南华大学机械工程学院毕业设计
??u?lg??g??3???2FgL??0.2L??L?4????A?1.75??????G????11gL?8? ??
式中 uf—泛点空塔气速，m/s; G—重力加速度，m/s2; a/?3—干填料因子，m-1;
?g,?L—气相，液相密度，kg/m; ?L—液相黏度，cP;
L,G—液相，气相流量 kg/h； A—常数，见表1-2； ?—填料空隙率；
表2.1.2
3
由已知得，g=9.81 kg/s2, a/?3=294m-1, ?g=1.12 kg/m3 , ?L=992.2 kg/m3
?L=90×10Pa·s , L=17206.2 kg/h , G=10138.5 kg/h
-6
填顶气体的质量流量 WV=Vv·Mm,2=352.4×28.77=10138.5 kg/h ; 吸收剂是纯水，其质量流量为
WL=LMHO=955.9×18=17206.2 kg/h 。
2 代入数据得：
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12F1?u?1.12?17206.2?4?1.12?80.2??lg??131??0.09??0.10?1.75???? 9.81992.210138.5992.2??????解得 uF=4.3 m/s .
1.3塔径的估算
按经验，适宜空塔气速u为泛点气速uF的50%～80%， 取60%
60%uF=0.6×4.3=2.6m/s 塔径D＝
4Vs?u=
4?100003.14?2.6?3600=1.17m .
圆整后塔径取1200mm . 核算空塔气速 u=符合要求。
4Vs?D2=
4?100003.14?3600?1.22=2.45m/s=56%uF
1.4液体喷淋密度的验算
LK0.785D2U=
式中U — 液体喷淋密度，m3/(m2·h) ; LK — 液体喷淋质量， m3/h ; D — 塔料塔直径， m ;
为使填料能获得良好的湿润，塔内液体喷淋密度应不低于某一极限值，此极限值称为最小喷淋密度，以Umin表示。
对于散装填料，其最小喷淋密度通常采用下式计算，即 Umin=(Lw)min·at
式中 Umin — 最小喷淋密度，m3/(m2·h) ; (Lw)min — 最小湿润速率，m3/(m·h) ; At — 塔料的总比表面积，m2/m3 ;
对于直径不超过75mm的散装填料，最小湿注速率(Lw)min为0.08m/(m·h)
3
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则Umin=0.08×112.3=8.984 m3/(m·h) 而Lh=
17206.2992=17.34 m3/h ;
Lh0.785D2 实际液体喷淋密度U＝=
17.340.785?1.22=15.4 m3/(m·h)>Umin;
故满足最小喷淋密度的要求。
1.5填料层高度的计算：、
Z＝HOGNOG＝
VKY?a?Y1dYY?Y?Y2 ；
传质单元高度的计算 V＝350.4 kmol/h ; KY?=200 kmol/(m3·h) ; 所以传质单元高度Hog=
VKY??=
350.4200??4=1.55 m ;
2??1.2?1.5.1传质单元数的计算
根据（X1,Y1）和（X2，Y2）在图中作操作线，从图读出若干塔截面上的推动力 （Y－Y?），并算出相应的
1Y?Y?，其结果列于下表 表1.5.1
Y Y× Y－Y× 1Y?Y? 0.0056 0 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 0.07 0.08 0.0056 180 0.0015 0.0085 117.6 0.004 0.0016 62.5 0.008 0.0215 46.5 0.013 0.027 37.0 0.021 0.029 34.5 0.027 0.033 30.3 0.036 0.034 29.4 0.047 0.033 30.3 第 8 页 共 63 页
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0.09 0.10 0.059 0.031 32.2 0.075 0.025 40.0 0.111 0.0915 0.0915 51.3 标绘Y与
1Y?Y?1Y?Y?的关系曲线，如图1.5.1所示。此关系曲线与Y＝Y1，Y＝Y2和
＝0之间的面积为积分值。
单元面积＝0.005X10＝0.05面积单元数＝96积分面积气相摩尔比浓度Y
图1.5.1，图解积分法求传质单元数
由图知该面积为4.8，即NOG＝4.8 。 故得填料层高度为
Z＝HOGNOG＝1.55×4.8＝7.44 m 。
根据经验公式，填料层的设计高度一般为Z’=(1.2～1.5)Z 式中 Z’— 设计时的填料高度 ； Z — 工艺计算得到的高度 ； 因此 Z’＝1.2Z＝1.2×7.44＝8.9 m
所以取填料层高度为9 m 。
1.5.2填料层的分段
液体沿填料层下流时，有逐渐向塔壁方向集中的趋势，形成壁流效应。壁流效应造成填料层气液分布不均匀，使传质效率降低。因此，设计中，每隔一定的
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填料层高度，需要设计液体收集分布器，即将填料层分段。
对于散装填料，一般推荐高度见表，表中的h/D为分段后高度与塔径比，hmax
为允许的最大填料层高度
散装填料分段高度推荐值
表2.1.2
填料类型 h/D Hmax/m 拉西环 矩鞍环 25 5～8 ?4 ?6 ?6 ?6 ?6 鲍尔环 5～10 阶梯环 8～15 环矩鞍 5～15
取每段填料层高度为4.5m，分两段。
1.5.3填料层压降的计算
查表得填料因子?＝130 m-1 ； 液相密度校正系数 ?＝操作空塔速度 u=
1?W?L＝
1000992.2＝1 ；
100003600?0.785?1.22=2.45 m/s ；
1L??横坐标 ?G???gL?17206.2?1.12?2?＝???＝0.058 ； ?10138.5992.2???22uF????g?纵坐标
g???L?????0.2L＝
2.45?130?19.8?0.001129??0.09?0.2
＝0.022 （计算纵坐标时用u代替uF） 由Eckert压降通用关联图查知
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