1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上目 錄(一) 設(shè)計(jì)任務(wù)1(二) 設(shè)計(jì)簡要22.1 填料塔設(shè)計(jì)的一般原則22.2 設(shè)計(jì)題目與要求22.3 設(shè)計(jì)條件22.4 工作原理2(三) 設(shè)計(jì)方案23.1 填料塔簡介23.2填料吸收塔的設(shè)計(jì)方案3.設(shè)計(jì)方案的思考 3.設(shè)計(jì)方案的確定 3.設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn) 3.工藝流程 3（四）填料的類型44.1概述44.2填料的性能參數(shù)44.3填料的使用范圍44.4填料的應(yīng)用54.5填料的選擇5（五）填料吸收塔工藝尺寸的計(jì)算65.1塔徑的計(jì)算65.2核算操作空塔氣速u與泛點(diǎn)率75.3液體噴淋密度的驗(yàn)算85.4填料層高度的計(jì)算85.5填料層的分段85.6填料塔的附屬高度95.7液相進(jìn)出

2、塔管徑的計(jì)算95.8氣相進(jìn)出塔管徑的計(jì)算9（六）填料層壓降的計(jì)算10（七）填料吸收塔內(nèi)件的類型與設(shè)計(jì)107.1 填料吸收塔內(nèi)件的類型107.2 液體分布簡要設(shè)計(jì)12（八）設(shè)計(jì)一覽表13（九）對設(shè)計(jì)過程的評述13（十）主要符號說明14參考文獻(xiàn)17（二）設(shè)計(jì)簡要（1）填料塔設(shè)計(jì)的一般原則填料塔設(shè)計(jì)一般遵循以下原則:塔徑與填料直徑之比一般應(yīng)大于15：1，至少大于8：1；：填料層的分段高度為：金屬:6.0-7.5m，塑料：3.0-4.5；：5-10倍塔徑的填料高度需要設(shè)置液體在分布裝置，但不能高于6m；：液體分布裝置的布點(diǎn)密度，Walas推薦95-130點(diǎn)/m2,Glitsh公司建議65-150點(diǎn)/m

3、2：填料塔操作氣速在70%的液泛速度附近；：由于風(fēng)載荷和設(shè)備基礎(chǔ)的原因，填料塔的極限高度約為50米（2）設(shè)計(jì)題目與要求常溫常壓下，用20的清水吸收空氣中混有的氨，已知混合氣中含氨10%（摩爾分?jǐn)?shù)，下同），混合氣流量為3000m3/h，吸收劑用量為最小用量的1.3倍，氣體總體積吸收系數(shù)為200kmol/m3.h，氨的回收率為95%。請?jiān)O(shè)計(jì)填料吸收塔。要求：綜合運(yùn)用化工原理和相關(guān)先修課程的知識，聯(lián)系化工生產(chǎn)實(shí)際，完成吸收操作過程及設(shè)備設(shè)計(jì)。要求有詳細(xì)的工藝計(jì)算過程（包括計(jì)算機(jī)輔助計(jì)算程序）、工藝尺寸設(shè)計(jì)、輔助設(shè)備選型、設(shè)計(jì)結(jié)果概要及工藝設(shè)備條件圖。同時(shí)應(yīng)考慮：技術(shù)的先進(jìn)性和可靠性：過程的經(jīng)濟(jì)性：過

4、程的安全性：清潔生產(chǎn)：過程的可操作性和可控制性（3）設(shè)計(jì)條件：設(shè)計(jì)溫度：常溫（25）：設(shè)計(jì)壓力：常壓 (101.325 kPa)：吸收劑溫度：20（4）工作原理氣體混合物的分離，總是根據(jù)混合物中各組分間某種物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的差異而進(jìn)行的。吸收作為其中一種，它根據(jù)混合物各組分在某種溶劑中溶解度的不同而達(dá)到分離的目的。在物理吸附中，溶質(zhì)和溶劑的結(jié)合力較弱，解析比較方便。填料塔是一種應(yīng)用很廣泛的氣液傳質(zhì)設(shè)備，它具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，操作時(shí)液體與氣體經(jīng)過填料時(shí)被填料打散，增大氣液接觸面積，從而有利于氣體與液體之間的傳熱與傳質(zhì)，使得吸收效率增加。（三）設(shè)計(jì)方案（1）填料塔

5、簡介填料塔是提供氣-液、液-液系統(tǒng)相接觸的設(shè)備。填料塔外殼一般是圓筒形，也可采用方形。材質(zhì)有木材、輕金屬或強(qiáng)化塑料等。填料塔的基本組成單元有：殼體（外殼可以是由金屬（鋼、合金或有色金屬）、塑料、木材，或是以橡膠、塑料、磚為內(nèi)層或襯里的復(fù)合材料制成。雖然通入內(nèi)層的管口、支承和磚的機(jī)械安裝尺寸并不是決定設(shè)備尺寸的主要因素，但仍需要足夠重視;：填料（一節(jié)或多節(jié)，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。為了正確選擇合適的填料，要了解填料的操作性能，同時(shí)還要研究各種形式填料的形狀差異對操作性能的影響）；：填料支承（填料支承可以由留有一定空隙的柵條組成，其作用是防止填料墜落；也可以通過專門的改進(jìn)設(shè)計(jì)來引導(dǎo)氣體

6、和液體的流動(dòng)。塔的操作性能的好壞無疑會(huì)受填料支承的影響）;：液體分布器（液體分布的好壞是影響填料塔操作效率的重要因素。液體分布不良會(huì)降低填料的有效濕潤面積，并促使液體形成溝流）；：中間支承和再分布器（液體通過填料或沿塔壁流下一定的高度需要重新進(jìn)行分布）；：氣液進(jìn)出口。塔的結(jié)構(gòu)和裝配的各種機(jī)械形式會(huì)影響到它的設(shè)計(jì)并反映到塔的操作性能上，應(yīng)該力求在最低壓降的條件下，采用各種辦法提高流體之間的接觸效率，并設(shè)法減少霧沫夾帶或壁效應(yīng)帶來的效率損失。與此同時(shí)，塔的設(shè)計(jì)必須符合由生產(chǎn)過程和塔的結(jié)構(gòu)形式所決定的經(jīng)濟(jì)性原則。（2）填料吸收塔的設(shè)計(jì)方案.設(shè)計(jì)方案的思考用水吸收空氣中的氨是屬于低濃度吸收。因?yàn)榘痹谒?/p>

7、中的溶解度為1700(V/V)，并且用水吸收氨屬于物理吸收過程，所以在常溫常壓下操作即可達(dá)到較滿意的效果。為了確保氨的回收率。宜采用氣-液逆流的吸收過程，使水和混合氣充分接觸，以達(dá)到回收的要求。為使吸收劑循環(huán)使用，可設(shè)計(jì)解吸塔，分離回收的氨，并循環(huán)使用吸收劑。.設(shè)計(jì)方案的確定裝置流程的確定：吸收裝置的流程的有多種多樣，如逆流操作、并流操作、吸收劑部分再循環(huán)操作、多塔串聯(lián)操作、串聯(lián)-并聯(lián)混合操作等。氨極易溶于水，吸收過程的平衡曲線較陡，流向?qū)ξ盏耐苿?dòng)力有一定的影響；整個(gè)操作過程為等溫等壓過程，依據(jù)題意可知吸收劑的用量比較大。結(jié)合以上分析及各種流程的優(yōu)缺點(diǎn)，本設(shè)計(jì)選擇逆流操作。操作方式：氣相由塔

8、底進(jìn)入從塔頂排出，液相由塔頂進(jìn)入從塔底排出。.設(shè)計(jì)方案的特點(diǎn)傳質(zhì)平均推動(dòng)力，傳質(zhì)速率快，分離效率好，吸收劑利用率高。.工藝流程混合氣在常溫常壓下進(jìn)入吸收塔底后，進(jìn)過氣體分布裝置，與塔頂下來的由泵提升的吸收劑逆流接觸，將氨吸收。出塔的凈化氣回收凈化利用，吸收了氨的吸收液由泵提升進(jìn)入解吸塔，與過熱蒸汽逆流接觸后，分離解吸出來的氨并回收利用，塔底流出的液體進(jìn)入吸收塔循環(huán)利用。（四）填料類型的選擇概述填料是填料塔內(nèi)氣-液兩相接觸的核心元件。填料類型和填料層的高度直接影響傳質(zhì)效果，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素。填料的種類很多，根據(jù)填裝方式的不同，可分為散裝填料盒規(guī)整填料兩大類。規(guī)整填料是將

9、金屬絲網(wǎng)或多孔板壓制成波紋狀并疊成圓筒形整塊放入塔內(nèi)。這種填料不但空隙率大，壓降低，而且液體按預(yù)分布器設(shè)定的途徑流下，只要液體的初始分布均勻，全塔填料層內(nèi)的液體分布良好，克服大塔的放大效應(yīng)，傳質(zhì)性能高。但其造價(jià)較高，易被雜物堵塞并且清洗困難。散裝填料常見的有：拉西環(huán)填料、鮑爾環(huán)填料、階梯環(huán)填料、弧鞍形填料、矩鞍形填料、環(huán)矩鞍填料等等。圖- 各 種 填 料 示 意 圖填料的性能參數(shù)：比表面積a 單位m2/m3 填料應(yīng)具有盡可能多的表面積以提高液體鋪張，形成較多的氣液接觸界面。對同種填料，小尺寸填料具有較大的比表面積，但填料過小不但造價(jià)高而且氣體流動(dòng)的阻力大。：孔隙率 流體通過顆粒層的阻力與孔隙率

10、密切相關(guān)。為了減少氣體的流動(dòng)阻力，提高填料塔的允許氣速（處理能力），填料層應(yīng)有盡可能大的孔隙率。：填料因子f 其單位1/m 填料因子是比表面積與空隙率三次方之比。它表示填料的流體力學(xué)性能，f值越小，表明流動(dòng)阻力越小。填料性能通常根據(jù)效率、通量及壓三要素衡量。表- 填料的使用范圍表- 填料的使用范圍填料的材質(zhì) 一般的使用范圍 備 注上釉或不上釉的瓷質(zhì)或耐酸陶質(zhì) 除氫氟酸以外的中性、酸性介質(zhì)和溶劑，不宜超過21.1 除要求低吸附表面的特殊情況外，一般用不上上釉的。強(qiáng)堿性介質(zhì)時(shí)使用特種陶瓷。瓷質(zhì)環(huán)比陶質(zhì)環(huán)強(qiáng)度大，同時(shí)叫耐酸。碳 質(zhì) 熱強(qiáng)堿，除硝酸外所有的酸類，不適用于氧化介質(zhì) 可承受溫度的波動(dòng)，質(zhì)量

11、輕塑 料 由樹脂的性質(zhì)決定，用于堿、鹽、水溶液和各種酸類 質(zhì)量較輕鋼或其他小標(biāo)號金屬 鋼可用于熱強(qiáng)堿，其他用途需根據(jù)金屬性質(zhì)而定 可能比陶瓷重，價(jià)格也較貴表- 各種填料的應(yīng)用表- 各種填料的應(yīng)用填 料 應(yīng) 用 特 性拉西環(huán)填料 填料中最普通的類型，通常比較便宜，但有時(shí)效率較低。可用各種材料制造以適應(yīng)使用要求，常用濕法亂堆或干法亂堆方式裝入塔內(nèi)。較大的填料有時(shí)用手工整砌。壁厚和某些尺寸在制造廠之間有所不同；有效面積隨壁厚而改變，對塔壁形成很大的側(cè)壓力。常有較多的內(nèi)部溝流并導(dǎo)致較多的液體流向塔壁。弧鞍形填料 在大部分應(yīng)用中比拉西環(huán)效率要高，但價(jià)格較貴。填料可疊在一起，在床層中造成“緊密”點(diǎn)，促進(jìn)了

12、溝流的形成，但不如拉西環(huán)那樣多，產(chǎn)生的側(cè)壓力比拉西環(huán)的低，由較低的傳質(zhì)單元高度和單元壓力降，液泛點(diǎn)比拉西環(huán)高。在填料床中比拉西環(huán)易破碎。鮑爾環(huán)填料 壓力降比拉西環(huán)低一半還多，傳質(zhì)單元高度也較低（在某些物系中比弧鞍填料還要低），而液泛點(diǎn)較高。液體分布情況好，容量大。對塔壁有相當(dāng)大的側(cè)壓力。可用金屬、陶瓷或塑料制造。矩鞍形填料 效率最高的填料之一，但價(jià)格較貴。疊在一起阻塞床層截面的可能性非常小床層較均勻。液泛點(diǎn)比拉西環(huán)或弧鞍形填料得高，而壓力降則較低；對于大多數(shù)常見的物系來說，有較低的傳質(zhì)單元高度值。在填料床中比拉西環(huán)易破碎。Teller花環(huán)填料 可用塑料制造，與拉西環(huán)和弧鞍形填料相比有較低的壓降

13、和傳質(zhì)單元高度，液泛點(diǎn)較高。單位質(zhì)量較小，側(cè)壓力也不大。Flexipac填料 高效，通常壓降低，適用于清潔操作的蒸餾系統(tǒng)，塔板高度較低等。Lessing填料 沒有很多的操作數(shù)據(jù)可供參考，但一般來說比拉西環(huán)要好些，壓降稍高些。側(cè)壓力也較高。（5）填料的選擇填料規(guī)格：是指填料的公稱尺寸或比表面積。工藝塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規(guī)格。同種填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。而尺寸大的填料應(yīng)用于小直徑塔中，又會(huì)產(chǎn)生液體分布不良及嚴(yán)重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱

14、直徑的比值D/d應(yīng)大于8。結(jié)合填料塔設(shè)計(jì)的一般要求，綜合分析各種填料的規(guī)格、材質(zhì)以及本次設(shè)計(jì)的具體情況，本設(shè)計(jì)選用DN50。表- 塔徑與填料公稱直徑的比值D/d的推薦值填料種類 D/d的推薦值 填料種類 D/d的推薦值拉 西 環(huán) 20-30 階 梯 環(huán) 8鞍 形 環(huán) 15 環(huán) 矩 鞍 8鮑 爾 環(huán) 10-15 結(jié)合后面塔徑的計(jì)算，本設(shè)計(jì)選DN50填料吸收塔工藝尺寸的計(jì)算（1）塔徑的計(jì)算已知數(shù)據(jù)： 氣體體積流量：VS 3000 m3/h 進(jìn)塔混合氣中氨的摩爾分?jǐn)?shù)：y1 0.1 氨的回收率： 95% (L/G) 1.3 (L/G)min常壓：P 101.325 kPa 常溫：T 298.15K以D

15、N50塑料階梯環(huán)為填料的散裝填料其泛點(diǎn)填料因子平均值F 為127m-1表- 塑料階梯環(huán)的特性參數(shù)特性參數(shù) A K 比表面積a 空隙率 干填料因子f塑料階梯環(huán) 0.204 1.75 114.2 m2/m3 0.927 m3/m3 143.1 1/m常溫常壓下，E=99.8KPa,故m= EP=99.8KPa/101.325KPa=0.985由 =1 y_2/y_1 ，即 95%=1 y_2/0.1 ，得出塔時(shí)混合氣中含氨摩爾分率y_2=0.005吸收塔最小氣液比(LG)_min=y_1-y_2/(y_(1/m)-x_2 )=(0.1-0.005)/(0.1/0.985-0)=0.94實(shí)際氣液比：

16、（LG）=1.3×(LG)_min=1.3×0.94=1.22 理想氣體狀態(tài)方程 pV=nRT,定義摩爾體積V_m=V/n=RT/p,則混合氣摩爾流量 G= G_vV_m 由定義得 V_m=RT/p=(8.3145×298.15)/101.325=24.47m3/kmol混合氣摩爾質(zhì)量(M_v ) =(29×0.9+17×0.1)+（29×0.995+17×0.005）)/2=28.37kgmol混合氣體摩爾流量G= G_vV_m =300024.47=123.60kmolh混合氣的質(zhì)量流量_v=G_v×(M_v

17、) =123.60×28.37=3506.53kgh液相的摩爾流量L=1.3×(LG)_min×G=1.3×123.60×0.94=151.04kmolh液相平均摩爾質(zhì)量(M_v ) =18.37kgmol液相的質(zhì)量流量_L=L×(M_L ) =151.04×18.37=2774.59kgh由pV=nRT，n=mM 及 =mV 推導(dǎo)出混合氣的密度：(_v ) =(P(M_v ) )/RT=(101.325×28.37)/(8.3145×298.15)=1.16kgm3 填料塔直徑計(jì)算公式為 D=(4

18、15;V_su) ，V_s由設(shè)計(jì)任務(wù)給出，計(jì)算塔徑的核心問題是確定空塔氣速u。空塔氣速的確定有學(xué)多種方法，此設(shè)計(jì)采用空塔氣速法:泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。對于散裝填料。其泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為uu_F =0.50.85泛點(diǎn)率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度，本明天中水吸收氨不易起發(fā)泡，故取泛點(diǎn)率為0.80。泛點(diǎn)氣速用埃克特通用關(guān)聯(lián)圖查得：橫坐標(biāo)_L/_v ×(_v/_L )0.5=2774.59/3506.53×(1.16/1000)0.5=0.031經(jīng)查表得縱坐標(biāo) (u_F2)/g&

19、#215;(_v/_L ) _L0.2=0.2其中= _水_L =1，_L=1.005mPas, g=9.81ms2 取塑料階梯環(huán) D：50mm ， 𝜙=127得 u_F=3.64ms, 泛點(diǎn)率0.8則有 u=0.8×u_F=0.8×3.64=2.92ms由塔徑公式得 D=(4×V_su)=(4×3000)/(3600×3.14×2.92)=0.603取整 700mm（2）核算操作空氣塔氣速u與泛點(diǎn)率D=0.7=(4×V_su)=(4×3000)/(3600×3.14×u) 得u

20、=2.17uu_F =2.17/3.64=59.5% 在泛點(diǎn)率0.50.85范圍之內(nèi)D/d=700/50=14>8 滿足塔徑與填料公稱直徑的推薦比值。（3）液體噴淋密度的驗(yàn)算U= L_h/(0.785D2 )=(L×18.37)/(_水×0.785×(0.7)2 )=7.23m3/（m2h）式中 U液體噴淋密度，m3/（m2h）；L_h液體噴淋量，m3/h ；D填料塔直徑，m.為使填料塔能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應(yīng)不低于某一極限，此極限稱為最小噴淋密度，以U_min表示。對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計(jì)算U_min=(L_w )_min a_

21、t式中 U_min最小噴淋密度，m3/（m2h）；(L_w)_min最小潤濕速率，m3/（mh） ；a_t填料的總比表面積，m2m3 .對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕率(L_w)_min=0.08m3/（mh）經(jīng)查表的填料的總比表面積a_t=114.2m2m3 因此 U_min=(L_w )_min a_t=0.08×114.2=9.136m3/（m2h）計(jì)算結(jié)果U>U_min 故符合能使填料獲得良好潤濕的條件。（4）填料層高度的計(jì)算由物料衡算 G(y_1-y_2 )=L(x_1-x_2 )得液相出塔摩爾分率 x_1=G/L （y_1-y_2 ）=(（0.1-0

22、。005）)/(1.3×0.94)=0.078傳質(zhì)單元高度H_OG=G/K_y =123.60/(/4 (D)2×200)=2.165m平均推動(dòng)力y_m=(y_1-mx_1 )-y_2)/(ln (y_1-mx_1)/(y_2-mx_2 )=(0.1-0.985×0.067)-0.005)/(ln (0.1-0.985×0.067)/(0.005-0)=0.029/1.92=0.015傳質(zhì)單元數(shù) N_OG=(y_1-y_2)/(y_m )=(0.1-0.005)/0.015=6.33理論所需塔高H=H_OGN_OG=2.165×6.33=13.

23、70m填料塔的高度取決于填料層的高度，為了保證工程上的可靠性，計(jì)算出的填料層的高度應(yīng)留出一定的安全系數(shù)。根據(jù)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，填料的設(shè)計(jì)高度為理論值的（1.21.5）倍，取1.34倍。固有 H×1.34=13.7×1.34=18.36m（5）填料層的分段液體沿填料層下流時(shí)，有逐漸向塔壁方向集中的趨勢，形成壁流效應(yīng)。壁流效應(yīng)造成填料層氣液分布不均勻，使傳質(zhì)效率降低。因此，設(shè)計(jì)中每隔一定的填料高度，需要設(shè)置液體手機(jī)再分布裝置，即將填料層分段。對于散裝填料，一般推薦的分段高度值見下表，表中h/D為分段高度與塔徑之比，h_max為允許的最大填料層高度。散裝填料分段高度值推薦值填料類型 h/

24、D h_max/m 填料類型 h/D h_max/m拉西環(huán) 2.5 (>)4 階梯環(huán) 815 (>)6矩鞍 58 (>)6 環(huán)矩鞍 815 (>)6鮑爾環(huán) 510 (>)6 故填料應(yīng)分為三段，每段6m。段間設(shè)置兩個(gè)液體分布器。h/D=6/0.7=8.6 在815之間（6）填料層的附屬高度填料塔的上方空間高度取1.1m，取每一分布器的高度為0.5m，則液體在分布器的總高度為1m填料塔塔底液相的停留時(shí)間按5min計(jì)算，則填料塔釜液所占空間高度的計(jì)算式為：h_l=1×60×(4×L_s)/(×D2 )=0.9m其中 L_s=L_m

25、_l =151.04×18.37/1000=2.77底部空間高度取：1m所以填料塔附屬高度取：h_附=3m（7）液相進(jìn)出塔管徑的計(jì)算液相進(jìn)出塔管徑的計(jì)算：d_內(nèi)=(4V_L)(_液)初選吸收劑流速為：_液=2m/s則：d_內(nèi)=(4×2.8)/(3600×3.14×2)=0.0223m取30×1.5的無縫鋼管，合適。（8）氣相進(jìn)出塔管徑的計(jì)算管徑的計(jì)算式為d_內(nèi)=(4×V_s)/(×_氣 )選擇氣體流速為：_氣=16m/s則：d_內(nèi)=(4×V_s)/(×_氣 )=(4×3000)/(3.14

26、15;3600×16)=0.26取𝜙325×13的無縫鋼管常用管道的公稱通徑、外徑、壁厚公稱通徑（mm） 管子外徑（mm） 常用碳鋼管壁厚（mm）10 14 315 18 320 25 325 32 3.540 45 3.5108 117 4.5219 230 6.9325 299 13由此計(jì)算實(shí)際流速為：_氣=4×3000/(3.14×3600×0.262)=15.7m/s選氣速流量為：_氣=15.7m/s則：d_內(nèi)=(4×3000)/(3.14×3600×15.7)=0.26，符合填料層壓降的計(jì)

27、算填料層壓降通常用單位高度填料層的壓降p/Z表示。設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)有關(guān)參數(shù)，由通用關(guān)聯(lián)圖先求得每米填料層的壓降值，然后再乘以填料層高度，即得出填料層的壓力降。散裝填料壓降由埃克特通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算。橫坐標(biāo)_L/_v (_v/_L )0.5=0.031DN50塑料階梯環(huán)散裝填料壓降填料因子平均值_p為89m-1計(jì)算得，縱坐標(biāo) (u_F2)/g×(_v/_L ) _L0.2=0.09通過作圖得出交點(diǎn)為p/Z=80×9.81Pa/m=784.8Pa/m即每米填料層壓降為784.8Pa/m所以填料層的總壓降為：P=18×784.8=14126.4Pa填料塔內(nèi)件的類型與設(shè)計(jì)塔內(nèi)件的

28、類型塔內(nèi)件是填料塔的組成部分，它與填料及塔體共同構(gòu)成一個(gè)完整的填料塔。所有塔內(nèi)件的作用都是為了使氣液在塔內(nèi)更好地接觸，以便發(fā)揮填料塔的最大效率和最大生產(chǎn)能力，所以塔內(nèi)件設(shè)計(jì)的好壞直接影響到填料性能的發(fā)揮和整個(gè)填料塔的操作運(yùn)行。另外，填料塔的“放大效應(yīng)”除了填料本身固有因素外，塔內(nèi)件對它的影響也很大。 塔內(nèi)件主要包括以下幾個(gè)部分：填料支承裝置，填料壓緊裝置，液體分布裝置，液體收集再分布裝置等。 合理地選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。下圖為幾種高性能的填料塔內(nèi)件及填料塔內(nèi)部構(gòu)造。填料支承裝置填料支承裝置的作用是支承塔內(nèi)的填料，常用的填料支承裝置有柵板型、孔管型、駝

29、峰型等。支承裝置的選擇，主要的依據(jù)是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質(zhì)、氣液流率等。填料壓緊裝置填料上方安裝壓緊裝置可防止在氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)和跳動(dòng)。填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類，每類又有不同的型式。填料壓板自由放置于填料層上端，靠自身重量將填料壓緊。它適用于陶瓷、石墨等制成的易發(fā)生破碎的散裝填料。床層限制板用于金屬、塑料等制成的不易發(fā)生破碎的散裝填料及所有規(guī)整填料。床層限制板要固定在塔壁上，為不影響液體分布器的安裝和使用，不能采用連續(xù)的塔圈固定，對于小塔可用螺釘固定于塔壁，而大塔則用支耳固定。液體分布裝置液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等

30、。液體由半球形噴頭的小孔噴出，小孔直徑為310mm，作同心圈排列，噴灑角 80°，直徑為(1/31/5)D。這種分布器結(jié)構(gòu)簡單，只適用于直徑小于600mm的塔中。因小孔容易堵塞，一般應(yīng)用較少。盤式分布器有盤式篩孔型分布器、盤式溢流管式分布器等形式。液體加至分布盤上，經(jīng)篩孔或溢流管流下。分布盤直徑為塔徑的0.60.8倍，此種分布器用于D<800mm的塔中。管式分布器由不同結(jié)構(gòu)形式的開孔管制成。其突出的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，供氣體流過的自由截面大，阻力小。但小孔易堵塞，彈性一般較小。管式液體分布器使用十分廣泛，多用于中等以下液體負(fù)荷的填料塔中。在減壓精餾及絲網(wǎng)波紋填料塔中，由于液體負(fù)荷較

31、小故常用之。管式分布器有排管式、環(huán)管式等不同形狀。根據(jù)液體負(fù)荷情況，可做成單排或雙排。槽式液體分布器通常是由分流槽（又稱主槽或一級槽）、分布槽（又稱副槽或二級槽）構(gòu)成的。一級槽通過槽底開孔將液體初分成若干流股，分別加入其下方的液體分布槽。分布槽的槽底（或槽壁）上設(shè)有孔道（或?qū)Ч埽瑢⒁后w均勻分布于填料層上。槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗污堵性，特別適合于大氣液負(fù)荷及含有固體懸浮物、粘度大的液體的分離場合。由于槽式分布器具有優(yōu)良的分布性能和抗污堵性能，應(yīng)用范圍非常廣泛。槽盤式分布器是近年來開發(fā)的新型液體分布器，它將槽式及盤式分布器的優(yōu)點(diǎn)有機(jī)地結(jié)合一體，兼有集液、分液及分氣三種作用，結(jié)

32、構(gòu)緊湊，操作彈性高達(dá)10:1。氣液分布均勻，阻力較小，特別適用于易發(fā)生夾帶、易堵塞的場合。液體收集及再分布裝置液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有偏向塔壁流動(dòng)的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流將導(dǎo)致填料層內(nèi)氣液分布不均，使傳質(zhì)效率下降。為減小壁流現(xiàn)象，可間隔一定高度在填料層內(nèi)設(shè)置液體再分布裝置。最簡單的液體再分布裝置為截錐式再分布器。截錐式再分布器結(jié)構(gòu)簡單，安裝方便，但它只起到將壁流向中心匯集的作用，無液體再分布的功能，一般用于直徑小于0.6m的塔中。在通常情況下，一般將液體收集器及液體分布器同時(shí)使用，構(gòu)成液體收集及再分布裝置。液體收集器的作用是將上層填料流下的液體收集，然后送至液體分布器進(jìn)行液體再分布。常

33、用的液體收集器為斜板式液體收集器。前已述及，槽盤式液體分布器兼有集液和分液的功能，故槽盤式液體分布器是優(yōu)良的液體收集及再分布裝置。液體分布器簡要設(shè)計(jì)填料塔操作性能的好壞、傳質(zhì)效率的高低在很大程度上與塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)有關(guān)。在塔內(nèi)件設(shè)計(jì)中，最關(guān)鍵的是液體分布器的設(shè)計(jì)，現(xiàn)對液體分布器的設(shè)計(jì)進(jìn)行簡要的介紹。液體分布器設(shè)計(jì)的基本要求，性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計(jì)時(shí)必須滿足以下幾點(diǎn)： 液體分布均勻，評價(jià)液體分布均勻的標(biāo)準(zhǔn)是：足夠的分布點(diǎn)密度；分布點(diǎn)的幾何均勻性；降液點(diǎn)間流量的均勻性。分布點(diǎn)密度。液體分布器分布點(diǎn)密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，各種文獻(xiàn)推薦的值也相差很大。大致規(guī)律是：塔徑越

34、大，分布點(diǎn)密度越小；液體噴淋密度越小，分布點(diǎn)密度越大。對于散裝填料，填料尺寸越大，分布點(diǎn)密度越小；對于規(guī)整填料，比表面積越大，分布點(diǎn)密度越大。表列出了散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值。吸收塔的塔徑為700mm,而多孔直管式噴淋器的適用范圍為600D800,并且其液體符合為中等以下，所以選擇多孔直管式噴淋器。Eckert的散裝填料塔分布點(diǎn)密度推薦值 塔徑/mm 分布點(diǎn)密度/(點(diǎn)/ m2截面積)D=400 330D=750 170D1200 42用內(nèi)插法計(jì)算，得D=700時(shí)，噴淋點(diǎn)密度為193點(diǎn)/m2,所以，塔徑為700mm時(shí)，根據(jù)需要取噴淋點(diǎn)密度為193點(diǎn)/m2布液點(diǎn)數(shù)為n=0.785×0.

35、72×19375點(diǎn)液位保持高度的計(jì)算多孔型分布器布液能力的計(jì)算公式為L_s=/4 d_02 n(2×g×h)式中 L_s液體流量，m3/s;n開孔數(shù)目（分布點(diǎn)數(shù)目）;孔流系數(shù)，通常取=0.550.60;d_0孔徑，m;H開孔上方的液位高度，m取=0.6 d_0=5mmL_s=L_m_l =151.04×18.37/1000=2.8m3/h即 2.83600=0.785×0.0052×75×0.6×(2×9.81×h)得h=0.040m通常情況下液位保持高度取最高液位的1.121.15倍所以去 h

36、_l=1.12×0.04=0.04mm（八）設(shè)計(jì)一覽表物料 氣相 液相操作溫度 20 20操作壓力 101.325kPa 101.325kPa進(jìn)出塔內(nèi)管徑 260mm 22mm進(jìn)出塔內(nèi)管徑流速 15.7ms 2ms填料塔徑 700mm液體噴淋密度 7.23 m3/（m2h）填料高度 18m填料塔的附屬高度 3m填料層的總壓降 13kPa吸收塔高度 21m布液孔數(shù) 75液位保持高度 0.04m由計(jì)算結(jié)果可得，泵的選型可以選用：50-32-125型的泵（九）對設(shè)計(jì)過程的評述化工原理是化工類各有關(guān)專業(yè)的一門重要技術(shù)基礎(chǔ)課，化工原理課程設(shè)計(jì)是繼這一門課程結(jié)束之后的一個(gè)總結(jié)性教學(xué)環(huán)節(jié)。這一環(huán)節(jié)

37、是化工類人才培養(yǎng)中進(jìn)行的第一次實(shí)踐，它猶如畢業(yè)設(shè)計(jì)那樣的一次“預(yù)演習(xí)”，無疑對我們畢業(yè)前進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)將有很大的幫助，而對于畢業(yè)前只搞畢業(yè)論文不搞畢業(yè)設(shè)計(jì)的我們來說，那就是使我們得到工程師訓(xùn)煉的不可缺少的一環(huán)。化工原理課程設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是進(jìn)行有關(guān)工藝計(jì)算與設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，還要求畫出工藝流程圖和設(shè)備主要構(gòu)型圖，它與一般的習(xí)題、大作業(yè)有著明顯的不同，因?yàn)樗婕暗闹R范圍更廣，要求更高。從資料、數(shù)據(jù)的收集，流程方案的確定，操作參數(shù)的選擇，工藝和設(shè)備的計(jì)算等，單憑所學(xué)教科書是難以解決的，要求每個(gè)學(xué)生均要去查閱一定的資料、文獻(xiàn)，開動(dòng)腦筋，結(jié)合在化工原理課程中所學(xué)習(xí)過的理論知識及先修課程(如化學(xué)，物理化學(xué)，

38、工程力學(xué)和工程制圖等)的基礎(chǔ)知識作綜合運(yùn)用。經(jīng)過了兩周的課程設(shè)計(jì)，現(xiàn)在終于完成了這次的課程設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)在終于有了一點(diǎn)的心得。在上學(xué)期，我們學(xué)習(xí)了化工原理這一課程，化工原理是化學(xué)工程專業(yè)的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課，它的內(nèi)容是講述化工單元操作的基本原理、典型設(shè)備的結(jié)構(gòu)原理、操作性能和設(shè)計(jì)計(jì)算。化工單元操作是組成各種化工生產(chǎn)過程、完成一定加工目的的基本過程，其特點(diǎn)是化工生產(chǎn)過程中以物理為主的操作過程，包括流體流動(dòng)過程、傳熱過程和傳質(zhì)過程。在這里面，我們主要學(xué)習(xí)了流體輸送、流體流動(dòng)、機(jī)械分離、傳熱、傳質(zhì)過程導(dǎo)論、吸收、蒸餾、氣-液傳質(zhì)設(shè)備，以及干燥等。這次我的課程設(shè)計(jì)題目是水吸收氨過程填料塔的設(shè)計(jì)，這是關(guān)于吸收中填料塔的設(shè)計(jì)。填料塔是以塔內(nèi)裝有大量的填料為相接觸構(gòu)件的氣液傳質(zhì)設(shè)備。填料塔的結(jié)構(gòu)較簡單，壓降低，填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)。本設(shè)計(jì)中，采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。在填料的選擇中，幾乎是用排除法來選擇的，就是一種一種規(guī)格的算，后來認(rèn)為DN50計(jì)算得的結(jié)果比比較好。雖然在同類填料中，尺寸越小的，分離效率越高，但它的阻力將增加，通量減小，填料費(fèi)用也增加很多。用DN50計(jì)算所得的D/d值也符合階梯環(huán)的推薦值。解決了上面的問題之后就是通過查找手冊之類的書籍來確定輔助設(shè)備的選型，我們選擇孔管型支承裝置作為填料支