填料塔设计
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填料塔
- 填料塔
| 填料塔设计 | |||||||||||||
| 设计: | 塔编号 | : | |||||||||||
| 校核: | 项目编号 | : | |||||||||||
| 日期: | 客户 | : | |||||||||||
| 工程项目 | : | ||||||||||||
| # | 参数输入 | 介质 | : | HCL Vap. | |||||||||
| 填料类型Packing type | = | Intallox Saddles | |||||||||||
| 填料尺寸Packing size | = | 25 | mm | ||||||||||
| 填料材质Packing MOC | = | 304 | |||||||||||
| 压损Gas pr. Drop / m bed | = | 15 | mmWC / m packing height | = | 147.1 | (Pa)/m | |||||||
| 填料总高Total packing height | = | 3.2 | m (including all packed beds) | ||||||||||
| 流体参数 | |||||||||||||
| 气相质量流率 | = | 0 | kg/h | OR | 3000 | m3/h | |||||||
| = | 0.0000 | kg/s |
=
|
0.833333 | m3/s | ||||||||
| 气相进口压力 | = | 1.0000 | atm | ||||||||||
| 气相进口温度 | = | 30.00 | oC | = | 303.00 | oK | |||||||
| 气相摩尔质量 | = | 29 | |||||||||||
| 清洗组分 | |||||||||||||
| 组分名字 | = |
甲醇 Vap
|
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| 组分质量流率 | = | 9 | Kg/h | ||||||||||
| 气相体积浓度% | = | 0.2 | % (v/v) | (presumed) / (given by client) / (by process cal.) | |||||||||
| 组分摩尔质量 | = | 34 | |||||||||||
| 吸收液参数 | |||||||||||||
| 吸收液 | = | H2O | |||||||||||
| 液相流率, L | = | 6000 | kg/h | ||||||||||
| = | 1.6667 | kg/s | |||||||||||
| = | 1000 | kg/m3 | Conversion : | ||||||||||
| 粘度, µL | = | 0.0035000 | Ns/m2 | 3.5 | Cp = | 0.00350000 | Ns/m2 | ||||||
| 填料F因子, Fp | = | 21 | m-1 | ||||||||||
| 干填料因子r,Cf | = | 52 | Ref. Table 6.3, Characterstics of Random packings | ||||||||||
| 转换系数, J | = | 1.0 | factor for adequate liquid distribution & irrigation across the bed | ||||||||||
| 计算 | |||||||||||||
| 塔径计算 | |||||||||||||
| 塔底为大流量喷淋,因此塔径由塔釜条件计算。 | |||||||||||||
| 气体密度计算 | |||||||||||||
| 摩尔质量 | = | 29.45 | Kg / Kmol | ||||||||||
| 给定质量流率 kg/h | 给定体积流率m3/h | ||||||||||||
| Gas in = | 0 | Kmol/s | Gas in | = (m3/s) x 273 | x | pr. in atm | x 1 | ||||||
| T in kelvin | 1.0 atm | 22.4 | |||||||||||
| = | (kmol/s) x T in kelvin x 1.0 atm x 22.4 | ||||||||||||
| 273 pr. In atm 1 | = | 0.033519 | Kmol/s | ||||||||||
| = | 0.000000 | m3/s | = | 0.987134 | Kg/s | ||||||||
| 由上述条件选择流率 | |||||||||||||
| 质量流率 | = | 0.9871339 | Kg/s | ||||||||||
| 体积流率 | = | 0.8333333 | m3/s | ||||||||||
| 摩尔流率 | = | 0.033519 | Kmol/s | ||||||||||
| 气相密度 | = | 1.1846 | Kg/m3 | (mass flow rate / vol. Flow rate) | |||||||||
| To find L', G' and Tower c/s area | |||||||||||||
| Assuming essentially complete absorbtion, | |||||||||||||
| 脱除组分质量流率 | = | 0.0023 | Kg/s | (摩尔流率 x 组分浓度 x 组分摩尔质量) | |||||||||
| 液相质量流率L‘ | = | 1.6689 | Kg/s | (输入液相流率+脱除组分流率) | |||||||||
| 0.5 | = | 0.05819 | |||||||||||
| 以 | 0.05819 | 为纵坐标 | 查询 fig.6.34 压损(Gas pr. Drop )为 | 147.1 | (N/m2)/m | ||||||||
| = | 0.04 | (查表) | |||||||||||
| 气相质量流速 G' | = | 0.5 | |||||||||||
| Cf µL0.1 J | |||||||||||||
| = | 1.2657 | Kg / m2.s | |||||||||||
| 塔截面积c/s area | = | 0.7799 | m2 | ( c/s area =质量流率 / G' ) | |||||||||
| 塔径 | = | 0.9965 | m | = | 996.5 | mm | |||||||
| 圆整 | = | 500 | mm | ||||||||||
| 校核塔截面积c/s area | = | 0.1963 | m2 | ||||||||||
| 估算功率需求 | |||||||||||||
| 风机效率 | = | 60 | % | assumed / given | |||||||||
| 压降计算 | |||||||||||||
| 淹塔压降 | = | 470.72 | N/m2 | (pressure drop per m packing x total ht. of packing) | |||||||||
| 干填料压降 | |||||||||||||
| 惰性气体质量流率 | = | 5.0158 | Kg / m2.s | (Gas inlet flow rate - Component removed) / c/s area | |||||||||
| 惰性气体压力 | = | 100854.28 | N/m2 | (subtracting pressure drop across packing) | |||||||||
| 气体密度 | = | gas o/l pr. | |||||||||||
| = | 1.1605 | Kg/m3 | |||||||||||
| CD | = | 96.7 | Ref. Table 6.3, Characterstics of Random packings | ||||||||||
| = | |||||||||||||
| Z | |||||||||||||
| = | 2096.42 | N/m2 | |||||||||||
| 填料压降 | = | 2567.14 | N/m2 | (irrigated packing + dry packing) | |||||||||
| 内构件压力 | = | 25 | mmWC | (packing supports and liquid distributors) | |||||||||
| = | 245.17 | N/m2 | |||||||||||
| 气体流速 | = | 7.5 | m/s | ||||||||||
| 进出口局部损失 | = | 1.5 x Velocity heads | = | 1.5 x (V2 / 2g) | |||||||||
| = | 42.19 | N m / Kg | |||||||||||
| = | 49.97 | N/m2 | (divide by density) | ||||||||||
| 总压降 | = | 2862.28 | N/m2 | (packing + internals + losses) | |||||||||
| 风机输出功率 | = | ||||||||||||
| O/L gas density, Kg/m3 | |||||||||||||
| = | 2429.14 | N .m / s | |||||||||||
| = | 2.43 | kW | |||||||||||
| 电动机功率 | = | 4.05 | kW | (fan power output / motor efficiency) | |||||||||
| = | 5.43 | hp | |||||||||||
| 塔径/水力校核 | |||||||||||||
| 两相流动参数, FLV | = | (L / V) x ( V / L) | |||||||||||
| = | 0.0581 | ||||||||||||
| 压损初值 | 15 | mm H2O /m packing | |||||||||||
| 雾沫夹带分率K4 v/s FLV, | |||||||||||||
| K4 | = | 0.85 | |||||||||||
| 泛点雾沫夹带分率K4 | = | 6.50 | |||||||||||
| Trial % 泛点百分率 | = | ( (K4 / K4 at flooding) ) x 100 | |||||||||||
| = | 36.1620 | ||||||||||||
| 气相质量流速, Vm | = | ||||||||||||
| = | 3.5833 | kg/m2.s | |||||||||||
| 校核塔截面积 c/s area | = | V / Vm | |||||||||||
| (Trial As) | |||||||||||||
| = | 0.2755 | m2 | |||||||||||
| 校核塔径., D | = | 0.5922 | m | D = | |||||||||
| 圆整至标准直径 | |||||||||||||
| D | = | 0.500 | m | ||||||||||
| 塔截面积C/S area, As | = | 0.1963 | m2 |
As =
|
(pi/4) x D2 | ||||||||
| %泛点百分率 | = | 50.7361 | % flooding = Trial % flooding x (Trial As / As) | ||||||||||
| 结论 | |||||||||||||
| 填料塔泛点百分率范围为 50% -- 85%. | |||||||||||||
| 如果要降低泛点百分率, | |||||||||||||
| (i) 选择大尺寸的填料重复上面步骤. | |||||||||||||
| (ii)增加塔径,重复上面步骤. | |||||||||||||
| HETP 预算 | |||||||||||||
| 诺顿关联式: | ln HETP = n - 0.187 ln + 0.213 ln µ | ||||||||||||
| 适用于,液相表面张力>4,<36dyne/cm | |||||||||||||
| 液相粘度,>0.08,<0.83cp | |||||||||||||
| Conversion : | |||||||||||||
| 参数输入 | 0.018 | N/m = | 18 | dyne/cm | |||||||||
| 液相 | |||||||||||||
| 表面张力 | = | 20 | dyne/cm | Norton's Correlation Applicable | |||||||||
| 粘度 | μ | = | 3.5 | cP | Norton's Correlation NOT applicable | ||||||||
| n | = | 1.13080 | |||||||||||
| 计算 | |||||||||||||
| Ln(HETP) | = | 0.8374366 | |||||||||||
| HETP | = | 2.3104368 | ft | ||||||||||
| = | 0.7042211 | m | |||||||||||
| 低于15快理论板数的分离器,取20%的设计安全系数。 | |||||||||||||
| 考虑20%安全系数校核 | |||||||||||||
| HETP | = | 0.8450653 | m | ||||||||||
| 15~25理论板数的分离器,取15%的设计安全系数。 | |||||||||||||
| 考虑15%安全系数校核 | |||||||||||||
| HETP | = | 0.8098543 | m | ||||||||||