填料塔计算部分

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，d497a2e9a1756b6658533c1872ce7c5c.png时水的有关物性数据如下：

2 气相物性参数

设计压力： ,温度：d497a2e9a1756b6658533c1872ce7c5c.png

氨气在水中的扩散系数：c96d62335bfca2e344d98fa647228ab4.png

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 d81a1287d32ad782cdef5bdbf9dcce64.png，

根据关系式换算出d497a2e9a1756b6658533c1872ce7c5c.png时的空气中的扩散系数：

25da3261b3e15ea19188db07f95f6421.png

混合气体的平均摩尔质量为

f8ee3ebd578da82bbc5d1e5f9c98fce9.png

混合气体的平均密度为

3ed81ed2ddea1daab35aafe3795780c8.png

混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得d497a2e9a1756b6658533c1872ce7c5c.png空气粘度为

4171df06054eda69b74e6f9d845cb70f.png

3 气液相平衡数据

由手册查得，常压下d497a2e9a1756b6658533c1872ce7c5c.png时，氨气在水中的亨利系数

8ada83df55227da40ba936a38558d24a.png

相平衡常数

4ef3bcb1fc865cbb19d9ce1a174f00c0.png

溶解度系数

6f64e87f474a374111d38755219a087c.png

4 物料衡算

进塔气相摩尔比

f6d79da79a430cf21306967e771b7721.png

出塔气相摩尔比

fb6705fcf807adddd6febbe7a442babe.png

混合气体流量

39e9ed96e8c2e08053488379d3ba116e.png

惰性气体摩尔流量

cfbfc545991549db67e5ab5d66ad1596.png

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：

df3de7d6e45bd01c06b16153abf55f29.png

对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成

25a9148505bccd3cb44beb4659d93dfb.png

ab3e9223ac20e2f7db914826882bd004.png

取操作液气比为

ffc52d041a5e7dc2f5d18f78f7899c55.png

9d6c0fa36730a53f267f28ac8bbeb732.png

0beb14adacb3273f53c2b43f25f9e1c2.png

5988a311b63975472c3088093dc37222.png

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

40aa4224ad2ad4f41ffc8c168c219df4.png

液体质量流量可近似按纯水的流量计算：

3647de9fccd4f4996995a727cdddbe9e.png

Eckert通用关联图的横坐标为

c46f261b81d4e26a47c18ca979735bbb.png

根据关联图对应坐标可得

e7588879b7d4d562634ff3c5db80e9cb.png

由表2-4-1可知

ed3eec301465bd3df699e23eeb896b41.png=260 7bd141d20c12d8c9d1210c6544167d3f.png

0c071ca0190ba4df45426dd08a7eb433.png

取 3dfd545f1a542820fc10b502135abd59.png

由 e63839f0668c923506fc03c97ba39125.pngm

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：

357d74c4b9b01b470555ab0a898c6a26.png

049fb8e5e3dd13a10f86bcbc80af7890.png

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：

ff409c01b4cfd44f5eeb05d8d69a24a6.png（在允许范围之内）

液体喷淋密度校核：

取最小润湿速率为

461b0cc6f85fe7a7e5a1a0e6ddb058c9.png

由表2-4-1可知：

95800db285fc8f0d02aa284643769073.png

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

838be797df5706f0f358888fee1add25.png

脱吸因数为

fabe065b53036416c567b34c9b8ba766.png

气相总传质单元数为

45d1df3e43b637e5b0fdc8dec3433c64.png

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

d0eaf591f7c867d65553e3f13954ff5a.png

查表2-4-1得

960a0bfac65634ce371ca527ac1ca1d9.png

液体质量通量为

4724070a8270761704ba255fafb1e2eb.png

气膜吸收系数可由下式计算：

55793379aa20e7c3ced46927b7e00b2f.png

气体质量通量为：

d72803a985704b4dc7e890f12895982d.png

a85bd560c24911fd571f984dfa4b613b.png

液膜吸收系数由下式计算：

7d8a2168cb33137367802ac7dc97e72c.png

由cf36ce6c1f71fe78755c3b76cb507c94.png得

80310f4a289864923e3385e7c54b6730.png

ae78a237c7aad8577b4cd944eb5c0126.png

f3d559b7970d7491856ece688961a454.png ，需选用下面的关系式对气膜和液膜系数进行校核修正。

22aed6c7a77fc3f727ab59e23ae98698.png

修正结果：

da9aa9ed1721832d63aa967a24258acb.png

则

e160b72ba76efeea8635231cccc91b0d.png

1cd7e14577f5b6e740bd28f7c1a1aff7.png

考虑恩田公式的最大误差，为了安全取设计填料层高度为

b85504c0073b4f325382f8f8cb8e1ea0.png

设计取填料层高度为

577719366a8e8e8c8f4a145b3991ec34.png=4.0m

在填料塔计过程中，对于阶梯环填料，96b661ba672b37c70d943ee6cf4b4228.png，

取68568794f4f40c0c17355d018e2afbf4.png，则

af6c3b08810637fca2a47c53a7df4d66.png

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

75c348a58bc8c00a540601cacc357d67.png

由表2-4-1得，6f302f2d3efc08d97199cb22e4cb6c59.png

纵坐标为

0ad4286aa65e814c06f627eb2d18673c.png

查Eckert通用关联图，fe0bf574362e8fd94d812112492e451f.png/Z 位于40g10969ec848c792ffe8af7a7d338000a0.png50gPa/m范围内，取

fe0bf574362e8fd94d812112492e451f.png/Z=45g=m

填料层压降为

6 fe0bf574362e8fd94d812112492e451f.png=6392228661363e75c352077a2cfe66d7.png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，f19535658dbbcd7ecf78b51993e57fec.png时，喷淋点密度为42点/b8c460643608d59ace5819d3971b4261.png，由于该塔喷淋密度较小，设计区分喷淋点密度为90点/b8c460643608d59ace5819d3971b4261.png。

布液点数为

d7fbabf7aa50dc2cc9796c02bb0e2c84.png

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 2ea081f1964c8e715b5cdd7391eb7d09.png

取 b207fe967fed4b695957ffee5c8c6ed4.png

4564bcae621c2341e08b89642632f312.png

设计取55fa249fa59cac1ddf9ed69ae7e05b46.png=4mm。

7 接口管径计算

根据圆形管道内的流量公式，即

2b3280aa823474ea9ba5dd830b2966e9.png

,

本文来源：https://www.2haoxitong.net/k/doc/e56de5dcf02d2af90242a8956bec0975f565a437.html