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：
2213lg V F L L u a g
ρμερ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎢⎥
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 14
1V 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=m/s
其中：
f u ——泛点气速,m/s;
g ——重力加速度,9.81m/s 2 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：2
6000
3.31740.7850.83600
u =
=⨯⨯ m/s 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：
()
10.7
3
0.237(
)
/V
t V G v v V t v
U D k D RT αμραμ⋅⎛⎫=⋅ ⎪⎝⎭
（3-10） =÷×10-5)÷÷
(100×÷÷293)
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）
=m/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
''
111G 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)
查图得
P
Z
∆=∆ 981Pa/m (3-21) 全塔填料层压降 P ∆=981×7=6867 Pa
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
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.
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
操作液气比倍最小液气比
校正液体流速s
压降6867 Pa
惰性气体流量h
2 填料塔设计数据一览
附件一：塔设备流程图附件二：塔设备设计图。