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 3.1 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 =0.5~0.85

贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式，即：

2213lg V F L L u a g

ρμερ??

??????

? ???????=A-K 141V L V L w w ρρ???? ? ???

?? （3-1）即：1

124

0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[

()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F

u ??????

=- ? ? ???????

所以：2

F u /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=

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 =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75；取u=0.7 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

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）

5358.8957

10.6858min 0.75998.20.7850.8

L 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。 3.2 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

OG M

Y Y N Y -=

? （3-7） ()**1

2*11*22

()

Y Y Y Y Y Y Y Y Y

---?=

-- （3-8）

0.063830.00063830.03755

0.02627ln

0.0006383

=0.006895 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：

()0.750.10.0520.22

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 =0.37404748

液体质量通量为：L u =WL/0.785×0.8×0.8=10666.5918kg/(㎡?h ) 气体质量通量为： V u =60000×1.1761/0.64=14045.78025kg/(㎡?h) 气膜吸收系数由下式计算：

()

0.7

0.237(

)

t V G v v V t v

U D k D RT αμραμ???=? ???

（3-10） =0.237(14045.78025÷100.6228×10-5)0.7(0.06228÷0.081÷1.1761)

0.3(100×0.081÷8.314÷293) 液膜吸收数据由下式计算：

2113

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 αα?== （3-12）

=8.565021kmol/(m3 h kpa)

0.4L L W K K αα?= =0.56613×100×0.37404×1.450.4 （3-13）

=24.56912/h 因为：F

u u =0.8346

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＋9.5(0.69999－0.5)1.4] 8.56502=17.113580 kmol/(m3 h kpa)

2.2'

1 2.60.5l L F u k k u αα???????=+-? ???????

（3-15）

=[1＋ 2.6 (0.6999－0.5)2.2] 24.569123=26.42106/h

111G G L K K HK ααα

+ （3-16）

=1÷(1÷17.1358+1÷0.725÷26.4210)

=9.038478 kmol/(m3 h kpa)

OG Y G V V H K K P αα=

（3-17）

=234.599÷9.03847÷101.3÷0.785÷0.64 =0.491182 m

OG OG Z H N = （3-18） =0.491182×9.160434=4.501360m,得

'Z =1.4×4.501=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 3.3 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：

.02L

V P g u μρρ?φ??=0.1652 (3-19) 横坐标为：

0.5

V L V L W W ρρ??= ???

0.5

5358.89572 1.17617056.6998.2?? ???

=0.02606 (3-20)

查图得

?=? 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

4.1 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。 4.2 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 1.2676356 1.7倍最小液气比

校正液体流速 2.78220/s

压降6867 Pa

惰性气体流量234.599kmol/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

填料塔计算部分

填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件１、原料气处理量：5000m3/h。２、原料气组成：98％空气＋％的氨气。３、操作温度：20℃。４、氢氟酸回收率：98％。５、操作压强：常压。６、吸收剂：清水。７、填料选择：拉西环。三、设计内容 1.设计方案的确定及流程说明。 2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。 3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。 4.吸收塔的工艺流程图。 5.填料吸收塔的工艺条件图。

目录第一章设计方案的简介 (4) 第一节塔设备的选型 (4) 第二节填料吸收塔方案的确定 (6) 第三节吸收剂的选择 (6) 第四节操作温度与压力的确定 (7) 第二章填料的类型与选择 (7) 第一节填料的类型 (7) 第二节填料的选择 (9) 第三章填料塔工艺尺寸 (10) 第一节基础物性数据 (10) 第二节物料衡算 (11) 第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 第四节填料层压降的计算 (16) 第四章辅助设备的设计与计算 (16) 第一节液体分布器的简要设计 (16) 第二节支承板的选用 (17) 第三节管子、泵及风机的选用 (18) 第五章塔体附件设计 (20) 第一节塔的支座 (20) 第二节其他附件 (20)

第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。一般而论，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，故工业上应用较为广泛。２、填料塔填料塔是最常用的气液传质设备之一，它广泛应用于蒸馏、吸收、解吸、汽提、萃取、化学交换、洗涤和热交换等过程。几年来，由于填料塔研究工作已日益深入，填料结构的形式不断更新，填料性能也得到了迅速的提高。金属鞍环，改型鲍尔环及波纹填料等大通量、低压力降、高效率填料的开发，使大型填料塔不断地出现，并已推广到大型汽—液系统操作中，尤其是孔板波纹填料，由于具有较好的综合性能，使其不仅在大规模生产中被采用，且由于其在许多方面优于各种塔盘而越来越得到人们的重视，在某些领域中，有取代板式塔的趋势。近年来，在蒸馏和吸收领域中，最突出的变化是新型填料，特别是规整填料在大直径

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 3.1 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 =0.5~0.85 贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式，即： 2213lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ???????=A-K 141V 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 /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）= 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 =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75；取u=0.7 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 0.75998.20.7850.8 L 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。 3.2 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

工艺尺寸链计算的基本公式[13P][521KB]

工艺尺寸链计算的基本公式来源：作者：发布时间：2007-08-03 工艺尺寸链的计算方法有两种：极值法和概率法。目前生产中多采用极值法计算，下面仅介绍极值法计算的基本公式，概率法将在装配尺寸链中介绍。图 3-82 为尺寸链中各种尺寸和偏差的关系，表 3-18 列出了尺寸链计算中所用的符号。 1 ．封闭环基本尺寸式中 n ——增环数目； m ——组成环数目。 2 ．封闭环的中间偏差

式中Δ0——封闭环中间偏差； ——第 i 组成增环的中间偏差 ; ——第 i 组成减环的中间偏差。中间偏差是指上偏差与下偏差的平均值： 3 ．封闭环公差 4 ．封闭环极限偏差上偏差下偏差 5 ．封闭环极限尺寸最大极限尺寸 A 0max=A 0+ES 0 （ 3-27 ）最小极限尺寸 A 0min=A 0+EI 0 （ 3-28 ）6 ．组成环平均公差 7 ．组成环极限偏差上偏差

下偏差 8 ．组成环极限尺寸最大极限尺寸 A imax=A i+ES I （ 3-32 ）最小极限尺寸 A imin=A i+EI I （ 3-33 ）工序尺寸及公差的确定方法及示例工序尺寸及其公差的确定与加工余量大小，工序尺寸标注方法及定位基准的选择和变换有密切的关系。下面阐述几种常见情况的工序尺寸及其公差的确定方法。（一）从同一基准对同一表面多次加工时工序尺寸及公差的确定属于这种情况的有内外圆柱面和某些平面加工，计算时只需考虑各工序的余量和该种加工方法所能达到的经济精度，其计算顺序是从最后一道工序开始向前推算，计算步骤为： 1 ．确定各工序余量和毛坯总余量。 2 ．确定各工序尺寸公差及表面粗糙度。最终工序尺寸公差等于设计公差，表面粗糙度为设计表面粗糙度。其它工序公差和表面粗糙度按此工序加工方法的经济精度和经济粗糙度确定。 3 ．求工序基本尺寸。从零件图的设计尺寸开始，一直往前推算到毛坯尺寸，某工序基本尺寸等于后道工序基本尺寸加上或减去后道工序余量。 4 ．标注工序尺寸公差。最后一道工序按设计尺寸公差标注，其余工序尺寸按“单向入体”原则标注。例如，某法兰盘零件上有一个孔，孔径为，表面粗糙度值为R a0.8 μ m

填料塔计算部分

二基础物性参数的确定 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，2 气相物性参数设计压力：101.3kPa ,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 ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 2/cm s ，根据关系式换算出20C ?时的空气中的扩散系数： 33 2 2 0002 2 293.150.171273.150.189/0.06804/V P T D D P T cm s m h ??????==?? ? ? ??????? == 混合气体的平均摩尔质量为 m i 0.05170.982929.27V i M y M ==?+?=∑ 混合气体的平均密度为 3 m 101.329.27 1.2178.314293.15 V V m P M kg m R T ρ?= = =? 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

51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=??=? 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 76.3a E kP = 相平衡常数 76.30.7532 101.3 E m P = == 溶解度系数 3 s 998.20.726076.318.02 L H km ol kPa m EM ρ= = =?? 4 物料衡算进塔气相摩尔比 1= 11 0.050.05263110.05 y Y y = =-- 出塔气相摩尔比 3 21(1)0.05263(10.98) 1.05310 A Y Y ?-=-=-=? 混合气体流量 33 0.1013(273.1520) 16.10100.1013273.15V N Q Q m h ? ?+==?? 惰性气体摩尔流量 273.15(10.05)636.1622.4 273.1520 V Q V km ol h = ? -=+ 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： 1212 L Y Y V Y m X -??= ? -?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X = m in 0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -?? == ? ?? 取操作液气比为 m in 1.4L L V V ?? = ??? 1.40.7381 1.0333L V =?= 1.0333636.16657.34L kmol h =?=

填料塔的计算.doc

一、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 1．2装置流程的确定 1．3填料的类型与选择 1．4操作温度与压力的确定 45℃常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 2．1基础物性数据 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质量分数为30%MEA 的物性数据

7.熔根据上式计算如下：混合密度是：1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3 ②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm = y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347 混合气体的平均密度ρvm = =??=301 314.805 .333.101RT PMvm 101.6*20.347/（8.314*323）=0.769kg/m 3 混合气体粘度近似取空气粘度，手册28℃空气粘度为

μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m ?h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数：在水中亨利系数E=2.6?105kPa 相平衡常数为m=1.25596 .101106.25 =?= P E 溶解度系数为H=)/(1013.218 106.22.9973 45 kPa m kmol E M s ??=??= -ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/（1-0.133）= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即 2 121min /X m Y Y Y ）V L （ --= 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 2 121min /X m Y Y Y ）V L （ --==（0.153403-0.00767）/（0.1534/1.78）=1.78 取操作液气比（？）为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581

填料塔计算部分 (2)

二基础物性参数的确定由手册查得，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 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=2601m - 取0.80.8 2.360 1.888/F u u m s ==?=

由 1.737 D===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： 2000 808 25 D d ==>（在允许范围之内）液体喷淋密度校核： max D 取8 h 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，1 176 P 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=441.45Pa/m

填料层压降为 ?=441.45?4.0=1765.80Pa P 6液体分布器的简要设计 6.1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。 6.2分布点密度计算按Eckert建议值，1200 m，由于该塔喷淋密度较小，设计区分喷淋D≥时，喷淋点密度为42点/2 点密度为90点/2 m。槽宽度为

填料塔工艺尺寸的计算

填料塔工艺尺寸的计算 Document number：NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT

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 18 V L V L w w ρρ???? ? ??? ?? （3-1）即：1124 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 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 22*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)

填料塔计算部分

填料塔计算部分 This manuscript was revised by the office on December 10, 2020.

二基础物性参数的确定 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，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： 3 32 2 00022293.150.171273.150.189/0.06804/V P T D D P T cm s m h ?????? ==?? ? ? ??????? == 混合气体的平均摩尔质量为 m i 0.05170.982929.27V i M y M ==?+?=∑ 混合气体的平均密度为 3m 101.329.27 1.2178.314293.15 V Vm PM kg m RT ρ?===? 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 51.81100.065()V Pa s kg m h μ-=??=? 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 76.3a E kP = 相平衡常数 76.30.7532101.3 E m P === 溶解度系数 3s 998.2 0.726076.318.02 L H kmol kPa m EM ρ= = =?? 4 物料衡算进塔气相摩尔比 1= 110.05 0.05263110.05 y Y y ==-- 出塔气相摩尔比 321(1)0.05263(10.98) 1.05310A Y Y ?-=-=-=? 混合气体流量 330.1013(273.1520) 16.10100.1013273.15 V N Q Q m h ? ?+==?? 惰性气体摩尔流量 273.15(10.05)636.1622.4273.1520 V Q V kmol h =?-=+ 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： 1212 L Y Y V Y m X -??= ? -?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成 20X = min 0.052630.0010530.73810.052630.7532L V -??== ??? 取操作液气比为 min 1.4L L V V ?? = ??? 1.40.7381 1.0333L V =?= 1.0333636.16657.34L kmol h =?= 1212()636.16(0.052630.001053) 0.0499657.34 V Y Y X X L -?-=+==

填料塔计算和设计

填料塔计算和设计 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。二、填料的类型及性能评价填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料；填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；

3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。四、填料塔设计 1.填料的选择填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。（1）填料种类的选择填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值；填料的通量要大：在同样的液体负荷下，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料；填料层的压降要低：填料层压降越低，塔的动力消耗越低，操作费越小；对热敏性物系尤为重要；

吸收塔的工艺计算教程文件

吸收塔的工艺计算

第3章吸收塔的工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据对低浓度吸收过程，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：密度为 3 998.2/L km m ρ= 粘度为 001.0=L μs Pa ?=3.6 kg/(m ·h) 表面张力为 2 72.6/940896/L dyn cm kg h ==σ 查手册得20C 时氨在水中的扩散系数为 921.76110/D m s -=? 3.1.2气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 0.05170.952928.40/Vm i i M y M kg kmol =∑=?+?= 混合气体的平均密度为 3Vm PM 101.32528.4 = 1.161 kg/m 8.314298 Vm RT ρ?= =? 25C 时混合气体流量： )/(2.229215 .27315 .29821003h m =? 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得25C 时空气的黏度为: 5 18.110 0.065/()v pa s kg m h -=??=?μ 由手册查得,25C 时氨在空气中的扩散系数为: 220.236/0.08496/v D cm s m h ==

3.1.3气相平衡数据有手册查得氨气的溶解度系数为 30.725/()H kmol kPa m =? 计算得亨利系数 998.2 76.410.72518.02 L S E kPa HM ρ= = =? 相平衡常数为 76.410.7543101.3 E m P = == 3.2物料衡算进塔气相摩尔比为：05263.005 .0105 .01=-= Y 出塔气相摩尔比为：003158.0)94.01(05263.0)1(12=-?=-=A Y Y ? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：02=X (清水) 惰性气体流量：)/(06.89)05.01(4 .222100 h kmol V =-?= 最小液气比： 7090.007543.0/05263.0003158 .005263.0/)(21212121min =--=--=--=X m Y Y Y X X Y Y V L 取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为： ) /(287.12606.894180.14180 .17090.02)(2min h kmol L V L V L =?==?== 03876.06584 .113) 003158.005263.0(06.89)(211=-?=-= L Y Y V X V ——单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L ——单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s;

填料塔计算部分

二基础物性参数的确定 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， 2 气相物性参数设计压力：101.3kPa ,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 ，101.3kPa 在空气中的扩散系数为0.17 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 5 吸收塔的工艺尺寸计算 5.1 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。 5.2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

填料塔计算和设计

填料塔计算和设计文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）

1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低； 3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。？四、填料塔设计 1.填料的选择填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据

填料塔的简单介绍及其相应计算

目录一、塔设备的概述 (2) 1.1 填料塔 (3) 1.2 板式塔 (4) 1.3填料塔与板式塔的比较 (5) 二、塔设备设计的基本步骤 (6) 三、塔设备的强度和稳定性计算 (6) 3.1塔设备的载荷分析和设计准则 (6) 3.2 质量载荷 (8) 3.3地震载荷 (8) 3.4偏心弯矩 (8) 3.5最大弯矩 (8) 3.6 圆筒轴向应力核核 (9) 3.6.1 圆筒轴向应力 (9) 3.6.2 圆筒稳定校核 (9) 3.6.3 圆筒拉应力校核 (10) 3.7裙座轴向应力校核 (10) 3.7.1 裙座底截面的组合应力 (10) 4.7.2裙座检查孔和较大管线引出孔截面处组合应力 (11) 4.8轴向应力校核条件 (12) 五、心得体会 (13)

一、塔设备的概述塔设备是石油化工、化学工业、石油工业等生产中最重要的设备之一。它可使气（汽）液或液液相之间进行充分接触，达到相际传热及传质的目的。在塔设备中能进行的单元操作有：精馏、吸收、解吸，气体的增湿及冷却等。表1中所示为几个典型的实例。表1 塔设备的投资及重量在过程设备中所占的比例实现气（汽）—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际传质和传热的目的。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、介吸、萃取、气体的洗涤、增湿及冷却等单元操作中，它的操作性能好坏，对整个装置性能好坏、对整个装置的生产，产品产量、质量、成本以及环境保护、“三废”处理等都有较大的影响。因此对设备的研究一直是工程界所关注的热点。随着石油、化工的发展，塔设备的合理造型及设计将越来越受到关注和重视。为了使塔设备能更有效、更经济的运行，除了要求它满足特定的工艺条件，还应满足以下基本要求。 ①满足特定的工艺条件； ②气—液两相能充分接触，相际传热面积大； ③生产能力大，即气、液处理量大； ④操作稳定，操作弹性大，对工作负荷的波动不敏感； ⑤结构简单、制造、安装、维修方便，设备投资及操作成本低； ⑥耐腐蚀，不易堵塞。为了便于研究和比较,人们从不同的角度对塔设备进行分类。按单元操作分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔。用以实现蒸馏和吸收两种分离操作的塔设备分别称为蒸馏塔和吸收塔。这类塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会,使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行,还要能够使接触之后的气、液两相及时分开,互不夹带。也有按形成相际接触面的方式和按塔釜型式分类的;但是,最常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填

填料塔计算和设计

1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低； 3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。四、填料塔设计 1.填料的选择填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。（1）填料种类的选择填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值；

填料塔流体力学计算软件用户手册

3S技术系列中华人民共和国版权局注册软件即输 S ynchronous Input 计算机软件著作权登记号：2013SR007732 即算 S ynchronous Calculation 即见S ynchronous Display 精度速度效率效益填料塔流体力学计算软件 2013.07.25.17 版 Weiwei Packing Ratting Version 2013.07.25.17 用户手册 WPR? Manual 维维计算机技术有限责任公司 Weiwei Computer Technology Co.,Ltd. https://www.360docs.net/doc/1916577025.html, Email:htcsoft@https://www.360docs.net/doc/1916577025.html,

序言蒸馏技术是分离液体混合物的最常用方法，也是有效方法之一。填料塔是具体实现蒸馏操作常用的设备。根据装填的填料不同，填料塔分为散堆填料塔和规整填料塔两大类。由于填料塔的广泛应用，其流体力学计算是科学家和工程师最常遇到的繁琐的计算问题。散堆填料出现较早，对它的研究比规整填料充分的多。但是因为规整填料的独特优点，近20年来中国科学家和产业界对于规整填料的研究异常活跃，并且创造了一些工业奇迹。直径高达8米以上的规整填料塔已经在正常运行中，充分展示了规整填料的潜力。即使这样，规整填料塔仍然年轻，对于它的计算理论还不很成熟，手工计算非常困难繁琐，实用的计算软件寥寥无几。客观地说，在我国，设计院、生产厂家乃至最终用户，在填料塔的流体力学和传质方面的计算上，计算的误差或者错误比较严重，非常粗略的估计充斥着设计行业。正常开车常常用很高的富裕度作为保证。填料塔流体力学计算软件（WPR）正是在此背景下诞生的。 WPR分为两个子模块：散对填料塔流体力学及传质计算（RPCD）和波纹规整填料塔流体力学及传质计算（SWPC）。 WPR使用的计算模型，是目前为止最新、最稳健的数学模型。吸收了多次国际学术会议的成果报告和专业组织的相关研究成果。流体阻力计算使用了比较严格的数学模型，严格的数值方法求解；传质系数使用了中国学者的修正模型。在WPR发布之前，由专家进行了半年的工程设计测试，并经过了开发者大量的工业实际考核。 WPR界面友好、操作方便、报表完整，并且报表能够输出为Excel文件；WPR支持Windows 98/me/2000/XP/2003，将随着Windows的升级而升级。 WPR版本历史如下：日期完整版本号简易版本号说明 2006-01-01 V2006.01.01.10 V1.0 工程设计公司测试 2006-06-16 V2006.06.16.11 V1.1 首次公开发行 2006-09-22 V2006.09.22.12 V1.2 公开发行 2006-11-01 V2006.11.01.13 V1.3 优化算法、增添历史文件记录2006-12-01 V2006.12.01.14 V1.4 增添项目文件关联，操作性能图2007-01-01 V2007.01.01.15 V1.5 增强稳定性 2008-08-08 V2008.08.01.16 V1.6 增加Hysys接口 2013-07-25 V2013.07.25.17 V1.7 OS兼容性更新

填料塔工艺尺寸的计算样本

第三节填料塔工艺尺寸计算填料塔工艺尺寸计算涉及塔径计算、填料能高度计算及分段 3.1 塔径计算 1. 空塔气速拟定——泛点气速法对于散装填料，其泛点率经验值u/u f =0.5~0.85 贝恩（Bain ）—霍根（Hougen ）关联式，即： 2213lg V F L L u a g ρμερ?? ?????? ? ???????=A-K 1418 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 ?????? =- ? ? ??????? 因此：2 F u /9.81（100/0.9173）（1.1836/998.2）=0. UF=3.m/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 =5358.89572㎏/h W V =7056.6kg/h A=0.0942； K=1.75；取u=0.7 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 3.31740.83463.9746 F u u == 则 F u u 在容许范畴内 2. 依照填料规格校核：D/d=800/50=16依照表3-1符合 3. 液体喷淋密度校核： (1) 填料塔液体喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体喷淋量。 (2) 最小润湿速率是指在塔截面上，单位长度填料周边最小液体体积流量。对于直径不超过75mm 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 0.75998.20.7850.8 L L w U D ρ= ==>=???? （3-4）通过以上校验，填料塔直径设计为D=800mm 合理。 3.2 填料层高度计算及分段 *110.049850.75320.03755Y mX ==?= （3-5） *220Y mX == （3-6） 3.2.1 传质单元数计算用对数平均推动力法求传质单元数

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 3.1塔径的计算 1. 空塔气速的确定——泛点气速法 W=5358.89572 kg /h W V =7056.6kg/h A=0.0942; K=1.75 ; 取 u=0.7 u F =2.78220m/s 则乂在允许范围内 U F 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不超过75mn !勺散装填料，可取最小润湿速率 L w i 为0.08m 3/m h 7 w min 对于散装填料，其泛点率的经验值 u/u f =0.5~0.85 贝恩(Bain )—霍根(Houger ) 关联式，即: ig 2 U F a 1 g =A-K 巴 W/ (3-1 ) 1 即：lg [仝(単)輕 10.2] 0.0942 1.75 3202昱 4 9.81 0.9173 998.2 4734.4 2 U F 1.1836 998.2 所以：u F /9.81 ( 100/0.917 3)( 1.1836/998.2)=0.246053756 UF=3.974574742m/s 其中: U f ----- 泛点气速，m/s; 重力加速度, 9.81m/s D 圆整塔径后D=0.8m 1.泛点速率校核：u 0.7631 (3-2) 6000 2 0.785 0.8 3600 3.3174 m/s 对于直径 4 6000 3.14 2.7820 3600