1、精選優質文檔-傾情為你奉上設計題目：二氧化硫填料吸收塔 前 言 塔設備是煉油、化工、石油化工等生產中廣泛應用的氣液傳質設備。 根據塔內氣液接觸部件的形式，可以分為填料塔和板式塔。板式塔屬于逐級接觸逆流操作，填料塔屬于微分接觸操作。 工業上對塔設備的主要要求：（1）生產能力大（2）分離效率高（3）操作彈性大（4）氣體阻力小結構簡單、設備取材面廣等。 塔型的合理選擇是做好塔設備設計的首要環節，選擇時應考慮物料的性質、操作的條件、塔設備的性能以及塔設備的制造、安裝、運轉和維修等方面的因素。板式塔的研究起步較早，具有結構簡單、造價較低、適應性強、易于放大等特點。填料塔由填料、塔內件及筒體構成。填料分規

2、整填料和散裝填料兩大類。塔內件有不同形式的液體分布裝置、填料固定裝置或填料壓緊裝置、填料支承裝置、液體收集再分布裝置及氣體分布裝置等。與板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特點：生產能力大、分離效率高、壓力降小、操作彈性大、持液量小等優點。設計項目計算與說明計算結果一、 原始數據2、 填料吸收塔設計方案的確定1、吸收工藝流程的確定2、填料的選擇三、基礎物性數據1、 液相物性數據2、氣相物性數據3、氣液相平衡數據四、物料衡算5、 填料塔的工藝尺寸的計算1、塔徑計算2、 填料層高度計算六、填料層壓降計算七、液體分布器簡要設計八、持液量計算九、除沫器設計十、進出口管道直徑計算1、 氣體管道直徑2、

3、液體管道直徑十一、塔體圓筒與封頭設計1、殼體材料的選取2、筒體厚度3、封頭厚度 4、水壓試驗校核十二、塔設備質量計算十三、塔設備固有周期計算1、等直徑塔設備第一振型固有周期計算十四、風載荷及彎矩計算1、風力計算2、風彎矩校核計算十五、地震載荷及地震彎矩計算十六、圓筒應力校核1、各載荷引起的軸向應力2、筒體的強度與穩定性校核十七.塔體水壓試驗和吊裝時的應力校核1.水壓試驗時各種載荷引起的應力2、水壓試驗時應力校核十八、裙座基礎環設計1、基礎環尺寸取2、基礎環的應力校核3、基礎環的厚度(Q245R)十九、地腳螺栓設計1、地腳螺栓承受的最大拉應力2、地腳螺栓的螺紋小徑二十、人孔及手孔選擇二十一、焊縫

4、校核二十二、參考文獻一、原始數據礦石焙燒爐出來的氣體中含SO2，為了防止大氣污染，采用清水洗滌工藝除去其中的SO2。焙燒爐出來的氣體溫度為25，洗滌水的溫度為常溫20。試設計一座吸收塔，設計參數如下：序號爐氣流量Nm3/h爐氣SO2含量（摩爾分數）操作壓力 MPa操作溫度 要求SO2的吸收率%530000.050. 1520952、 填料吸收塔設計方案的確定1、 吸收工藝流程的確定采用常規逆流操作流程，氣體自塔底進入，由塔頂排出，液相相反，特點是傳質推動力大，傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。吸收流程如下：2、填料的選擇作為吸收過程，一般要求具有操作液氣比大等特點，因而更適合選用填料塔。

5、填料塔阻力小，效率高，有利于過程節能。與板式塔相比，具有生產能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大、塔內持液量小等突出優點。對于水吸收二氧化硫的過程，操作溫度及操作壓力較低，二氧化硫吸收產物具有腐蝕性，而塑料材料的耐酸腐蝕性比較好，故工業上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環的綜合性能較好，故選用38mm×19mm×1.0mm聚丙烯階梯環填料。 主要性能參數見下表：公稱直徑(d)mm實際尺寸（）mm個數（n）/m3比表面(a)/m3838×19×1.027200132.5空隙率()m3/m3堆積密度干填料因9157.51753、 基礎物性數

6、據1、液相物性數據對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。20時水的有關物性數據如下：密度： 粘度： 表面張力： SO2在水中的擴散系數： 2、氣相物性數據混合氣體的平均摩爾質量： 混合氣體的平均密度： 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，20時空氣的 粘度如下： 查手冊得，SO2在空氣中的擴散系數： 3、 氣液相平衡數據查手冊得，20時SO2在水中的亨利系數： 相平衡常數： 溶解度系數： 4、 物料衡算進塔氣相摩爾比： 出塔氣相摩爾比： 進塔惰性氣相流量： 計算：該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比可按計算，又因為對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為0，則 取操

7、作液氣比為1.4，則： 物料衡算： 5、 填料塔的工藝尺寸的計算1、塔徑計算采用Eckert通用關聯圖計算泛點氣速。 氣相質量流量： 液相質量流量可近似按純水的流量計算，即 Eckert通用關聯圖的橫坐標： 查圖5-21得2： 查表5-11得2： 取 由 圓整塔徑，取泛點率校核： 填料規格校核： 、液體噴淋密度校核： 取最小潤濕速率為 查附錄五得2： 經以上校核可知，填料塔直徑選用=1200mm合理。2、 填料層高度計算與液相平衡時的摩爾比 脫因系數 氣相總傳質單元數 氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算 查表5-13得2： 液體質量通量由中式子，得： 氣膜吸收系數氣體質量通量由中式子，

8、得：、液膜吸收系數由，查表5-14得2 ： 則 =0.491m 所以，設計取填料高度為 查表5-16得2，對于階梯環填料，分段高度與塔徑之 比，允許的最大填料層高度 取 則 計算得填料層高度=5000mm< 不需分段六、填料層壓降計算采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降 橫坐標為 查表5-18得2， 縱坐標為 查圖5-21得2， 七、液體分布器簡要設計 按Eckert建議值，時，每240的塔截面設一個噴淋點，即噴淋密度為42點/。因該塔液相負荷較大，設計取噴淋密度為120點。 布液點數：。按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。結果為：進液管內徑為158mm，面積為19606

9、.68，取小孔直徑為8，需布點數為390點，布3排，每排130點，8、 持液量計算對水的持液量每個填料的表面積=當量球形填料直徑全塔持液量=kg九、除沫器設計除沫器是用來除去填料層頂部逸出的氣體中的液滴，安裝在液體分布器上方。根據需要，選用全徑型絲網除沫器。絲網除沫器是一種分離效率高，阻力較小，重量較輕，所占空間不大的除沫器。由金屬或塑料絲編織成網，卷成盤狀而成。1. 設計氣速的計算氣體通過除沫器的速度是影響除沫器取得高效率的重要因素。 設計氣速 k=0.09 2.絲網盤直徑 金屬絲網直徑為0.2mm，取絲網厚度H=100mm，絲網重度為2000，絲網層的蓄液厚度為30mm。十、進出口管道直徑

10、計算1、氣體管道直徑 由公式，對氣體u取1020m/s,選氣體u為 15m/s,代入得： 圓整后取標準直徑： 單位長度重量：52.38kg/m 2、液體管道直徑 由公式，對液體u取0.81.5m/s，選液體u為 1m/s, 代入得：圓整后取標準直徑： 單位長度重量：20.10Kg/m 十一、塔體圓筒與封頭設計1、殼體材料的選取該塔工作溫度25oC,設計壓力為，塔內徑為1200mm，介質為和。材料選用Q345R，腐蝕余量C2=2mm，鋼板負偏差C1=0.3mm。采用全熔透雙面焊對接焊縫，局部無損檢測，焊接接頭系數。當厚度為616mm時，；當厚度為1636mm時，2、 筒體厚度計算壓力液體靜壓力=

11、計算厚度（假設厚度為616mm） 設計厚度 名義厚度 有效厚度對低合金鋼制的容器，規定不包括腐蝕余量的最小厚度。加上2mm的腐蝕余量后，名義厚度5mm。由鋼材規格標準，取。因為在616mm的范圍內，與假設相符，所以名義應力取6mm合適。所以： 3、封頭厚度封頭采用標準橢圓形封頭，即K=1。材料與筒體相同。封頭壁厚 設計厚度 名義厚度 有效厚度 對低合金鋼制的容器，規定不包括腐蝕余量的最小厚度，若加上2mm的腐蝕余量后，名義厚度5mm,由鋼材規格標準，取。因為在616mm的范圍內，與假設相符，所以名義應力取6mm合適。所以： 標準公稱直徑mm曲面高度mm直邊高度mm壁厚S mm內表面積m

12、9;容積V m³質量G kg12003002561.650.25578.6 4、水壓試驗校核水壓試驗壓力 耐壓試驗時容器強度校核 所以，符合設計要求。十二、塔設備質量計算塔設備高度計算 塔釜液所占空間高度 封頭高度 0.325m 上部空間高度 1.248m填料層高度 5m 下部空間高度 0.84m群座總高度（包含下部封頭高度0.325m） 1.571m塔附屬高度h=0.19所以，塔的整體高度H： H=0.325+1.248+5+0.84+1.571+0.19=9.180m圓筒殼、裙座殼和封頭質量 附屬件（人孔、接管、法蘭等）質量塔內件（塔盤、填料等）質量保溫材料質量操作溫度25，無需

13、保溫操作平臺及扶梯質量籠式扶梯單位質量 鋼制平臺 平臺寬度 操作時物料質量水壓試驗時充水質量 塔設備正常操作時的質量(忽略偏心質量)塔設備在水壓試驗時的最大質量塔設備在停工檢修時的最小質量 十三、塔設備固有周期計算1、等直徑、等厚度塔的第一振型固有周期計算彈性模量 固有周期（m為單位高度的質量） 十四、風載荷及彎矩計算1、 風力計算設籠式扶梯與塔頂管線成90o角，由下列公式計算并取其中的最大值。 塔設備所受的水平風力： 體型系數 風振系數 杭州地區基本風壓 0-1段： 得 代入公式，得： 1-2段： 得 代入公式，得： 2-3段： 得 代入公式，得： 3-4段： 得 代入公式，得： 2、 風彎

14、矩校核計算 對裙座底部危險截面0-0對裙座底部危險截面1-1對裙座底部危險截面2-2十五、地震載荷及地震彎矩計算阻尼調整系數 設計地震烈度為7級，查得，取（II 類場地土，近震），取阻尼比 (處于平行直線段) 截面0-0： 截面1-1： 截面2-2： 偏心距彎矩計算： 十六、圓筒應力校核1、各載荷引起的軸向應力（1）內壓在筒體中引起的軸向拉應力（2）.操作質量引起的軸向壓應力截面0-0： 表示00以上塔設備的操作質量 令裙座厚度；有效厚度；截面1-1 查參數表得截面2-2： （3）最大彎矩引起的軸向應力截面0-0： 其中， 截面1-1： 其中， 為人孔或較大管線引出孔處的斷面模量查的 截面2-

15、2： 其中， 2、筒體的強度與穩定性校核(1) .塔體的最大組合軸向拉應力校核截面2-2塔體的最大組合軸向拉引力發生在正常操作時的2-2截面上。其中，； 滿足要求(2) .塔體與裙座的穩定校核截面2-2： 塔體2-2截面上的最大組合軸向壓應力 滿足要求 其中， 查圖5-9得，截面1-1： 塔體1-1截面上的最大組合軸向壓應力 滿足要求 其中， 查圖5-8得,，截面0-0： 塔體0-0截面上的最大組合軸向壓應力 滿足要求 十七.塔體水壓試驗和吊裝時的應力校核1、水壓試驗時各種載荷引起的應力(1) .試驗壓力和液柱壓力引起的環向應力 (2) .試驗壓力引起的軸向拉應力(3) .最大質量引起的軸向壓

16、應力(4) .彎矩引起的軸向載荷2、 水壓試驗時應力校核（1）筒體環向應力校核滿足要求（2）最大組合軸向拉應力校核滿足要求（3）最大組合軸向壓應力校核滿足要求十八、裙座基礎環設計1、基礎環尺寸取 2、基礎環的應力校核 其中， 取以上兩者的較大值選用75號混凝土，由表8-9查得其許用應力：。，滿足要求3、基礎環的厚度(Q245R) 假設螺栓直徑為M24，由表8-11查得，當時，由表8-10查得： 取其中較大值，故按有筋板時計算基礎環厚度： 圓整后取19、 地腳螺栓設計1、地腳螺栓承受的最大拉應力 取以上兩數中的較大者，2、地腳螺栓的螺紋小徑，取地腳螺栓的個數； 由表8-12查得M24的螺栓的螺紋小徑，故選用 8 個M24的地腳螺栓，滿足要求。二十、人孔及手孔選擇1、人孔選擇 選用回轉蓋板式平焊法蘭人孔（HG215-2005），材料為Q235A，全塔共2個。公稱壓力： PN=0.6MPa公稱直徑： DN=450mm二十一、焊縫校核 裙座與塔體采用對接焊縫，焊縫材料在操作溫度下的許用應力，焊縫承受的組合拉應力： 所以，焊縫強度符合要求。二十二、參考文獻【1】賈紹義 柴誠敬主，化工原理課程設計，天津：天津大學出版社，2