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

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/u f =~

贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式 ，即：

221

3lg V F L L u a g ρμερ⎡⎤

⎛⎫⎛⎫⎢⎥ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣

⎦=A-K 14

18

V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭

⎝⎭ （3-1） 即：1

124

8

0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[

()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F

u ⎛⎫⎛⎫⎛⎫

=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭

所以：2

F u /（100/3）（）=

UF=3.974574742m/s

其中：

f u ——泛点气速，m/s;

g ——重力加速度，9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积，

33m /m ε--填料层空隙率

33

V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。气相密度

W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=； K=；

取u= F u =2.78220m/s

0.7631D =

=

= （3-2）

圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核：26000

3.31740.7850.83600

u =

=⨯⨯ m/s

3.31740.83463.9746

F u u == 则

F

u

u 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

()3min 0.08m /m h w L ⋅为。

()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ （3-3）

22

5358.8957

10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ=

==>=⨯⨯⨯⨯ （3-4）

经过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。

填料层高度的计算及分段

*110.049850.75320.03755Y mX ==⨯= （3-5）

*220Y mX == （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

12

OG M

Y Y N Y -=

∆ （3-7） ()**1

1

2

2*

11*

22()

ln

M

Y Y Y Y Y Y Y Y Y ---∆=

-- （3-8）

=

0.063830.00063830.03755

0.02627ln

0.0006383

--

=

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：

()

0.75

0.10.05

2

0.2

2

21exp 1.45/t c l L t L

L V t w l t l L U U U

g ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪

⎪

=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭

⎝⎭⎝⎭⎪

⎪⎩

⎭

（3-9）

即：αw/αt =0.

液体质量通量为：L u =WL/××=10666.5918kg/(㎡•h ) 气体质量通量为： V u =60000×=14045.78025kg/(㎡•h) 气膜吸收系数由下式计算：

()

1

0.7

3

0.237(

)

/V

t V G v v V t v

U D k D RT αμραμ⋅⎛⎫=⋅ ⎪⎝⎭

（3-10）

=÷×10-5)÷÷

(100×÷÷293) =(㎡h kpa)

液膜吸收数据由下式计算：

2113

23

0.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-

⎛⎫⎛⎫⎛⎫

⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭ (3-11）

=0.566130072m/h 因为 1.45ψ=

1.1G G W K K ααϕ==×× （3-12）

=(m3 h kpa)

0.4L L W K K ααϕ= =×100×× （3-13）

=h 因为：F

u u =

所以需要用以下式进行校正：

1.4

'

19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦

（3-14）

=[1＋－] = kmol/(m3 h kpa)

2.2

'

1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦

（3-15）

=[1＋ －] =h

''

111

G G L K K HK ααα

=

+ （3-16）

=1÷(1÷+1÷÷

= kmol/(m3 h kpa)

OG Y G V V H K K P αα=

=

Ω

Ω

（3-17）

=÷÷÷÷ =0.491182 m

OG OG Z H N = （3-18）

=×=4.501360m,得

'Z =×=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

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F u 查表，DG50mm 塑料鲍尔环的压降填料因子φ＝125代替纵坐标中的．

则纵标值为：

2

.02L

L

V P g u μρρϕφ••= (3-19) 横坐标为：

0.5

V L V L W W ρρ⎛⎫

= ⎪⎝⎭

0.5

5358.89572 1.17617056.6998.2⎛⎫ ⎪⎝⎭

=

(3-20)