.59m
/
s
u 0.59 100 % 57.45%(在允许范围内 ) uF 1.027
1. 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 纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关 物性数据如下：
⑴ 密度： L 998 .2kg / m3 ⑵ 粘度： L 0.01Pa s 3.6kg /(m h) ⑶ 表面张力： L 72.6dyn / cm 940896 kg / h2
hmax ≤4m ≤6m ≤6m ≤6m ≤6m
六、填料层压降计算
散装填料的压降值可由埃克特通用关联图计算。 先根据气液负荷及有关数据，求出横坐标值，再 根据操作孔塔气速u及有关物性数据，求出纵坐标 值。通过作图得出交点 ，读出交点的等压线数值， 即得到每米填料层压降值。
七、塔内辅助装置的选择和计算
（2） 脱吸因素法 此方法适用于平衡线为直线时的情况，其解析式为：
NOG
S
1
1
ln
(1
S)
Y1 Y2
Y1 * Y2 *
S
式中 S mV 为脱吸因数。 L
为方便计算，以S为参数， 为横坐标，为纵坐标，在 半对数坐标上标绘上式的 函数关系，得到右图所示 的曲线。此图可方便地查 出值。
（3）图解法 此方法适用于平衡线为曲线时的情况。
ln
(1
0.752)
0.0526 0 0.00263 0
0.0752
7.026
2.1 气相总传质单元高度的计算
H OG
V KY a
V KGaP
其中:
KGa
Biblioteka Baidu1/
kGa
1 1/
HkLa
式中: H 溶解度系数, kmol /(m3 kPa);
塔截面积, m2
普遍采用修正的恩田（Onde）公式求取
0.0011
1. 填料塔塔径的计算
填料塔的直径D与操作空塔气速u及气体体积流量Vs 之间存在以下关系：
D 4Vs
u
式中：D ——塔径，m;
Vs——气体体积流量，m3/s;
u ——操作空塔气速，m/s
（1）散堆填料泛点气速的计算
常用埃克特（Eckert）泛点气速关联图(P78)进行计算，该关
联图是以X为横坐标，以Y为纵坐标进行关联的。其中：
X (WL )( V )0.05 WV L
式 WL 液体的质量流速, kg / h; 中：WV 气体的质量流速，kg / h;
L 液体的密度，kg / m3;
Y f 2V 0.02 g L
V 气体的密度，kg / m3; 实验填料因子，m1; 水的密度与液体密度的之比; f 泛点气速, m / s;
1.257kg / m3
⑶ 混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20℃空气
的粘度为： v 1.81 105 Pa s 0.065kg /(m h)
⑷ 查手册得SO2在空气中的扩散系数为：
DV 0.108 cm2 / s 0.039 m2 / h
3. 气液相平衡数据
⑴ 由手册查得：常压下20℃时SO2在水中的亨利系数：
at
L
at L L Lat
L Lat
修正的恩田公式只适用于u≤0.5uF的情况，当u≥0.5uF时， 需按p144的公式进行校正
本例题计算过程略，计算的填料层高度为Z=6m. 对于散装填料，一般推荐的分段高度为：
填料类型 拉西环 鞍环 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍
h/D 2.5 5~8 5~10 8~15 8~15
则
或 所以
(L V
)
m
in
Y1 Y2
Y1 m
X
2
L
( V
) m in
Y1 Y2 X '1 X 2
操作液气比
L
L
V
(1.1
~
2.0)( V
)
m
in
⑴ 进塔气相摩尔比：
Y1
y1 1 y1
0.05 1 0.05
0.0526
⑵ 出塔气相摩尔比： Y1 Y1(1) 0.0526 (1 0.095) 0.00263
E 3.55103kPa
⑵ 相平衡常数为：
m E 3.55 103 35.04 P 101 .3
⑶ 溶解度系数为：
H
L
EM s
988 .2 3.55 103 18.02
0.0156 kmol /(kPa m3)
3.最小液气比
由图解得
L
( V
) m in
Y1 Y2
X
* 1
X
2
若
Y * mX
查图5-21得： 查表5-11得：
F 2F
g
V L
0.2 L
0.023
F 170 m1
取 u 0.7uF 0.7 1.027 0.719 m / s
1.2 塔径的计算及校核
塔径的计算：
D 4Vs 4 2400/ 3600 1.087m
3.14 0.719
塔径的圆整：
单位：mm
对于规整填料，其最小喷淋密度可从有关填料手册 中查得，设计中，通常取Umin=0.2
2. 填料层高度的计算
采用传质单元数法计算，其基本公式为：
Z HOGNOG HOG 气相总传质单元高度, m NOG 气相总传质单元数, 无因次
2.1 气相总传质单元数的计算
计算气相总传质单元数有三种方法：
kG
0.237( UV
at V
)0.7 ( V V DV
)1/3( atDV RT
)
kL
0.095( UL aW kL
)2/3( L L DL
)1/ 2 ( L g )1/ 3 L
kGa kGaW 1.1
kLa kLaW 0.4
其中: aW 1 exp{1.45( c )0.75( UL )0.1( UL2at )0.05( UL2 )0.2}
液体的粘度(mPa s).
本例中：
气相质量流量为： wV 2400 1.257 3016 .8kg / h
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即
Eckert通用关联图的横坐标为：
WL ( V )0.5 78321 .77 (1.257 )0.5 0.921
WV L
3016 .8 998 .2
⑷ SO2在水中的扩散系数：
DL 1.47 105cm2 / s 5.29 106 m2 / h
2. 气相物性数据
⑴ 混合气体的平均摩尔质量：
MVm yiMi 0.0564.06 0.95 29 30.75
⑵ 混合气体的平均密度：
Vm
PMVm RT
101.3 30.75 8.314 298
0.0526 0.00263 0.00526/ 35.04 0
33.29
⑹ 取操作液气比为：
L V
1.4( L V
)
m
in
L 1.4 33.29 46.61 V
L 46.6193.25 4346.38kmol/ h
V (Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
X1
93.25(0.0526 0.00263) 4346.38
⑶ 进塔惰性气相流量： V
2400 273 (1 0.05) 93.25kmol / h 22.4 273 25
⑷ 该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按
下式计算，即：
(L V
)m
in
Y1 Y2 Y1 / m X 2
⑸ 对于纯吸收过程，进塔液相组成为:
X2 0
(L V
) m in