填料塔计算部分

填料塔计算部分 Prepared on 24 November 2020

二 基础物性参数的确定

本设计方案信息如下表所示：

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，20C ︒时水的有关物性数据如下：

2 气相物性参数

设计压力： ,温度：20C ︒

氨气在水中的扩散系数：92621.7610/ 6.33610/L D cm s m h --=⨯=⨯

氨气在空气中的扩散系数：

查表得，氨气在0°C ，在空气中的扩散系数为 2/cm s ，

根据关系式换算出20C ︒时的空气中的扩散系数：

混合气体的平均摩尔质量为

混合气体的平均密度为

混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20C ︒空气粘度为

3 气液相平衡数据

由手册查得，常压下20C ︒时，氨气在水中的亨利系数

相平衡常数

溶解度系数

4 物料衡算

进塔气相摩尔比

出塔气相摩尔比

混合气体流量

惰性气体摩尔流量

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：对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成

取操作液气比为

填料物性参数查表得：

表2-4-1

5 吸收塔的工艺尺寸计算

塔径计算

采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。

Eckert 通用关联图：

气体质量流量为

液体质量流量可近似按纯水的流量计算：

Eckert 通用关联图的横坐标为

根据关联图对应坐标可得

由表2-4-1可知

F φ=260 1m -

取 0.80.8 2.360 1.888/F u u m s ==⨯=

由 1.737D ===m 圆整塔径（常用的标准塔径有400mm 、500mm 、600mm 、800mm 、1000mm 、1200mm 、1400mm 、1600mm 、2000mm 、2200mm 等）本设计方案取D=2000mm 。

泛点率校核：

因为填料塔的适宜空塔气速一般取泛点气速的50%-80%，泛点率值在允许范围内。

填料塔规格校核：

200080825

D d ==>（在允许范围之内） 液体喷淋密度校核：

取最小润湿速率为

由表2-4-1可知：

由于喷淋密度过小，可采用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量，以保证填料的润湿性能；也可适当的增加填料层高度的办法予以补偿。

填料层高度计算

脱吸因数为

气相总传质单元数为

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

查表2-4-1得

液体质量通量为

气膜吸收系数可由下式计算：

气体质量通量为：

液膜吸收系数由下式计算：

由 1.1G G W k a k a ψ=得

73.90%50%F

u u => ，需选用下面的关系式对气膜和液膜系数进行校核修正。

修正结果：

则

考虑恩田公式的最大误差，为了安全取设计填料层高度为

设计取填料层高度为 Z '=4.0m 在填料塔计过程中，对于阶梯环填料，

max 8~15,6h h mm D =≤， 取8h D

=，则 计算得填料层高度为4000mm ，故不需分段

5.3 填料层压降计算

采用Eckert 通用关联图计算

横坐标为

由表2-4-1得，1176P m φ-=

纵坐标为

查Eckert 通用关联图，P ∆/Z 位于40g ~50gPa/m 范围内，取

P ∆/Z=45g=m

填料层压降为

6 P ∆=⨯液体分布器的简要设计

液体分布器的选型

本设计的吸收塔气液相负荷相差不大，无固体悬浮物和液体粘度不大，加上设计建议是优先选用槽盘式分布器，所以本设计选用槽盘式分布器。

分布点密度计算

按Eckert 建议值，1200D ≥时，喷淋点密度为42点/2m ，由于该塔喷淋密度较小，设计区分喷淋点密度为90点/2m 。

布液点数为

按分布点几何均匀与流量均匀原则，进行布点设计。其结果为：二级槽共设七道，在槽侧面开孔，槽宽度为80mm ，槽高度为210mm ，两槽中心矩为160mm 。分布点采用三角形排列，实际设计布点数为n=140点，布液点示意图如下：

布液计算

由 204s d n π=L

取 0.60,160H mm φ=∆=

d=4mm。

设计取

7 接口管径计算

根据圆形管道内的流量公式，即,