化工原理填料塔课程设计 精品Word下载.docx

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经过学习,我知道，填料塔吸收净化工艺不单应用在化工领域,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。

工程实践表明,合理的系统工艺和塔体设计,是保证净化效果的前提。

这次课程设计我把聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。

目录

第一章绪论5

第二章填料塔的设计内容和设计条件6

2.1填料塔的主体结构与特点……………………………………………………6

2.3填料塔的设计任务……………………………………………………………6

2.3填料塔的设计条件……………………………………………………………6

第三章填料塔的设计方案…………………………………………………..………………7

3.1吸收剂的选择………………………………………………………………7

3.2装置流程图的确定及流程说明……………………………………………7

3.3填料的类型与选择…………………………………………………………8

3.3.1填料种类的选择………………………………………………………8

3.3.2填料规格的选择………………………………………………………8

3.3.3填料材质的选择………………………………………………………9

3.3.4填料尺寸的选择………………………………………………………9

3.4基础物性数据………………………………………………………………9

3.4.1液相物性数据…………………………………………………………9

3.4.2气相物性数据…………………………………………………………10

3.4.3气液平衡数据…………………………………………………………10

第四章填料塔的工艺计算………………………………………………………….………10

4.1物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成…………………………11

4.2塔径的计算…………………………………………………………………12

4.3填料层高度的计算…………………………………………………………14

4.4填料层压降的计算…………………………………………………………16

第五章填料塔内件的类型及设计……………………………………………...…………17

5.1塔内件类型…………………………………………………………………17

5.2塔内件的设计………………………………………………………………17

5.2.1填料支撑件的设计……………………………………………………17

5.2.2填料床层压板和限制器的设计………………………………………17

5.2.3液体分布器的设计……………………………………………………18

5.2.4液体收集再分布器的设计……………………………………………19

第六章吸收塔塔体材料的选择……………………………………………………………19

6.1吸收塔塔体材料……………………………………………………………19

6.2吸收塔的内径………………………………………………………………19

6.3壁厚的计算…………………………………………………………………19

6.4强度校核……………………………………………………………………20

第七章封头的选型依据，材料及尺寸规格…………………………….………………20

7.1封头的选型：

标准的椭圆封头……………………………………………20

7.2封头材料的选择……………………………………………………………20

7.3封头的高……………………………………………………………………20

7.4封头的壁厚…………………………………………………………………21

第八章液体的喷淋装置…………………………………………………………..…………21

第九章除沫装置…………………………………………………...…………………………22

9.1设计气速的计算……………………………………………………………22

9.2丝网盘的直径………………………………………………………………22

9.3丝网层厚度H的确定………………………………………………………22

第十章管结构……………………………………..………………………..…………………23

10.1气体和液体的进出的装置………………………………………………23

10.2填料卸出口………………………………………………………………23

10.3塔体各开孔补强设计……………………………………………………23

第十一章填料塔高度的确定（除去支座）………….……………..…………………24

11.1吸收高度…………………………………………………………………25

11.2支持圈高度………………………………………………………………25

11.3栅板高度…………………………………………………………………25

11.4支持板高度………………………………………………………………25

11.5液体再分布装置高度……………………………………………………25

11.6液体喷淋装置高度………………………………………………………25

11.7塔底除雾沫器高度………………………………………………………25

11.8塔底段高度………………………………………………………………25

11.9封头高度…………………………………………………………………26

第十二章塔体总设备总质量………………………………………………………26

12.1塔体的质量………………………………………………………………26

12.2封头的质量………………………………………………………………26

12.3填料质量…………………………………………………………………26

12.4内部结构及其它附件总质量……………………………………………27

12.5水压试验的质量…………………………………………………………27

第十三章容器的支座与焊接………………………………………………………27

第十四章设计一览表………………………………………………………………27

第十五章主要符号说明……………………………………………………………28

第十六章总结………………………………………………………………………29

第十七章参考文献…………………………………………………………………30

第一章绪论

填料塔属于化工单元操作中蒸馏（精馏）、吸收等的过程设备。

物料在填料塔中的传质、分离主要是分散在填料表面进行。

填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。

填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。

液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。

气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。

填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

　　当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。

壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。

因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。

液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。

填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。

填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；

当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；

不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；

对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

规整填料塔的分离性能取决于内件，即填料、分布器、收集器等。

同时也取决于许多参数，如气体负荷、液体负荷、物料性质、操作压力、填料湿润性能和液体分布不均匀等等。

至今不能由填料的几何形状来精确计算塔的分离性能，需要通过填料塔的理论和不同条件下通过试验塔来测定准确数据。

可根据资料以一级近似程度确定塔的尺寸和需要的填料高度。

1、规整填料

2、支撑栅板

3、液体收集器

4、集液环

5、多级槽式液体分布器

6、填料压圈

7、支撑栅板

8、蒸汽入口管

9、塔底

10、至再沸器循环管

11、裙座

12、底座环

第二章填料塔的设计内容和设计条件

2.1填料塔的主体结构与特点

结构：

图1-1填料塔结构图

填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以她特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。

液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。

因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。

2.2填料塔的设计任务

设计任务：

完成填料塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和填料塔装置图，编写设计说明书。

2.3填料塔的设计条件

设计条件：

1、气体混合物成分：

空气和氨；

2、氨的含量：

4.5％（体积）；

3、混合气体流量：

4000m3/h；

4、操作温度：

293K；

5、混合气体压力：

101.3KPa；

6、回收率：

99.8％。

第三章填料塔的设计方案

填料塔具有结构简单、容易加工、生产能力大、压降小、吸收效果好、操作弹性大等优点，所以在工业吸收操作中被广泛应用。

在这次课程设计中，有很多操作条件，所以我们需要准确的设计好填料塔的每一部分。

3.1吸收剂的选择：

因为用水做吸收剂，故采用纯溶剂。

如下工业常用吸收剂

溶质

溶剂

溶质

氨

水、硫酸

丙酮蒸汽

水

氯化氢

二氧化碳

水、碱液

二氧化硫

硫化氢

碱液、有机溶剂

苯蒸汽

煤油、洗油

一氧化碳

铜氨液

3.2装置流程图的确定及流程说明

装置流程图的确定：

本次设计采用逆流操作：

气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。

逆流操作的特点是：

传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。

工业生产中多采用逆流操作。

流程说明：

该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。

经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。

（如下图所示）

3.3填料的类型与选择

填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。

填料的选择主要根据以下几个方面来考虑：

1.比表面积要大，有较高的传质效率。