填料塔等板高度公式修正(1)

山　东　化　工 1997年

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填料塔等板高度公式修正


王扶明 陶建平
(青岛化工学院成教学院,266042) (青岛化工学院)
摘要　用实际生产中蒸馏吸收填料塔数据
,通过对相对挥发度进行关联
,修正慕赫法等板高度经验计算公式
,使之在
相对挥发度范围较宽的情况下能较好地适用于设计计算填料塔高度。
关建词　填料塔　相对挥发度　等板高度　修正

填料塔是化学工业中广泛采用的分离塔
塔型之一。在填料塔的工程设计计算中
,对
于精馏所用填料塔
,一般采用等板高度法计
算填料高度
,对于吸收所用填料塔
,一般采用
传质单元法计算填料高度[1 ,2]。

用传质单元法计算吸收所用填料塔填料
高度时
,许多关键数据难以查找
,如气、液相
扩散系数等。过去一般采用估算法计算扩散
系数
,但该方法误差较大
,直接影响到计算结
果的准确性
,故近年来
,倾向于采用等板高度
法来计算填料层高度。本文拟通过对等板高
度法计算填料层高度公式进行修正
,使其能
较好地适用各类吸收塔。

计算填料塔等板高度
(填料层高度)有几
种方法
,其中慕赫等板高度法[3]是应用较广
的一种计算填料高度的经验公式
,该公式关
联的因素较多
,包括填料的性质
,物系组分性
质等。应用慕赫法经验公式计算填料层高度
的一个条件是物系的相对挥发度限制在
3～
4之间
,在此范围之内
,计算准确性较好
,超
出此范围
,则计算误差较大
,限制了慕赫法的
应用。

吸收过程处理的物系其相对挥发度大都

大于此范围
,有的在
5～10之间
,有的在
10～100之间
,甚至还有在
100～500之间的
,
若直接利用此公式进行计算
,则会产生较大
误差
,必须对此公式进行修正。本文利用实
际生产中应用的填料塔数据
,对慕赫等板高
度经验计算公式进行修正
,使其具有较强的
适应性。

利用慕赫等板高度计算公式进行计算
时
,发现尽管计算的等板高度与实际等板高
度误差较大
,但其计算结果与物系的相对挥
发度有一定的关系
,故可以用实际塔的等板
高度来修正由于相对挥发度差别较大而引起
的误差
,从而可使该公式使用范围扩大
,使其
具有较好的通用性。

慕赫法等板高度
(H. E. T.P)经验式如
下
:
α·

1/ 3 (
μL

H. E. T.P=38A (0.205G)B·(39. 4D) C·Z。ρL)
式中
:

H.E. T.P —
———等板高度
,m ;
G —
———气相质量流率
,kg/ m3h ;
D —
———塔径
,m ;
Z。
—
———每段填料
(两层液相再分布板之间
. 199

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(2)塔径为0. 5～0. 8,且塔径应大于填
料尺寸的8倍,填料层高度为1～3m。
(2)塔径为0. 5～0. 8,且塔径应大于填
料尺寸的8倍,填料层高度为1～3m。
　第
1期 山　东　化　工
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A.B. C
与所用填料有关的系数。
慕赫公式应用范围如下[3] :
式中:
α———
y1 ———
相对挥发度
;
(1)常压操作
,气速为泛点速度的
25 %修正系数
;
～85 %。
(H.E. T.P)2 —
———修正后等板高度。
表
1实际填料塔修正前后计算结果
序号
填料类型塔径
(m)
填料高度
(m)相对挥发度修正前计算的
填料高度
(m)
修正后计算的
填料高度(m)
相对误差
( %)
1金属鲍尔环
0. 7 20 5. 7 30 22 10
2瓷拉西环
0. 5 10 12. 4 34. 5 8. 2 -19
3瓷拉西环
0. 65 5 26 18 5. 02 0. 4
4金属鲍尔环
0. 65 12. 55 250 13. 48 11. 8 -5. 9

填料)的度高
,m ;
α—
———被分离组分之间的相对挥发度
;
μL —
———液相粘度
;mPa·s;
ρL —
———液相密度
,kg/ m3 ;

[3]
—
———

(3)液气比≈1。
(4)相对挥发度在
3～4之间
,组分扩散
系数相差不大。
现利用数十个实际生产中的填料塔对慕
赫经验公式进行修正
(前三个条件基本相同
,
相对挥发度在
5～500之间)其步骤如下
:

(1)利用慕赫经验公式求出等板高度
(H.E. T.P)1。
(2)令
x=α/ 100
(3) y = 0. 0043523 + 0. 0387447x
-0. 0881611x2 + 0. 0391496x3
-0. 0042393exp (x)

(4)令
y1 =y ×1000
(5) ( H.E. T.P)2= (H.E. T.P)1/y1
其中式
y = 0. 043523 + 0. 0387447x
-0. 0881611x2

+ 0. 0391496x3
-0. 0042393 exp (x)
为根据数十个实际填料塔数据
,利用计算机
回归而得到的修正相对挥发度的公式。经过
修正后的等板高度计算公式最大相对误差为
20 %,平均相对误差为
7%,可以满足工程设
计计算需要
,扩大了慕赫法等板高度计算公
式的适应范围。

现将几个实际填料塔修正前后计算结果
列于表
1。

从表
1中可以看出
,该四个代表性填料
塔(其他条件基本相同
,相对挥发度由小到
大)在应用慕赫法经验式计算等板高度时
,用
原公式计算出的填料高度与实际使用的填料
高度相差较大
(相对误差均在
50 %以上),而
用修正后的公式进行计算所得的填料高度与
实际塔的填料高度相对误差较小
,平均相对
误差在
7%左右
,最大相对误差不超过
20 %,
完全满足工程设计计算要求。

通过对慕赫法经验公式的校正
,使该经
验式可在较宽范围内适用填料塔高度计算。
参考资料


1　化工部化工设计中心站.化工单元操作手册.上

册.北京
:化学工业出版社
,1987
2　化工设备技术中心站.国内塔设备调查. 1971
3　《化学工程手册》编辑委员会.化学工程手册.第
3卷.北京
:化学工业出版社
,1989. 13～21

(收稿日期
:1996 -04 -08)


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