填料塔的工艺计算及结构设计毕业论文.doc

填料塔的工艺计算及结构设计毕业论文 目录绪论 . 1第一节 塔设备的发展 . 1第二节 吸收技术的概况及其设备 . 2第一章 设计条件及设计内容 . 4第一节 设计题目 . 4第二节 设计方案 . 4第三节 吸收操作参数的选择 . 5第四节 填料的选择 . 5第二章 吸收塔的工艺计算 . 8第一节 基础的物性数据 . 8第二节 物料衡算 . 8 第三节 塔径的计算 . 10第四节 填料层高度的计算 . 13第五节 填料层压降的计算 . 16第三章 塔附属设备工艺计算 . 18第一节 塔附属高度的计算 . 18第二节 填料塔的结构设计 . 18第三节 辅助装置及附件 . 21第四章 吸收塔的机械计算 . 23第一节 主要的工艺参数 . 23第二节 材料的选择 . 23第三节 塔的强度和稳定性校核 . 23结论 . 32 参考文献 . 33致谢 . 35 绪论 第一节 塔设备的发展 塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它能使（或汽）液或液液两相之间进行紧密接触，达到相际传质及传热的目的。精馏、吸收、解吸、和萃取等可在塔设备完成，这些是常见的塔设备单元操作。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。氨是化工生产中极为重要的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收，设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。塔器得到了快速的发展，20世纪80年代，装置开始大型化，填料重新受到了重视，新型填料接二连三问世，这些填料压降较低和传质效率高，为填料塔的推广创造了条件。在炼油、化学工业的发展中，塔器得到了快速的发展。此后20年间，填料塔技术有了很大的进步，涌现很多高效填料与新型塔内件，特别是新型高效规整填料的不断开发与应用，冲击了蒸馏设备以板式塔为主的局面，且大有取代板式塔的趋势。最大直径规整填料塔已达1420m，结束了填料塔只适用于小直径塔的历史，这标志着填料塔的塔填料、塔内件及填料塔本身的综合设计技术进入了一个新阶段。纵观填料塔的发展，可以看出，直至80年代末，新型填料的研究始终十分活跃，尤其是新型规整填料不断涌现，所以当时有人说是规整填料的世界，规整填料的特点分离效率高、通量及操作弹性大、阻力压降小、放大效应低，填料塔的重大突破是其的放大技术，取代了传统填料塔，而且一些代替了大型板式塔。 在新型填料塔技术中，填料塔的气液超重是在化学和加工工业中通常遇到，液体分布十分重要，这是因为：（1）不良液体初始分布会导致分离效率急剧下降，（2）不良的初始分布难以达到填料层的自然流分布，（3）新型高效填料一般具有较小的径向分布系数。因此，塔内件的设计，特别是液体分布器和进气结构的设计，成为开发大型填料塔的核心问题。而流体均布理论和技术又是发展填料塔内件的先导。目前，对液体的初始分布器和再分布器的研究，相对来说较多，也较为充分和成熟。现在已发展的形式有，盘式、槽式、排管式、槽盘式、喷嘴式及飞溅式等。 70年代以前，在大型塔中，占绝对优势的是板式塔。70年代初出现能源危机，节能问题随之出现。随着石油化工业的发展，填料塔受到人们的青睐，此后20年间填料塔技术有了很大进步。纵观填料塔的发展，新型填料塔的研究始终都在进行。 第2节 吸收技术的概况及其设备吸收是利用不同气体组分在溶剂中的溶解度的不同进行选择性溶解吸收，气体吸收的过程时常用的化工原料过程中的气体混合物的分离步骤。在化工生产中，我们经常需要对各组分的混合气体进行分离，这样做的目的是：在生产过程中，除去其中有害的物质成分，例如，气体的净化；从成品中回收混合气体中的有用物质。分离的气体混合物中，根据气体混合物中各组分的化学性质或者物理性质的不同进行分离，就是由于这些性质，我们可以选择不同的分离方法。对于吸收操作来说，只有一个吸收方法。实际生产中，用于回收的吸收其中的吸收过程是必须的。所以在一般情况下，一个完整的吸收，包括吸收和解析两个过程。所以。在设计时，应考虑这两个过，以便得到更好的设计效果吸收在工业上有着广泛的应用：（1） 废气的治理。很多工业废气中夹杂着SO2，氮氧化物，汞蒸气等有害物质，浓度虽低，但对人体和环境的危害甚大而必须进行治理，选择适当的吸收技术进行吸收；（2） 原料气的净化。除去原料气中所含的杂质，吸收是最常用的方法；（3） 某些产品的制取，将气体中需要的成分以指定的溶剂吸收出来，成为溶液态的产品或者半成品；（4） 有用组分的回收。比如从有机溶剂的蒸汽从焦炉气洗油回收使用苯等。对于吸收设备，在水吸收氨的过程中，可以选择的设备有很多，并且这些设备具有结构简单、便于安装、造价低、操作维护方便等优点。对于吸收过程来说，液气比较大。因此适合填料塔装置，填料塔阻力还小，并且效率高。综合来说，对于吸收过程，大部分选择填料塔吸收。填料塔的工艺设计，根据操作的温度，容量，操作的平衡压力以及所计算出的填料的大小和塔内径之间的对应关系来决定。在填料塔的发展过程中，填料仍处在发展过程中，其提升阶段主要集中在：填料的强度、使用的共同因素、经营利润及业绩、传质效率的提高等。结合各种填料的优缺点，进而可以开发出结构良好的、流体分布均匀、堆积接触面积大的新型填料。目前，采用最多的是塑料、陶瓷和金属填料。近十几年，填料塔的到了高速发展，特别是对于液体分布装置以及规整填料的运用的改进。填料塔以后会在以下两个方面得到高速的发展：（1） 理想型填料的发展，即更加高效更加方便的填料；（2） 提高塔内件的研究，即低压液体分布器的研究。 随着人类不断地发展，科技不断地进步，不同种类的填料塔的新型设备将会陆续开发出来。 第一章 设计条件及设计内容 第一节 设计题目本次设计的混合气体的处理量为14500m3/h（标准状况下）的氨吸收装置。混合气体的组成，氨含量7.5%（体积分数）的空气，操作温度为293K，混合气体的压力为101.3KPa，设计的回收率为98.5%。 第二节 设计方案1、 吸收流程本次设计吸收塔吸收过程采用一步吸收流程，采用逆流操作，气相从塔底进入从塔顶排出。逆流操作的操作特点是，传质速率快，分离效率高，传质平均推动力大，并且吸收剂的利用率高。2、 吸收剂的选择 吸收通常在吸收塔中进行，吸收过程是否高效、经济，这个最主要取决于吸收剂，因此，吸收剂的选择非常重要。选择吸收剂应遵循以下原则：（1） 吸收剂的溶解度，吸收剂应尽可能的拥有较大的溶解度，这样有利于吸收，减少溶剂用量，进而功率就小，吸收速率也快，气体中的溶质的最终残余量也较低；（2） 吸收剂的挥发性，尽量不易挥发。这样既减少了溶剂的损失又避免了气体中引入新的杂质；（3） 溶剂的选择性，这就要混合气体中其他组分的物质在溶剂中的溶解度要尽可能的小；（4） 溶剂的再生性，再生性主要是说的化学吸收，温度的变化对溶解度的影响相当大；（5） 吸收剂的黏度，对于吸收机来说，在操作时，黏度越小流动性就越好，有利于传质和传热；（6） 吸收的稳定性，化学性能要好，这才能确保使用过程中不发生变质。吸收剂的选择还有很多因素，这里就先列举这些，实际中，吸收剂的选择很难符合以上所有要求，在设计时只能根据实际情况而定。综上所诉，本设计所用的吸收剂为清水。第三节 吸收操作参数的选择吸收塔的操作参数主要是指它的操作压力和操作温度。对于物理吸收，加压操作，不仅有利于提高吸收过程的传质的推动力而提高过程中的传质速率，而且可以减少塔径。对于化学吸收，若过程由质量传递过程控制，则提高操作压力有利；由化学反应过程控制，操作压力对过程的压力影响不大。操作温度，对于物理吸收来说，温度降低，对于吸收越有利，一般情况下，取常温吸收为好；对于化学吸收，温度应该根据化学反应的性质而定，使吸收反应具有较好的反应速率；再生操作，较高的操作温度，可以降低溶质的溶解度，因而有利于吸收剂的再生。根据设计要求，本设计的操作温度为20，操作压力为103.1KPa。 第四节 填料的选择1、 填料层 填料层是实现气液船只的主要零件。它的主要作用是：（1） 单位体积的填料层能够提供比较大的固体表面积。液体在填料层的表面沿内壁成膜状向下流动，以此增加气液间的接触面积；（2） 填料层间隙会形成不规则的弯曲的通道，并且空隙体积所占的比例较大。气体通过填料层是湍动程度较大。2、 填料种类的选择对于分离过程的要求选择不同的填料，一般情况下，我们需要考虑以下几个要求：（1） 填料的传质效率较高，散装填料的效率较低而规整填料的效率较高；（2） 填料的通量要大，要尽可能的选择一个高动能填料泛点的气体或气体速度因子；（3） 填料层的压降一定要低；（4） 填料层的拆装、检修方便，填料的防污能力要强。3、 填料的规格选择规格是说，填料的公称尺寸或者填料的比表面积。关于散装的包装规格，填料塔的主要有：DN16，DN25，DN38，DN50，DN76等等，液体沿填料层向下流动时，在塔壁形成“壁流”的倾向，再加上液体再分布器的不均匀，降低传质效率，形成了干锥现象。因此，填料的塔径和填料的公称直径之比应该大于8。下面我们介绍几种典型的散装填料。（1） 拉西环 它是高与外径相等的圆环，常用的外径为25到25毫米，对于陶瓷壁厚一般在2.5到9.5毫米，金属环壁厚0.8到1.6毫米。填料多乱堆在塔内；大直径的亦可整砌。在结构上，它结构简单，相对于其他填料来说，阻力比较而且通过能力低；因为环内部液体不易到达，内部不易湿润，传质效果差。近几年常被其他填料取代，但是由于拉西环填料的性能数据积累丰富，常作为比较优劣的标准。（2） 弧氨 它表面不分内外,通常由陶瓷制成，在拉西环的基础上是性能得到了一定的提高，易产生套叠和架空现象，目前基本被矩鞍形填料取代。（3） 阶梯环，开孔型填料，一段是喇叭口，孔隙率高，表面容易暴露，构造材料多为金属或塑料。（4） 鲍尔环，鲍尔环一般是由金属或者塑料制成，相对于拉西环来说，它是在其基础上改良的，相对效率较高。（5） 金属鞍环，它具有液体分布均匀，开孔填料气体通量大、阻力小等优点。（6） 矩鞍形填料，在弧鞍形的基础上发展的，并且因为在床层中的相互重叠的部分少，孔隙率达，表面利用率高，传质效率高。 拉西环 鲍尔环 阶梯环 矩鞍形对于填料的选用，一般选用就是根据它的效率，压降和通量，这些决定了塔的能力的大小以及操作费用。在实际生产中，考虑到资金问题，一般选用的是中等比表面积的填料，这样选比较经济实惠。孔隙率大的填料比表面积一般比较小，可用于流体高通量、大液量以及较脏物料除了这些之外，在选择填料的时候，还应该考虑系统的腐蚀性、成膜性和是否含有固体颗粒等因素来选择不同的材料，不同种类的调料。填料材质的选择，工业上填料的材质有塑料，金属和陶瓷三类。塑料填料主要用于吸收、萃取、解吸等装置，不过它也有缺点，表面润湿能力差,在选用时，需要考虑的是填料的表面处理，以此来改善填料的润湿率。金属填料，金属填料可以制成薄壁的结构，它阻力小、通量较大、抗击能力高，在工业生产中主要以金属填料为主。陶瓷填料，易碎且很难抵抗高冲击强度，陶瓷调料比较便宜，并且具有较好的表面润湿率，在工业生产中，一般用于气体的洗涤，气体吸收液的萃取。陶瓷填料好具有较强的耐热性以及耐腐蚀性。 第二章 吸收塔的工艺计算 本章节包括对于填料塔的工艺计算关于气体和液体阶段的调查，运用物理数据，无聊平和填料塔，填料塔的直径计算以及填料塔的高度计算。第一节 基础的物性数据1、 液相物性数据溶液的物性数据，对于低浓度溶液的吸收过程来说，可以近似的选取纯水物性的数据，由手册查：20时水的有关物性的数据如下所示：密度： 表面张力为:氨在水中的扩散系数为：2、 气相的物性数据混合气体的平均摩尔质量为：混合气体的平均密度为：R=8.314 混合气体的黏度可以近似的取为空气的黏度，查手册得到298K时空气的黏度为：273K，101.3KPa查手册得到NH3在水中的扩散系数为：第2节 物料衡算气液相平衡数据，20，101.3KPa下由手册查得，NH3在水中的溶解度系数为：H=0.725kmol/m3,亨利系数为：E=76.5kPa。相平衡常数：kmol/m3物料衡算： 吸收塔液相进口的组成应低于其平衡浓度，该系统的相平衡关系可以用直线表示为: y=mx y=0.755x于是可得吸收塔进口液相的平衡浓度为： 吸收及入口浓度应低于。其值的确定应同时考虑吸收和解吸操作，兼顾两者，经优化计算后方能确定，这里可取x2*=0.0014该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系可用直线表示，最小液气比可按下式计算： 对于纯溶液吸收过程，进塔液相组成，X2=0 取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可以得到吸收剂用量： 进塔惰性气体气相流量为： 根据全塔物料衡算式： V单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s; L单位时间内通过吸收塔的溶解剂，kmol/s; Y1、Y2分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，koml/koml; X1、X2分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，koml/koml; 第三节 塔径的计算1、 塔径的计算填料塔塔径的计算方法有许多种，所得的结果也不尽相同，因此，我们在计算时，对计算方法的误差应该有足够的分析，留有适量的余量，不然会导致设计的失败，造成巨大的经济损失。目前计算塔径较为常用的是计算填料塔的液泛点气体速度，并取其某一倍数作为塔的操作气速，然后根据公式计算塔径。泛点气速的计算方法有很多种，目前较为流行的是利用埃克特泛点气速关联图或者采用Bain-Hougen的泛点气速关联式。运用这两种方法计算所得的泛点速度偏差一般在10%-20%的范围内，一般都可以达到工艺流程要求。本设计采用Bain-Hougen的泛点气速关联式 由前面可知：填料塔的比表面积： a=90 (m2/m3)填料塔的空隙率： 液体的黏度： L=3.6 mPas 塑料阶梯环： A=0.204 K=1.75 液相的质量流量： WL=604.82818=10886.76kg/h气象的质量流量： WV=145001.169=16950.5kg/h F泛点气速，m/s； g重力加速度，981m/s2 at填料总比表面积，m2m3 填料层空隙率，m3m3； V,L气相、液相密度，k/m3； L液体粘度，mPas;A,K关联常数。 不同填料的A,K值散装填料类型AK规整填料类型AK塑料鲍尔环0.09421.75金属阶梯环0.1061.75金属鲍尔环0.11.75瓷矩鞍0.1761.75塑料阶梯环0.2041.75金属环矩鞍0.062251.75 因为 u=(0.5-0.85)F,取泛点率为0.65，即 圆整后取 D=1.2m D塔径，m；V操作条件下混合气体的体积流量，m3/s ;空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体线速度，m/s. 圆整后取 D=0.8m（常用的标准塔径为400、500、600、700、800、1000、1200、1400、1600、2000、2200）2、 泛点率校核 ，0.80在这个区域内，所以符合要求。3、 液体喷淋密度的校核去最小喷淋密度为（LW)min=0.08 m3/(m.h) a=90（m2/m3) Umin=a（LW)min =0.0890=7.2（m2/m3h) UUmin 所以能够满足最小喷淋密度要求第四、填料规格校核 根据此次涉及要求，我们应该选择环形填料中的塑料阶梯环，根据塔径D=1.2m，再根据填料和塔径的相对应关系以及实际的操作要求，塑料阶梯环的尺寸选取50mm，以下是其的规格：填料的公称直径：76mm 填料的比表面积：a=90 m2/m3调料的孔隙率： 90m3m3 填料因子：112.3所以D/d=1200/76=15.88 符合要求 第四节 填料层高度计算1、 传质单元高度计算 对于吸收塔来说，传质速率的计算算得上是个较为复杂的过程，到目前为止，还没有更简便的过程。现行的关于填料塔的传质速率的计算，通用的关联式有很多，并且计算结果相差还很大，所以说，不能成为本次计算的依据。此次设计，关于传质速率的计算方法主要来恩田模型修正计算得出来的，出自于天津大学麦本熙和李锡源教授。 关于恩田模型，它是许多填料层的传质系数的数学关联式中被认可程度最高的关联式。但是，这种模式建立的时候多采用拉西环，并且它比较适合50%的液泛气速。而对于开孔填料以及超过50%液泛气速时的情况来说，一半计算的传质系数相对来说后低一些。所以，才采用修正后恩田模型，通过修正公式来对塑料阶梯环的传质速率进行计算与修正。273k，101.3kPa下，氨气在空气当中的扩散系数是：则293，101.3下，在空气中的扩散系数为则293，101.3下，在水中的扩散系数为脱吸因数为气相的总传质单元数为： 气相的总传质单元高度采用的是修正的恩因关联式计算得来： 不同材质的c值见表材质钢陶瓷聚乙烯聚氯乙烯碳玻璃涂石蜡的表面表面张力，N/m10375623340567320液体的质量通量：气体的质量通量：气膜的吸收系数： 液膜的吸收系数： 表3.3 各类填料的形状系数填料类型球棒拉西环弧鞍开孔环值0.720.7511.191.45查表得：则所以以下的公式是修正计算公式： 由：2、 填料层高度计算由 可取上下活动系数1.4 所以取填料层高度为11m 填料层的分段高度 填料种类填料高度/塔径最大高度/m填料种类填料高度/塔径最大高度/m拉西环2.5-36鲍尔环5-106矩鞍环5-86阶梯环8-156在范围内，所以填料层高度为11m，分两段 第五节 填料层压降的计算填料层的压降：气体通过填料层的压降计算采用的是Eckert关联图计算，其中横向坐标为： 查表4-11得到：纵坐标为：查下图得到： 填料层的压力降： 第三章 塔附属设备工艺计算 第一节 塔附属高度的计算取塔上部空间高度大约为1.5m，填料塔底的液相停留时间如果按照5分钟算的话，那么塔釜所占的空间高度为： 综上所述，考虑到气相接管所占的空间高度，底部空间高度大约可取1.5m，所以塔的附属高度可以去3.0m，裙座高度大约为2.2m。 第二节 填料塔的结构设计对于填料塔，主要的构成有塔体，填料及塔的内部构件。液体分布器、液体的再分布器、填料支撑板、填料压紧和床层限制版是填料塔的主要内件。1. 液体的初步分布器和再分布器的计算与选择典型的液体分布器有：排管式液体分布器、环管式液体分布器、盘式孔流式液体分布器和槽式溢流型液体分布器。关于液体分布器的设计，需要考虑：（1） 满足所需的淋液点数从而确保液体初步分布的均匀性；（2） 为了适应负荷的变化操作弹性得大；（3） 不易堵塞以及不能造成雾沫夹带和发泡；（4） 气体通过的自由截面积大，阻力小；（5） 便于操作，部件可通过人孔进行安装、拆卸。 布液孔数的确定可以根据所用的填料质量分布要求。喷淋点密度应该遵循的是：填料层的效率越高，则所需的喷淋点的密度越大。则分布器密度计算： 按照Eckert的定义值，当D=1200mm时，取喷淋密度为100点/m2所以，总布液孔数为： 圆整后，取布液孔数为120个。布液计算： ，取孔流系数为0.62，由上边可知，开孔上方的液体高度，则 取d0=5mm所以，有计算得到，本设计的布液点数为120点，直径为5mm。 液体分配管和布液支管的尺寸液体分配管需要在能顺利安装的前提下尽量长，管径取决于管内的流速，管内流速一般不超过0.3m/s,布液管直径取决于流速，一般来说流速在0.1m/s不得超过0.3m/s，直径在15mm到45mm之间。2. 液体再分布器为了避免“壁流”而造成的液体分布不均匀，传质效率的降低而形成的“干锥现象”，所以必须将填料层分段，在各填料之间，再加上一个液体收集装置，液体收集再分布器可以将上层填料流下的液体完全收集、混合。然后平均分布到下层的填料，也将上升的气体均匀分布到上层填料，这样也可以消除各自径向的浓度差。在一般情况下，液体与液体是液体收集器和再分布器的组合，已形成液体的收集和再分布装置。液体分布器有组合式液体再分布器，盘式液体再分布器，为了方便安装，分布器采用分块式结构，并且要求分块数能通过人孔。卡子连接分布盘与支持圈，并且加垫片密封。 多孔盘式液体再分布器3.填料压板 填料压板有栅条压板和丝网压板，根据设计要求，选用丝网压板作为此次设计的填料压板，入塔后用螺栓连接，并且当DN1200mm时，压板的外径比塔的内径小15到20mm，所以取外径D=1185mm。选用丝网压板作为这次设计的填料压板，并且采用分块结构，入塔后用螺栓连接, 取外径D=1185mm4.填料支承板在填料的底部安装填料的支承装置，这是为了防止填料穿过支承装置而落下；确保有足够的空隙率，使气液两相能够自由的通过，还有足够支撑操作时填料层的质量，这样就需要填料支承装置具有足够的强度及刚度，并且结构简单，便于安装，使用的材料耐介质的腐蚀。栅板是最常用的且结构很简单的填料支撑装置，所以，此吸收填料塔选用栅板作为填料支撑装置。因为 DN900mm所以采用分块式栅板，每块的宽度为400mm，并且为了增加栅板的刚度，上下需要连接板。 第三节 辅助装置及附件 1、 除沫器 操作时，由于塔内的气速过大，塔顶会出现雾沫夹带，造成物料的流失浪费，塔的效率也随之降低，有时还会造成环境污染，为了减少液体的夹带损失以及确保气体的纯度，需要在塔顶设置除沫装置。在工业设计中，比较常用的除沫装置有丝网除沫器，旋流板除沫器，折流板除沫器，有些还用到多孔材料除沫器及玻璃除沫器。丝网除沫器结构有两种：网盘形和条形。其特点有：比表面积大、重量轻、空隙率大以及方便使用，切除沫效率高，压降小，较为广泛使用。折流板除沫器，其特点，结构简单，不宜堵塞，但金属消耗量大，造价高不适宜本设计。旋流板除沫器，除沫效率高。综合考虑，本设计选用丝网除沫器。 上装丝网除沫器参数 公称直径主 要外 形尺 寸DN mmHH1H2D质量kg1000100218102043.41000150268102051.71100100218112049.61100150268112059.91200100228122064.81200150278122076.61300100228132071.61300150278132085.21400110228142079.61400150278142095.12、 进出料接管1. 进料管与回流管在常压下，塔的液体进口管速可以取0.5到3n/s之间，管内流速不超过1.5到1.8m/s之间，所以近似的取液体的进出管流速为2m/s，由公式得到：根据无缝钢管规格，取1684.5热轧无缝钢管。则 所以符合要求2. 气体出口管为了减少出塔气中夹带的液滴，在出口处设置挡板或者在塔顶安装除沫器。3、 裙座裙座常用于塔体的支承装置，其结构形式有：圆筒形与圆锥形。常用的裙座材料有Q235-B和26MnR，由于圆筒形裙座制造方便，经济合理，根据本设计特点及其要求，选用圆筒形。裙座与塔体的连接裙座与塔体的连接选用焊接，焊接接头一般采用对接型式或者搭接型式。裙座外径与塔体下封头的外径相等，焊缝采用全焊透连接焊，裙座与上端面至塔釜接头切线距离h为46mm。引出管通道考虑到管子的热胀冷缩，支撑肋板与引出管之间应留有4mm间隙。四、因填料吸收塔过高，安装时应安有吊柱 第四章 吸收塔的机械设计 第一节 主要的工艺参数 填料塔内经： 计算压力： 温度：T=298K 溶液介质密度为： 第二节 材料的选择筒体和封头： 20R: MPa =137MPa =245MPa Q235-B: MPa =113MPa =235MPa 第三节 塔的强度和稳定性校核一、筒体计算厚度： 二、封头的计算厚度： 取厚度附加量e=3mm，则筒体的名义厚度 有效厚度 封头的名义厚度 有效厚度 裙座的名义厚度 有效厚度 3、 塔的质量计算1. 壳体和裙座的质量（1）圆筒质量： 塔体圆筒的总高度：H0=16.2m （2） 封头质量： 查阅资料得到DN1200，壁厚等于10mm的椭圆形封头质量为：132.79kg 则 （3） 裙座的质量： 所以2. 塔内构件质量： 查得76mm塑料阶梯环填料密度为68.4kg/m3 则 3. 人孔、法兰、接管与附属物的质量： 4. 平台、扶梯的质量：查GB标准塔设备部分零件质量载荷估算表得到，可知平台单位质量，笼式扶梯质量，塔设备总高为18.4m。笼式扶梯总高取，平台数n取1，故而平台扶梯质量：5.操作是塔内的物料质量：查GB标准得到椭圆形封头容积，则 6. 充水质量为： 7. 全塔操作质量为： 8. 全塔的最小质量为： 9. 全塔的最大质量为： 4、 填料塔自重分析：确定危险截面0-0（裙座与地面接触处的截面），1-1（裙座体人孔中心线的截面），2-2（塔体与裙座的焊缝处截面），则操作时的质量为：N水压试验时的质量为：停止操作时： 5、 塔的自振周期等直径、等壁厚的自振周期： 6、 塔的风向载荷将全塔按高度分成两段，第一段长10m，第二段高为8.4m，则这两段的水平风力为： 式中：k1=0.7,k2风振系数，一般取1.7。 q：塔的风力载荷 l：高度 De1：迎风面的有效直径 f ：高度变化系数 由表得风压高度变化系数f1=0.78 f2=1.075，并且该塔每隔五米塔高设置一个操作平台，k3=0.4，k4=0.2 则 个危险截面的风力静弯矩为： 7、 塔的地震载荷计算 1.正常操作时，由于该塔为等直径等壁厚，查得7级地震烈度 由于 因此需要考虑高振型的影响2. 停工操作时 3. 水压试验时 8、 塔体强度计算 1.正常操作时 由于塔是轴对称的 Me=0 对于2-2截面，最大弯矩为： 自重取,则塔体在2-2截面正常操作时的最大组合拉应力在迎风侧， 20R的许用应力为 MPa，去焊缝系数，则 MPa20MPa 因此该塔的设计合理 最大组合应力： 20R的许用轴向压应力为MPa26.5MPa因此正常操作时该塔安全2. 停止操作时 则组合拉应力为： 最大拉应力为3. 水压试验时 最大弯矩为 自重取,则塔体在2-2截面处水压试验环向拉应力为： 对于2-2截面 液柱静压高度，18.4-2.2=16.2m 则液柱静压力为： 因此 轴向拉应力为： 此拉应力小于许用值MPa因此该塔的水压试验设计合理，安全综上所述，他提的强度和稳定性均许可。九、基础环板的计算 取基础环板的外径 基础环板的内径 （1）基础混凝土的最大压应力A.正常操作时 用200号混凝土时，因此正常操作时安全b.水压试验时 ，所以水压试验时安全(2) 基础环板的厚度 取螺栓孔中心圆直径为1350mm，螺栓个数n=8，则 则 由表查得： 取计算力矩，取基础环板材料许用应力，则 考虑到附加量后取（3） 基础螺栓的计算a. 环板最大拉应力 b. 螺栓根径 所以选用M24的螺栓8个 结束语 这次我的课程设计题目是水吸收氨过程填料塔的设计，这是关于吸收中填料塔的设计。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简单，压降低等特点。在本次设计是本专业最为重要的一次工程实践经历，也是对本专业所学知识的综合运用。在设计工作期间锻炼了我查阅手册和文献能力。毕业设计是综合运用所学知识进行设计实践的环节，为对我们在生产实践中进行调查研究的能力、贯彻问题、分析问题的能力与培养至关重要。我通过各种书籍独立查找出各个物性数据，然后根据设计书上的步骤按要求算出各个物理量。但是在整个计算过程中，由于有些物理量没有完全掌握，所以计算过程中出现了不少问题。而在运用Eckert通用关联图计算泛点气速中，我觉得通过查表得出的数据有一定的差距，不能得到较为精确的数值。在整个设计过程中，由于数据繁多，所以整个计算过程都必须特别的小心，尽管如此，我认识还是有一些失误存在。通过这次设计，让