化工原理填料塔

1、LOGO 3.3.1 3.3.1 填料塔的结构与特点填料塔的结构与特点3.3.2 3.3.2 填料填料3.3.3 3.3.3 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能3.3.4 3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算3.3.5 3.3.5 填料塔附件填料塔附件3.3 填料塔填料塔 3.3.1 填料塔的结构与特点填料塔的结构与特点 1 1 结构结构3.3.1 填料塔的结构与特点填料塔的结构与特点3.3.1 填料塔的结构与特点填料塔的结构与特点3.3.1 填料塔的结构与特点填料塔的结构与特点2 2 特点特点 结构简单，生产能力大结构简单，生产能力大 分离效率高，持液量小分离效率高，持液量小 操作弹性

2、大，压降低操作弹性大，压降低 可处理腐蚀性物料可处理腐蚀性物料 特别适用于真空精馏特别适用于真空精馏 造价高造价高 不易处理含有悬浮物的原料，易聚合的物料不易处理含有悬浮物的原料，易聚合的物料 不适宜有侧线出料的场合不适宜有侧线出料的场合3.3.2 填料填料1 1 填料特性填料特性 （1 1）比表面积）比表面积 （2 2）空隙率）空隙率 （3 3）填料因子）填料因子/ / 3 3 干填料因子，湿填料因子干填料因子，湿填料因子 选择填料的原则选择填料的原则 比表面积要大，空隙率要大，润湿比表面积要大，空隙率要大，润湿 、 性能要好，质量轻，造价低，足够的力学强度性能要好，质量轻，造价低，足够的力

3、学强度3.3.2 填料填料2 2 填料类型填料类型 1 1）分类）分类 （1 1）按结构）按结构 实体填料：环形、鞍形、栅板、波纹板实体填料：环形、鞍形、栅板、波纹板 网体填料：鞍形网、网、波纹网网体填料：鞍形网、网、波纹网 （2 2）按装填方法）按装填方法 乱堆填料乱堆填料 整砌填料整砌填料 2 2）散装填料）散装填料 3 3）规整填料）规整填料3.3.2 填料填料v拉西环，鲍尔环，阶梯环，弧鞍，矩鞍，波纹板及网拉西环，鲍尔环，阶梯环，弧鞍，矩鞍，波纹板及网3.3.2 填料填料 4 4）填料材料）填料材料 陶瓷，金属，塑料陶瓷，金属，塑料 5 5）填料因子）填料因子 与填料的类型、尺寸、材质

4、、装填方式有关与填料的类型、尺寸、材质、装填方式有关 与气、液物性，操作条件有关与气、液物性，操作条件有关3 3 填料的选择填料的选择 种类、规格、材质种类、规格、材质 分离要求，物料性质，填料性质分离要求，物料性质，填料性质3.3.3 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能1 1 填料层的持液量填料层的持液量 概念：一定操作条件，单位体积填料层内在填料表面和填概念：一定操作条件，单位体积填料层内在填料表面和填料空隙中积存的液体量，料空隙中积存的液体量，m3m3液体液体/ /m3m3填料填料 静持液量：取决于填料和液体特性静持液量：取决于填料和液体特性 动持液量：取决于填料和液体特性以及气液

5、负荷动持液量：取决于填料和液体特性以及气液负荷 要求：适当的持液量对操作与传质有利，过大的持液量导要求：适当的持液量对操作与传质有利，过大的持液量导致压强降增大，生产能力降低致压强降增大，生产能力降低 持液量由实验测定或者由经验公式估算持液量由实验测定或者由经验公式估算tscHHH3.3.3 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能2 2 气体通过填料层的压强降气体通过填料层的压强降 决定了塔的动力消耗，是塔设计的重要参数决定了塔的动力消耗，是塔设计的重要参数 以单位高度填料层压强降与空塔气速的关系表示以单位高度填料层压强降与空塔气速的关系表示 干填料干填料 湿填料湿填料 载点载点 泛点泛点

6、恒持液量区恒持液量区 载液区载液区 液泛区液泛区 操作范围：载点气速与泛点气速之间操作范围：载点气速与泛点气速之间 不同填料不同喷淋量的曲线形状基本相同不同填料不同喷淋量的曲线形状基本相同3.3.3 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能3 3 液泛液泛 在泛点气速下，液体被气流大量带出塔顶的现象在泛点气速下，液体被气流大量带出塔顶的现象 适宜气速根据泛点气速确定适宜气速根据泛点气速确定 影响泛点气速的因素：填料特性、流体物性、液气比影响泛点气速的因素：填料特性、流体物性、液气比 等等（1 1）填料特性）填料特性 比表面积，空隙率，几何形状，反映在填料因子上比表面积，空隙率，几何形状，反映在

7、填料因子上（2 2）流体物性）流体物性 气体密度，液体粘度，液体密度气体密度，液体粘度，液体密度（3 3）液气比）液气比 液气比大，持液量大，空隙率小，泛点气速低液气比大，持液量大，空隙率小，泛点气速低 泛点气速的确定泛点气速的确定 埃克特通用关联图埃克特通用关联图3.3.3 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能220.20.2maxVVLLLLuuggmm或12VLVL3.3.3 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能4 4 填料的润湿性能和液体喷淋密度填料的润湿性能和液体喷淋密度 润湿性能与传质效率密切相关润湿性能与传质效率密切相关 影响因素：填料材质、表面形状、装填方法影响因素：填

8、料材质、表面形状、装填方法 最小喷淋密度：单位时间，单位塔截面上喷淋的液体体最小喷淋密度：单位时间，单位塔截面上喷淋的液体体积积 （LWLW）minmin：最小润湿速率最小润湿速率 小于小于7575mmmm的填料（的填料（LWLW）min0.08m3/(m.h)min0.08m3/(m.h) 大于大于7575mmmm的填料（的填料（LWLW）minmin0.12m3/(m.h)0.12m3/(m.h) 实际喷淋密度应大于最小喷淋密度实际喷淋密度应大于最小喷淋密度 措施：增大回流比，液体再循环，减小塔径，适当增加措施：增大回流比，液体再循环，减小塔径，适当增加填料层高度填料层高度3.3.4 填料

9、塔的计算填料塔的计算()max0.5 0.85uu1 1 塔径塔径4sVD3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算2 2 填料层的有效高度填料层的有效高度 1 1）传质单元法）传质单元法 填料层高度传质单元高度传质单元数填料层高度传质单元高度传质单元数 2 2）等板高度法）等板高度法 与一层理论板传质作用相当的填料层高度与一层理论板传质作用相当的填料层高度 填料、物性、操作条件、设备尺寸填料、物性、操作条件、设备尺寸 实验测定，经验数据，经验公式实验测定，经验数据，经验公式 填料层高度等板高度理论板数填料层高度等板高度理论板数 3 3）修正）修正3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算4)4)填料层的

10、分段填料层的分段 (1) (1)散装填料散装填料 表表3 38 8 （2 2）规整填料）规整填料 计算公式计算公式 表表3 39 3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算例例3 33 3 某矿石焙烧炉送出的气体冷却到某矿石焙烧炉送出的气体冷却到2020C C后送入填料吸后送入填料吸收塔中，用清水洗涤以除去其中的收塔中，用清水洗涤以除去其中的SO2SO2。 SO2 SO2的体积分数为的体积分数为0.060.06，要求吸收率，要求吸收率A A9898。已知吸收塔内绝对压强为已知吸收塔内绝对压强为101.33101.33kPakPa，入塔的炉气体积流量为入塔的炉气体积流量为10001000m3/hm3/

11、h，炉气的平均摩炉气的平均摩尔质量为尔质量为32.1632.16kg/kmolkg/kmol，洗涤水耗用量为洗涤水耗用量为2260022600kg/hkg/h。吸收塔吸收塔采用采用2525mmmm25mm25mm1.2mm1.2mm的塑料鲍尔环以乱堆方式充填。试计的塑料鲍尔环以乱堆方式充填。试计算塔径和填料层高度，并核算总压强降。算塔径和填料层高度，并核算总压强降。（1 1）塔径）塔径100027332.161338/22.427320Vwkg 3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算13381.338/1000Vkg h31000/Lkg m0.50.522600 1.3380.61813381

12、000VLVLww0.22max0.035VLLug mmax0.20.20.0350.035 9.81 10000.949/285 1 1.338 1LVLgum s m 13381.338/1000Vkg h31000/Lkg m0.50.522600 1.3380.61813381000VLVLww13381.338/1000Vkg h31000/Lkg m0.22max0.035VLLug m0.50.522600 1.3380.61813381000VLVLww13381.338/1000Vkg h31000/Lkg mmax0.20.20.0350.035 9.81 10000.9

13、49/285 1 1.338 1LVLgum s m 0.22max0.035VLLug m0.50.522600 1.3380.61813381000VLVLww13381.338/1000Vkg h31000/Lkg m13381.338/1000Vkg h31000/Lkg m0.50.522600 1.3380.61813381000VLVLww13381.338/1000Vkg h31000/Lkg m0.22max0.035VLLug m0.50.522600 1.3380.61813381000VLVLww13381.338/1000Vkg h31000/Lkg mmax0.20

14、.20.0350.035 9.81 10000.949/285 1 1.338 1LVLgum s m 0.22max0.035VLLug m0.50.522600 1.3380.61813381000VLVLww13381.338/1000Vkg h31000/Lkg 3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算max0.70.7 0.949 0.6643 /uum s41000 / 36000.730.6643Dm0.80Dm()22410000.553/36000.84SVumsDmax0.553100%58.3%0.949u umax0.70.7 0.949 0.6643 /uum s4100

15、0 / 36000.730.6643Dm0.80Dmmax0.70.7 0.949 0.6643 /uum s41000 / 36000.730.6643Dm()22410000.553/36000.84SVumsD0.80Dmmax0.70.7 0.949 0.6643 /uum s41000 / 36000.730.6643Dmmax0.553100%58.3%0.949u u()22410000.553/36000.84SVumsD0.80Dmmax0.70.7 0.949 0.6643 /uum s41000 / 36000.730.6643D3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算()2

16、32min226000.845/()()10004UmmhUv（2 2）填料层高度）填料层高度()10002731 0.0639.1/22.4273 20Vkmol h22600 /181256/Lkmolh2220.80.502744DmW /26.439.1/12560.822SmVL3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算()*121*221111AAYYYYYY()()/39.1/ 146 0.50270.533OGYHVK aW ()()*12*22111ln 1ln 1 0.8220.82212.7811 0.8221 0.98O GY YNSSSY Y0.533 12.786.812

17、OGOGZHNm1.31.36.8128.86ZZm ()*121*221111AAYYYYYY()()/39.1/ 146 0.50270.533OGYHVK aW ()()*12*22111ln 1ln 1 0.8220.82212.7811 0.8221 0.98O GY YNSSSY Y()*121*221111AAYYYYYY()()/39.1/ 146 0.50270.533OGYHVK aW 0.533 12.786.812OGOGZHNm()()*12*22111ln 1ln 1 0.8220.82212.7811 0.8221 0.98O GY YNSSSY Y()*121*

18、221111AAYYYYYY()()/39.1/ 146 0.50270.533OGYHVK aW 1.31.36.8128.86ZZm 0.533 12.786.812OGOGZHNm()()*12*22111ln 1ln 1 0.8220.82212.7811 0.8221 0.98O GY YNSSSY Y()*121*221111AAYYYYYY()()/39.1/ 146 0.50270.533OGYHVK aW 3.3.4 填料塔的计算填料塔的计算()0.2220.5830.0350.01190.012VLLug m0.50.618VLVLww220/pPamZ（3 3）填料层的压强降）填料层的压强降92201980pPa()0.2220.5830.0350.01190.012VLLug m0.50.618VLVLww220/pPamZ()0.2220.5830.0350.01190.012VLLug m0.50.618VLVLww92201980pPa220/pPam