填料塔的设计

1、成绩 西北大学化工学院化工原理课程设计说明书 设计名称： 填料吸收塔设备的设计年级专业： 2008级化学工程与工艺姓 名： 指导老师： 姚瑞清2011年1月目 录设计任务-2填料选择-3计算所需物性参数-3设计计算过程-4塔附件选择-10工艺流程说明-15心得体会-16参考文献-18工艺流程图-19一. 设计任务原料气入塔温度为25，用清水吸收原料气体中的SO2气体，混合气体的处理量为2000m3h，其中含有SO2的摩尔分数为7，SO2的吸收率为90，气体入口温度为25.水入口温度为20。已知：2010kPa, L/G=1.5(L/G)min; 操作压力：常压； 操作温度：液体20; 气体：2

2、5 填料类型：乱堆塑料鲍尔环；要求设计填料吸收塔，求所需塔高，塔径，塔内件，塔接管尺寸，绘制流程图，吸收塔工艺条件图，设计过程评述。该系统属于易分离系统，可采用散装填料，系统中含SO2有一定腐蚀性，故考虑选用50mm塑料鲍尔环，由于系统对压降无特殊要求，考虑到不同尺寸鲍尔环的性能采用乱堆50mm塑料鲍尔环。鲍尔环特性：鲍尔环是在拉西环的基础上发展起来的，是近期具有代表性的一种填料。鲍尔环的构造是在拉西环的壁上沿周向冲出一层或俩层长方形小孔，但小孔的母材不脱离圆环，而是将其向内弯向环的中心。鲍尔环对这种构造提高了环内空间和环内表面的有效利用程度，使气体流动阻力大为降低，因而对真空操作尤为适用。鲍

3、尔环上的俩层方孔是错开的，在堆积是即使相邻填料形成线接触，也不会阻碍气液俩相的流动，不致产生严重的偏离和构流现象。因此，采用鲍尔环填料，床层一般无需分段。 1.基本物性数据（查资料与后面计算）： 20L=/m,L10-3 , ,DL=D0T0/T0-9m表面张力=33mN/m开孔环的修正因子25G=/m,D0 =0.108 m/s=0.039 m G10-5,c=40mN/m, 表面张力2.鲍尔环基本参数：比表面积a=103m/m，空隙率每立方米填料个数=6380个，堆积密度67.7kg/m,干填料因子填料因子=82 m-1临界表面张力四设计过程计算：1.吸收剂用量：取实际液气比为最小液气比的

4、1.43倍，则可以得到以下计算。有混合气的组成情况可知吸收塔进出口气相组成如下： 2.填料塔塔径计算：利用公式计算液体液泛可得： 操作空塔气速：取泛点气速的70% ,则塔径：圆整后取: =1.0(1)校核：校核气速： 故(符合要求)(2)校核径比 (3)核算喷淋密度 对于散装填料： (最小润湿率)为 0.08 m3 at=103m-1 故，符合要求。（4）塔压降的计算用查Eckert关联图的方法求查关联图得 （符合要求）3传质系数的计算：求的值： 故 求传质系数 （按照修正的恩田公式计算，修正因子=1.45）:液相传质系数 以此可以计算液相传质系数:气相传质系数 又，故 将得到的传质系数换算成

5、以摩尔分率为推动力的传质系数 传质单元高度的计算:传质单元数的计算（吸收因数法）: 又塔高的计算圆整，得填料分段的计算取则（符合要求）故，不分段5持液量的计算每个填料表面积，当量球形填料直径, ,于是,全塔持液量：填料质量最大负荷五.塔附件的选择1.除沫器的选择折板式除沫器 除沫器是用来除去由填料层顶部溢出的气体中的液滴，安装在液体分布器上方，由于本吸收过程发泡少，故选用价格低廉的折板式除沫器，其阻力较小（50-100Pa），能除去50um以上的液滴。结构特点：除雾板由的角钢构成，板间距25mm，垂直流过的气速溢流槽式分部器 该分布器结构简单不易堵塞，适应性强，可用于大型和大液量的填料塔。金属

6、、陶瓷、塑料均能制作。这里选用塑料，防止二氧化硫溶于水后对分布器产生腐蚀。（有喷淋槽和其上的分配槽组成，液体有分配槽流入喷淋槽，然后经V型或矩形切口分成多股细流，淋洒在填料口上，约75-150mm槽长开一个孔，这里选取75mm长）查得：喷淋点密度为140点/，则，选择槽宽60mm，槽高=143/0.75=190.7mm.分布器高于填料274mm。共分为六个槽，两边各留11cm。左边三个槽共开六侧，从左往右依次开孔为3、6、7、 8、9、10、11，右侧与左侧对称，共计108个点。（分配槽取1个） 液体进出管径的选择 水的流速为1-3m/s,取u=/s,则圆整得： 校核得: 故进出口液体管径取1

7、25mm,规格如下：公称直径/mm外径/mm壁厚(mm)/(质量kg/m)125气体进出管径的选择 查得 气体流速范围为10-18m/s，取又则，圆整，得校核 故进出气管口选择200mm，规格如下：根据 GB/T 8163-1999（单位：mm）公称直径/mm外径/mm壁厚(mm)/(质量kg/m)2004泵和风机的选取（1）泵的选取： 计算.输液管径,流速.管路总长度估计：取20m，100m，则输送吸收剂管路所需压头的估算： 据初步立面布置，取Z10m水柱。据操作条件.计算雷诺数：取管的绝对粗糙度0.35mm，相对粗糙度查摩擦系数与雷诺系数及相对粗糙度的关系图可得出：选泵853600/h,H

8、查IS型单级单吸离心泵规格表，选用IS125100200单级单吸离心泵.(2)风机的选择由2000 m3/h，查表选用F46211型号离心式风机（风量范围50059500 m3/h），该风机用不锈钢制，适用于腐蚀性气体。选A型支承式支座。栅条式支承板 填料支撑板的主要作用是支撑填料床层，同时又能保证气液两相顺利通过。栅条式支承板结构简单，强度大。适合本吸收过程的要求。钢条间距= 故总管数为7床层定位器 为了保持填料塔的正常操作，在填料床层的上端必须安装填料压紧器或床层定位器，否则在高气速或负荷突然波动时会发生异常情况，对塑料制散装填料应使用床层定位器。床层定位器制成栅板状，为防止小填料流失，在

9、床层固定器外部加一层金属钢板网，用螺钉顶于塔壁选取常压人孔（HG 21515-95）明细表名称标准编号数量材料筒节1Q235-AF法兰1Q235-AF垫片=31橡胶板（光面）螺栓GB 5781-86见尺寸表螺母M16GB 41-86见尺寸表4级把手2Q235-AF尺寸表 mm公称直径mmdwsDD1Bb母数螺栓总质量kg500530662058530014101216019020M1615六工艺流程说明：操作时，清水以 的流量先通过101缓冲，再通过102冷却后，经104底部进入，与液体在鲍尔环表面接触并进行传质过程。经过此过程，可作污水排出。七心得体会：在这寒冷的冬天，伴随着新年的脚步声，在

10、姚老师的细心指导下我们的课程设计终于解题了。在这十天中，我学会了许多。首先，我们学会了互相忍让，和睦相处。在设计过程中，与同学分工设计，和同学们相互探讨，相互学习，相互监督。学会了合作，学会了运筹帷幄，学会了宽容，学会了理解，也学会了做人与处世。其次，在专业知识的理解及运用方面有了很大提高。课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，我们本次做的是吸收塔的设计，通过本次设计，我深深的体会到“书到用时方恨少”这句话的哲理。通过到图书馆、网络等各种渠道查找资料，锻炼了我们的查询资料、获取信息能力；通过大量数据计算，也是我的计算能力有了大幅提高最重要的是，我们学会了CAD制图工具，这是我们工科人必须熟练运用的软件。同时，各科相关的课程都有了全面的复习，独立思考的能力也有了提高。在这次设计过程中，体现出自己单独设计塔器的能力以及综合运用知识的能力，体会了学以致用、突出自己劳动成果的喜悦心情，从中发现自己平时学习的不足和薄弱环节，从而加以弥补。在此感谢我们的姚老师，老师严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样；老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪；这次吸收塔设计的每个细节和每个数据，都离不开老师的细心指导。 九参考文献及资料：化工工艺设计手册 第三版 化学工业出版社 中国石化集团上