塔内件设计-培训讲义剖析.ppt

填料塔塔径与塔高的计算 塔径 填料塔的直径可根据圆形管道内的流量公式计算 式中：Vs —— 操作条件下气体体积流量，m3/s； u —— 操作条件下的空塔气速，m/s。 一般取 u = (0.5~0.8) uf 。 对一定气体负荷，塔径计算关键在于空塔泛点气速的求取。当缺乏实测数据时，泛点气速 uf 可用埃克特(Eckert)压降关联图估算。一般填料塔的操作气速大致在 0.2~1.0 m/s。 按上式算出的塔径，应按压力容器公称直径进行圆整，如圆整为600、800、1000、1200 mm 等。 塔径 验算液体喷淋密度，以确保填料能得到充分的润湿。填料塔的液体最小喷淋密度与填料的比表面积 a 有关，其关系为： 式中：Umin —— 最小喷淋密度，m3/(m2?s)； (Lw)min —— 最小润湿速率，m3/(m?s)。 最小润湿速率：在塔横截面上，单位长度的填料周边上润湿填料所需最少液体的体积流量。 直径75mm 的拉西环及其它填料， (Lw)min= 0.08 m3/(m?h)； 直径75mm 的环形填料，(Lw)min= 0.12 m3/(m?h)。 实际喷淋密度应大于最小喷淋密度。若不能满足此条件，可采用增大回流比或液体再循环等方法加大塔内液体流量，或适当提高气速，减小塔径等。 塔高 取决于所需的填料层高度及塔内附属构件所需的高度。 附属构件(如气液分布装置，除沫器及液体再分布器等)的高度要由所选的类型和计算的尺寸来确定。 填料层的高度通常采用传质单元法 (第9章吸收计算) 或等板高度法进行计算。 等板高度(HETP)：与一层理论塔板的分离效果相当的填料层高度。等板高度的大小，表明填料效率的高低。 等板高度一般由实验测定，或取生产设备的经验数据。 若完成分离任务所需的理论板数为 N，则填料层高度 Z 为 默奇 (Murch) 等板高度经验公式 GG —— 气体的空塔质量速度，kg/(m2?h)； ? —— 相对挥发度； D —— 塔径，m； ?L —— 液体粘度，mPa?s； Z —— 填料层高度，m； ?L —— 液体的密度，kg/m3； c1, c2, c3 —— 常数，取决于填料类型及尺寸。 适用范围： (1) 常压操作，操作气速为泛点气速的25~85%； (2) 高回流比操作； (3) ? 值不大于3的碳氢化合物蒸馏系统； (4) 填料层高度为0.9~3.0m，塔径为0.5~0.75m，填料尺寸不大于塔径的1/8。 默奇 (Murch) 等板高度经验公式 默奇（Murch）等板高度经验公式中的常数 填料类型 尺寸mm c1 c2 c3 ? 陶瓷拉西环 9 1.36×104 -0.37 1.24 12.5 4.48×104 -0.24 1.24 25 2.39×103 -0.10 1.24 ?弧鞍 50 1.5×103 0 1.24 12.5 2.55×104 -0.45 1.11 25 2.11×103 -0.14 1.11 填料塔的附属结构 填料支承板（Packing support er ） 主要包括：填料支承装置、液体分布及再分布装置、气体进口分布装置及出口除沫装置等。 附属结构的选型、设计、安装是否正确合理，对填料塔的操作和传质分离效果都会有直接影响，应给予足够的重视。 用以支承填料的部件。它应具有： (1) 足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液泛状态下持液的重量。 (2) 足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔面积应尽可能不小于填料层的自由截面积。开孔率过小可导致液泛提前发生。一般开孔率在 70% 以上。 常用的支承板有栅板、升气管式和气体喷射式等类型。 填料支承板（Packing support plate ） 栅板 (support grid)：优点是结构简单，造价低；缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。 填料支承板（Packing support plate ） 气体喷射式 (multibeam packing support plate)： 具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由波形的侧面开孔射入填料层。 床层限位圈和填料压板 (Bed limiter) 填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。 规整填料一般不会发生流化，但在大塔中，分块组装的填料会移动，因此也必需安装由平行扁钢构造的填料限制圈。 液体分布器（Liquid distributor）