填料塔的设计.doc(1)

目录前言世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。

”如果人类生活在污染十分严重的空气里，那就将在几分钟内全部死亡。

工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。

因此，大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时，就会对人类和环境带来巨大灾难，对有害气体的控制更必不可少。

一．设计任务书1.设计目的通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。

培养学生利用所学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。

2.设计任务试设计一个填料塔，常压，逆流操作，操作温度为25℃，以清水为吸收剂，，气体处理量为1500m3/h，其中含氨%（体积分数），吸收脱除混合气体中的NH3要求吸收率达到99%，相平衡常数m=。

3.设计内容和要求1）研究分析资料。

2）净化设备的计算，包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。

3）附属设备的设计等。

4）编写设计计算书。

设计计算书的内容应按要求编写，即包括与设计有关的阐述、说明及计算。

要求内容完整，叙述简明，层次清楚，计算过程详细、准确，书写工整，装订成册。

设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等，格式参照学校要求。

5）设计图纸。

包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。

应按比例绘制，标出设备、零部件等编号，并附明细表，即按工程制图要求。

图纸幅面、图线等应符合国家标准；图面布置均匀；符合制图规范要求。

6）对设计过程的评述和有关问题的讨论。

二．设计资料1.工艺流程采用填料塔设计，填料塔是塔设备的一种。

塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。

例如应用于气体吸收时，液体由塔的上部通过分布器进入，沿填料表面下降。

气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上，与液体密切接触而相互作用。

摘要填料塔为连续接触式的气液传质设备，与板式塔相比，不仅结构简单，而且具有生产能力大，分离填料材质的选择，可处理腐蚀性的材料，尤其对于压强降较低的真空精馏操作，填料塔更显示出优越性。

本文以甲醇-水的混合液为研究对象，因甲醇-水系统在常压下相对挥发度相差较大，较易分离，所以此设计采用常压精馏。

根据物料性质、操作条件等因素选择填料塔，此设计采用高位槽泡点进料、塔底再沸器和塔顶全凝器的重力回流的方式，将甲醇—水进行分离的填料精馏塔。

通过甲醇—水的相关数据，对全塔进行了物料衡算和热料衡算，得出精馏产品的流量、组成和进料流量、组成之间的关系，以及再沸器和冷凝器的类型和尺寸，进而得到精馏塔的理论板数。

分析了进料、塔顶、塔底、提馏段、精馏段的流量及其物性参数。

对精馏段和提留段的塔径及填料层高度进行了计算，以确定塔的结构尺寸。

对冷凝器、加热器、塔内管径、液体分布器、填料支撑板、塔釜及除沫器进行了选型计算，从而得到分离甲醇—水混合物液的填料精馏塔。

关键词：填料塔；理论板数；结构尺寸；流量；回流比AbstractThe packed tower is continuous contact gas-liquid mass transfer equipment. Compared with tray column, the packed tower not only has a simple structure, but also has higher capacity to product. The packed tower can choose the separation of packing materials and handle corrosive materials. Especially for operation of low pressure drop vacuum distillation , the packed column shows superiority. This article make methanol-water mixture as the object of study .Because methanol-water system has a wide relative volatility at atmospheric, so this design adopt atmospheric distillation. According to the material properities, operating conditons and other factors,we select packed tower. This design adpot high groove bubble point to charge-in, the way of tower bottom reboiller and the gravity reflux of supertower condenser and this design is the pached distillation of separae methanol from water. By mthanol-water related data, this paper make material and heat material balance calculation, conclude the relationship between the flow, composition of distillation products and the flow, composition of charge-in, as well as reboiler and condensers’type and size, and then get the count of theoretical plate. This thesis analysis the flow and physical paraameters of charge-in, supertower, tower bottom, stripping section, rectifying section. This paper calculate the diameter of stripping section and rectifying section and the height of packing layer, then determine the structural size of tower. This thesis makes section and calculation on condenser, heater, inside diameter of tower, liquid distributor, packing support panel, recifier,then get packed distillation column of separating methanol and water.Key words：packed tower；number of theoretical plate；structure size；reflux ratio引言精馏塔分为筛板塔和填料塔两大类，填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。

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10日目录一．设计任务-----------------------------------2 二．填料选择-----------------------------------3 三．计算所需物性参数---------------------------3 四．设计计算过程-------------------------------4 五．塔附件选择---------------------------------10 六．工艺流程说明-------------------------------15 七．心得体会-----------------------------------16 八．参考文献-----------------------------------18 九．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2000m3／h，其中含有SO2的摩尔分数为0.07，SO2的吸收率为90％，气体入口温度为25℃.水入口温度为20℃。

已知：20℃时，E=3.55 10³kPa, L/G=1.5(L/G)min;操作压力：常压；操作温度：液体20℃; 气体：25℃；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。

二.填料选择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Ф50mm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Ф50mm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。

填料塔的设计HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】目录前言世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说：“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。

”如果人类生活在污染十分严重的空气里，那就将在几分钟内全部死亡。

工业文明和城市发展，在为人类创造巨大财富的同时，也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中，人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。

因此，大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时，就会对人类和环境带来巨大灾难，对有害气体的控制更必不可少。

一．设计任务书1.设计目的通过对气态污染物净化系统的工艺设计，初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。

培养学生利用所学理论知识，综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。

2.设计任务试设计一个填料塔，常压，逆流操作，操作温度为25℃，以清水为吸收剂，吸收脱除混合气体中的NH 3，气体处理量为1500m 3/h ，其中含氨%（体积分数），要求吸收率达到99%，相平衡常数m=。

3.设计内容和要求1）研究分析资料。

2）净化设备的计算，包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。

3）附属设备的设计等。

4）编写设计计算书。

设计计算书的内容应按要求编写，即包括与设计有关的阐述、说明及计算。

要求内容完整，叙述简明，层次清楚，计算过程详细、准确，书写工整，装订成册。

设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等，格式参照学校要求。

5）设计图纸。

包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。

应按比例绘制，标出设备、零部件等编号，并附明细表，即按工程制图要求。

图纸幅面、图线等应符合国家标准；图面布置均匀；符合制图规范要求。

6）对设计过程的评述和有关问题的讨论。

二．设计资料1.工艺流程采用填料塔设计，填料塔是塔设备的一种。

塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。

学校：华东交通大学学院：基础科学学院姓名：王业贵学号：20100810030111指导老师：周枚花老师时间：2013.12.30-2014.1.10一、设计任务书一、设计题目年处理量为4吨氮气填料吸收塔的设计2.0410二、设计任务及操作条件试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。

混合气体的处理量为2400 m3/h，其中含空气95%，含氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02％（体积分数）。

采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。

20℃氨在水中的溶解度系数为H ＝0.725kmol/（m3.kPa）三、工艺操作条件1.厂址为南昌地区2.操作压力为101.3kpa3.操作温度20℃4.每年生产时间：300天，每天24小时5.自选填料类型及规格四、设计内容1. 吸收流程选择2. 填料选择（根据处理量选择）3. 基础物性数据的搜集与整理4. 吸收塔的物料衡算5. 填料塔的工艺尺寸计算（塔径，填料层高度，填料层压降）6. 流体分布器简要设计7.辅助设备的计算及选型8.设计结果一览表9.后记（对设计过程的评述和有关问题的讨论）10.绘制有关图纸11.编写设计说明五、化工设计说明书的内容完整的化工设计报告由说明书图纸两部分组成。

设计说明书中应包括所有论述、原始数据、计算、表格等，编排顺序如下：（1）标题页；（2）设计任务书；（3）目录；（4）设计方案简介；（5）工艺流程草图；（6）工艺计算以主体设备设计计算及选型；（7）辅助设备的计算及选择；（8）设计结果概要或设计一览表；（9）对本设计的评述；（10）附图（工艺流程图（设计说明书中）、主体设备工艺条件图（A3））；（11）参考文献；二、设计方案(一)流程图及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。

填料吸收塔设计方案1、设计方案简介1.1吸收剂的选择根据所处理混合气体，可采用洗油为吸收剂，其物理化学性质稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。

1.2吸收流程该吸收过程可采用简单的一步吸收流程，同时应对吸收后的洗后进行再生处理。

以混合气体原有的状态即27℃和1atm条件下进行吸收，流程如图2-1所示。

混合气体进入吸收塔，与洗油逆流接触后，得到净化气排放，吸收苯后的洗油，经富液泵送入再生塔塔顶，用过热水蒸气进行气提解吸操作，解吸后的洗油经贫油泵，送回吸收塔塔顶，循环使用，气提气则进入冷凝系统进行苯水分离。

1.3吸收塔设备及塔填料选择该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，故采用填料塔较为适宜，并选用25mm塑料作阶梯环填料，其主要性能参数如下。

经查表将25mm塑料阶梯环的主要物性参数见下表1-1。

表1-1 25mm塑料阶梯环的物性参数[]1比表面积α填料因子孔隙率ε填料的对应A值泛点填料因子填料的表面张力228 260 0.9 0.204 176 751.4解吸塔设备及塔填料选择解吸塔采用水蒸气加热再生法，并选用25mm碳钢阶梯环填料，其主要性能参数见下表1-2。

表1-2 25mm碳钢阶梯环的物性参数[]1比表面积α填料因子孔隙率ε填料的对应A值泛点填料因子填料的表面张力220 273 0.93 0.106 176 751.5操作参数选择操作参数主要包括吸收（解吸）压力、温度及吸收因子（解吸因子）。

吸收过程：1atm、27℃；解析过程：1atm、120℃。

吸收因子（解吸因子）通过工艺过程设计计算得出。

1.6提高能量利用率尽量保持气体吸收前后压力1atm，避免气体解压后重新加压；设计时尽量减小各部分的阻力损失，以减少气体输送过程的能量损失；回收系统内部热量。

2、流程的设计及说明图2-1 从水煤气中回收粗苯的流程示意[]2采用常规逆流操作流程。

流程说明：煤气由塔底进入吸收塔，其中粗苯蒸气被塔顶淋下的洗油吸收后，由塔顶送。

填料塔设计1000字填料塔（也称为吸附塔、萃取塔、蒸馏塔等）是化工工业中常见的塔式设备，用于分离和提取混合物中的组分。

填料塔设计的目标是实现有效的传质和反应，同时最小化能量消耗和成本开销。

本文将介绍填料塔设计的基本流程和注意事项。

一、设计流程1. 确定塔的物理性质和流量任何填料塔的设计首先需要确认其物理性质和流量。

这将决定了塔的大小、填料类型、流体速度等各种参数。

物理性质包括塔的直径、高度、壁厚等。

流量包括进料量、空气量、气体流量、液体流量等。

2. 选择填料填料是填料塔的核心组件，它可以有效增加反应表面积和物质传递速率。

填料的种类很多，包括塑料、金属、陶瓷、玻璃等材料。

常见的填料包括环形塔填料、球形塔填料、骨架填料等。

我们需要根据所需要处理的物质和填料性能来选取填料。

3. 确定反应机理填料塔的工作原理基于物质分离和反应过程。

在设计塔之前，需要加深对所需处理的物质的反应机理的了解，包括化学反应、传质、相变等。

这将有助于确定合适的填料、塔高度等参数。

4. 计算填料密度填料密度是液相和气相之间传质的决定性因素。

在设计填料塔时，我们需要对填料的密度进行计算。

这可以帮助我们确定塔的高度、填料体积等参数。

5. 选择塔板塔板是塔式设备中流体分离和传质的重要组成部分。

常用的塔板有单孔板、多孔板和节流板等。

选定塔板的种类和数量取决于所需处理的物质和塔的物理尺寸。

6. 确定工艺流程填料塔的设计需要确定完整的工艺流程。

我们需要确认现有流程的适用性，并着手设计流程概要、工艺流程图等。

7. 设计并检验填料塔完成上述步骤后，我们需要开始具体的设计工作。

填料塔设计需要考虑许多因素，包括结构强度、塔的散热、氢气脆化等。

我们需要对设计方案进行校验，以确保它符合现行规定和安全标准。

二、设计注意事项1. 确定填料尺寸填料尺寸直接影响到塔体积，进而影响到设备成本和能量消耗。

因此，我们需要选用最小的填料尺寸，以减小设备尺寸和成本。

2. 考虑气液流量比填料塔中的气液流量比会直接影响反应效率和传质速率。

填料塔的设计范文
填料塔是一种常用的化工设备，主要用于气体的物质转移和反应过程中的质量传递。

设计一个填料塔需要考虑到塔的结构设计、填料的选择和布置、气液分布的优化以及安全性等因素。

首先，填料塔的结构设计是一个关键的环节。

塔的高度和直径直接影响着塔的流体力学性能和传质传热效果。

对于普通的填料塔来说，一般采用塔径比为3-6，高径比为10-20的设计参数。

此外，填料塔还应设计合理的进出料口，以便更好地控制进出料的速度和流量。

其次，填料的选择和布置也是填料塔设计的重要一环。

不同的物质需要选择不同的填料来达到预期的传质和传热效果。

常用的填料有旋流板、环状填料、网格填料、管状填料等。

填料的布置应考虑到填料与气相和液相之间的接触面积和流动的通路。

通常，填料的布置越密集，接触面积越大，传质传热效果越好。

气液分布的优化也是设计填料塔的一个关键问题。

不同物质的分布方式也会影响填料塔的传质效果。

常用的气液分布方式有平板液面、喷洒液面、液滴液面等。

优化气液分布的方式可以使得液相和气相更加均匀地流过填料床，提高传质传热效果。

填料塔的设计还需要考虑到其安全性能。

安全是设计的首要考虑因素之一、必须保证填料塔的结构稳定，能够承受内部和外部的力。

此外，还需要设置相应的安全装置，如压力传感器、温度传感器、液位控制器等，以及紧急停机装置，以保障塔的安全运行。

总之，填料塔的设计需要综合考虑结构设计、填料选择和布置、气液分布的优化以及安全性等因素。

通过合理的设计和优化，填料塔可以实现更好的传质和传热效果，提高化工生产的效率和质量。

1.1填料塔设计1.1.1概述石化行业是国民经济中能耗较高的产业部门，其能耗占工业能耗接近1/5，占全国总能耗的14%左右。

在目前占有工业能耗接近五分之一的石化行业中，较大的能耗主要来源于化学原料及化学制品制造业能耗、石油天然气开采业能耗、石油加工、炼焦及核燃料加工业能耗、橡胶制品业能耗。

而在化工生产中，分离的能耗占主要部分，其中尤以精馏塔在分离设备中占有最大比例，因此，塔设计的好快与否，对于整个工厂的经济效益有着很重要的作用。

塔设备的投资费用占整个工艺设备费用的四分之一左右，塔设备所耗用的钢材料重量在各类工艺设备中所占的比例也较多，例如在年产250万吨常压减压炼油装置中耗用的钢材重量占62.4%，在年产60-120万吨催化裂化装置中占48.9%。

因此，塔设备的设计和研究，是我们工作的重点。

在本化工厂设计中，塔设备汇总如表所示：表8-1 塔设备汇总表塔设备编号塔设备名称T0101裂解油预分塔T0102隔壁塔T0103抽提塔T0104溶剂回收塔T0201甲苯塔T0202二甲苯塔（续表）T0401歧化反应产物分离隔壁塔T0501抽取液塔T0502抽余液塔1.1.2设计依据《压力容器》GB 150-2011《钢制塔式容器》JB 4710-2005《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002《碳钢、低合金钢制填料塔式压力容器技术要求》QSY-GDJ-JS121-008-2010《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG 21514-95《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001《建筑结构荷载规范》GB 50009-20121.1.3塔型的选择原则精馏塔主要有板式塔和填料塔两种，它们都可以用作蒸馏和吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，要根据具体情况选择。

1.1.3.1填料塔与板式塔的比较表8-2 精馏塔的主要类型及特点结构特点每层板上装配有不同型式的气液接触元件或特殊结构，如筛板、泡罩、浮阀等；塔内设置有多层塔板，进行气液接触塔内设置有多层整砌或乱堆的填料，如拉西环、鲍尔环、鞍型填料等散装填料，格栅、波纹板、脉冲等规整填料；填料为气液接触的基本元件操作特点气液逆流逐级接触微分式接触，可采用逆流操作，也可采用并流操作设备性能空塔速度（亦即生产能力）高，效率高且稳定；压降大，液气比的适应范围大，持液量大，操作弹性小大尺寸空塔气速较大，小尺寸空塔气速较小；低压时分离效率高，高压时分离效率低，传统填料效率较低，新型乱堆及规整填料效率较高；大尺寸压力降小，小尺寸压力降大；要求液相喷淋量较大，持液量小，操作弹性大（续表）装困难，安装程序较简单，检修清理容易，金属材料耗量大修清理困难，可采用非金属材料制造，但安装过程较为困难适用场合处理量大，操作弹性大，带有污垢的物料处理强腐蚀性，液气比大，真空操作要求压力降小的物料1.1.3.2板式塔塔型选择一般原则：选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能及塔的制造、安装、运转、维修等。

塔编号:HCL Scrubber 项目编号:4506A 客户:JOL工程项目:SR - Plant -4, 5介质:HCL Vap.=Intallox Saddles =25mm =304=15mmWC / m packing height =147.1= 3.2m (including all packed beds)=0kg/h OR3000m 3/h=0.0000kg/s = 0.833333m 3/s= 1.0000atm=30.00oC =303.00oK=29=甲醇 Vap=9Kg/h =0.2% (v/v)=34=H2O =6000kg/h = 1.6667kg/s=1000kg/m 3Conversion :=0.0035000Ns/m 23.5C p ==21m-1=52 Ref. Table 6.3, Characterstics of Random packings=1.0factor for adequate liquid distribution & irrigation across the bed填料塔设计参数输入填料类型Packing type 填料尺寸Packing size 填料材质Packing MOC 压损Gas pr. Drop / m bed 填料总高Total packing height 0.00350000气相进口压力气相进口温度气相摩尔质量清洗组分流体参数气相质量流率吸收液参数吸收液液相流率, L 组分名字组分质量流率气相体积浓度％组分摩尔质量液相密度, L 粘度, µL 填料F 因子, F p 干填料因子r,C f 转换系数, J塔底为大流量喷淋，因此塔径由塔釜条件计算。

气体密度计算摩尔质量=29.45Kg / Kmol由上述条件选择流率质量流率=0.987134Kg/s体积流率=0.833333m 3/s 摩尔流率=0.033519Kmol/s 气相密度=1.1846Kg/m 3(mass flow rate / vol. Flow rate)To find L', G' and Tower c/s areaAssuming essentially complete absorbtion, 脱除组分质量流率=0.0023Kg/s (摩尔流率 x 组分浓度 x 组分摩尔质量)液相质量流率L‘= 1.6689Kg/s (输入液相流率+脱除组分流率)0.5=0.05819以0.05819为纵坐标查询 fig.6.34 压损（Gas pr. Drop ）为147.1G' 2 C f µL 0.1 J =0.04 (查表)G ) g c 气相质量流速 G'=0.5=1.2657Kg / m2.s =0.7799m2( c/s area =质量流率 / G' )塔径=0.9965m =996.5mm圆整=500mm 校核塔截面积c/s area=0.1963m 2塔径计算塔截面积c/s area 计算风机效率=60%压降计算淹塔压降=470.72N/m 2(pressure drop per m packing x total ht. of packing)干填料压降惰性气体质量流率=2.s (Gas inlet flow rate - Component removed) / c/s area惰性气体压力=2(subtracting pressure drop across packing)气体密度= gas mol wt. x 273 x gas o/l pr. 22.41m3/Kmol T in kelvin 101330=C D =96.7 Ref. Table 6.3, Characterstics of Random packingsΔP = Z=2填料压降=2567.14N/m 2(irrigated packing + dry packing)内构件压力=(packing supports and liquid distributors)=2气体流速=7.5m/s进出口局部损失= 1.5 x Velocity heads =1.5 x (V 2 / 2g)=42.19N m / Kg=49.97N/m 2(divide by density)总压降=2(packing + internals + losses)风机输出功率=pressure drop,N/m 2 x (gas in - component removed) Kg/sO/L gas density, Kg/m3=2429.14N .m / s = 2.43kW 电动机功率= 4.05kW (fan power output / motor efficiency)=5.43hp估算功率需求两相流动参数, F LV==压损初值15mm H2O /m packing雾沫夹带分率K 4 v/s F LV ,K 4=0.85泛点雾沫夹带分率K 4=6.50Trial % 泛点百分率==气相质量流速, V m==3.5833kg/m 2.s 校核塔截面积 c/s area=V / V m (Trial A s )=0.2755m 2校核塔径., D =0.5922mD = (4/pi) x Trial A s圆整至标准直径 D=0.500m塔截面积C/S area, A s=0.1963m2A s =(pi/4) x D2%泛点百分率=50.7361% flooding = Trial % flooding x (Trial A s / A s )结论填料塔泛点百分率范围为 50% -- 85%.如果要降低泛点百分率,(i) 选择大尺寸的填料重复上面步骤.(ii)增加塔径，重复上面步骤.塔径/水力校核(1/2)参数输入0.018 N/m =dyne/cm液相表面张力=20dyne/cm 粘度μ= 3.5cP n=1.13080计算Ln （HETP ）=0.837437HETP==低于15快理论板数的分离器，取20％的设计安全系数。

填料塔的设计本章符号说明英文字母a——填料的有效比表面积，m2/m3a t——填料的总比表面积，m2/m3a W——填料的润湿比表面积，m2/m3A T——塔截面积，m2；C——计算u max时的负荷系数，m/s；C s——气相负荷因子，m/s；d——填料直径，m；D——塔径，m；DL——液体扩散系数，m2/s；Dv——气体扩散系数，m2/s ；ev——液沫夹带量,kg(液)/kg(气)；E——液流收缩系数，无因次;E T——总板效率，无因次；g——重力加速度，9.81 m/s2；h——填料层分段高度，m；HETP关联式常数；h max——允许的最大填料层高度，m；H B——塔底空间高度，m；H D——塔顶空间高度，m；H oG——气相总传质单元高度，m；H1——封头高度，m；H2——裙座高度，m；HETP——等板高度，m；k G——气膜吸收系数，kmol/(m2·s·kPa)；k L——液膜吸收系数，m/s；K G——气相总吸收系数，kmol/(m2·s·kPa)；l W——堰长，m；L b——液体体积流量，m3/h；L S——液体体积流量，m3/s；L W——润湿速率，m3/(m·s)；m——相平衡常数，无因次；n——筛孔数目；N OG——气相总传质单元数；P——操作压力，Pa；△P——压力降，Pa；u——空塔气速，m/s；u F——泛点气速，m/su0.min——漏液点气速，m/s；u′0——液体通过降液管底隙的速度，m/s；U——液体喷淋密度，m3/(m2·h)U L——液体质量通量，kg/(m2·h)U min——最小液体喷淋密度，m3/(m2·h)U v——气体质量通量，kg/(m2·h)V h——气体体积流量，m3/h；V S——气体体积流量，kg/s；w L——液体质量流量，kg/s；w V——气体质量流量，kg/s；x——液相摩尔分数；X——液相摩尔比Zy——气相摩尔分数；Y——气相摩尔比；Z——板式塔的有效高度，m；填料层高度，m。

化工课程设计任务书一、设计题目填料塔的设计碳酸丙烯酯吸收烟道气中CO2二、设计任务1、处理能力：1500m3/h；2、进料组成：CO含量13%（体积），其余视为空气；23、工艺要求：回收率为92%；4、操作条件：压强0.6MPa,吸收温度30℃。

5、设备型式：填料塔三、设计内容1、设计法案的确定和流程说明；2、填料塔的工艺设计；3、填料塔的结构设计；4、填料塔的强度设计；5、其他主要设备的选型。

四、设计要求1、设计说明书一份；2、设计图纸：a、工艺流程图一张（采用AutoCAD绘制）；b、主要设备总装配图一张（A1）；3、答辩。

五、设计完成时间目录设计任务书 (1)引言 (2)1.设计方案的确定 (2)2.填料的类型与选择 (2)3.填料塔的物热衡算 (4)3.1 计算依据 (4)3.2 计算前准备 (4)3.3.物料衡算 (7)3.4 热量衡算 (8)4.填料塔工艺尺寸的计算 (10)4.1塔径的计算 (10)4.2 填料层高度计算 (13)4.3填料层压降的计算 (20)5.填料塔内件的类型与设计 (21)5.1 填料支承设计 (21)5.2 填料压紧和限位装置 (24)5.3 液体分布器 (24)5.4 液体再分布器 (26)5.5 接管 (26)6．塔体的强度及稳定性计算 (27)6.1 塔设备设计应考虑的载荷 (27)6.2 设计条件 (27)6.3 塔体封头厚度计算 (28)6.4 风载荷及风弯矩的计算 (31)6.5 地震载荷的计算 (34)参考文献 (37)设计小结 (38)附：设备总装配图一张工艺流程图一张引言碳酸丙烯酯(简称碳丙，缩写PC)脱碳技术，是利用PC这一极性有机溶剂对CO2，H2S等多种酸性气体的特殊亲和力，来选择性脱除有关气体中的酸性组份，PC脱碳属典型的物理过程，具有能耗低、工艺流程简单、运行可靠等优点，因此很快得以普及和推广。

目前，国内已有l5O余家工厂应用PC法脱碳(大多为中小型氨厂)，包括替代水洗脱碳、配尿素、配磷铵、联碱等类型，其开工装置数为MDEA 法、NHD法脱碳总和的数倍。

一设计任务书（一）设计题目过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO2炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。

混合气体的处理量m3/h 1800含量（体积分数）5%混合气体SO2的回收率不低于97%SO2（二）操作条件（1）操作压力常压混合气体的温度23℃（2）操作温度 20℃（三）设计内容（1）吸收塔的物料衡算；（2）吸收塔的工艺尺寸计算；（3）填料层压降的计算；（4）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸计算；（6）绘制吸收塔设计条件图；（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。

二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流2不作为产品，故采用纯溶剂。

程。

因用水作为吸收剂，且SO22.2填料的类型和选择的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO2装填料。

在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。

阶梯环是对鲍尔环的改进。

和鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。

由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。

锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。

阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。

2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。

三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。

4.4.2 水吸收氨过程填料吸收塔设计1 设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。

混合气体的处理量为 m3/h，其中含氨为5%(体积分数)，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%(体积分数)。

采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。

2 操作条件操作压为常压，操作温度20℃。

3 填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。

4 工作日每年300天，每天24小时连续运行。

5 厂址厂址为江苏南京。

6 设计内容(1)吸收塔的物料衡算；(2)吸收塔的工艺尺寸计算；(3)填料层压降的计算；(4)液体分布器简要设计；(5)吸收塔接管尺寸计算；(6)绘制生产工艺流程图；(7)绘制吸收塔设计条件图；(8)绘制液体分布器施工图(可根据实际情况选做)；(9)对设计过程的评述和有关问题的讨论。

7 设计基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa)。

其他物性数据可查有关手册。

4.2 填料吸收塔设计示例矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送人填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO2。

人塔的炉气流量为 2 400 m3/h，其中SO2的摩尔分率为 0.05，要求SO2的吸收率为 95%。

吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。

试设计该填料吸收塔。

1 设计方案的确定用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。

因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。

2 填料的选择对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。

在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用D N38聚丙烯阶梯环填料。

3 基础物性数据（1）液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。

由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度为ρL=998.2 kg/m3粘度为μL=0.001 Pa·s=3.6kg/(m·h)表面张力为σL=72.6 dyn/cm=940896 kg/h2SO2在水中的扩散系数为D L=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-6m2/h （2）气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M Vm=Σy i M i=0.05×64.06+0.95×29=30.75混合气体的平均密度为混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为μV=1.81 ×10-5Pa·s=0.065kg/(m·h)查手册得SO2在空气中的扩散系数为D V=0.108cm2/s=0.039m2/h（3）气液相平衡数据由手册查得，常压下20℃时SO2在水中的亨利系数为E=3.55 ×103 kPa相平衡常数为溶解度系数为4 物料衡算进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比为进塔惰性气相流量为该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0取操作液气比为L=46.61×93.25=4346.38kmol/hV(Y1-Y2)= L(X1-X2)5 填料塔的工艺尺寸的计算（1）塔径计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速。

填料塔的结构和计算摘要：塔设备是化工，石油化工和炼油行业最为常见的过程设备之一,他的作用是使气液在塔内进行充分的接触，达到传热和传质的目的。

塔设备在一定的条件下，将能达到气液共存状态的混合物实现分离，纯化的单元操作设备，广泛用于炼油，精细化工，环境工程，医药工程，食品工程和轻纺工程等行业和部门中。

其投资在工程设备总额中占有很大比重，一般约占20%~50%。

工业上为使气液充分接触以实现传质过程，既可采用板式塔，也可采用填料塔。

吸收塔的工艺计算，首先是在选定吸收剂的基础上确定吸收剂用量，继而计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效段高度。

塔的有效段高度，对填料塔是指填料层高度关键词：吸收塔, 矩鞍填料;几何特性;流体力学;传质性能;传质单元高度1.1塔设备简介塔设备是化工，石油化工和炼油行业最为常见的过程设备之一,他的作用是使气液在塔内进行充分的接触，达到传热和传质的目的。

塔设备在一定的条件下，将能达到气液共存状态的混合物实现分离，纯化的单元操作设备，广泛用于炼油，精细化工，环境工程，医药工程，食品工程和轻纺工程等行业和部门中。

其投资在工程设备总额中占有很大比重，一般约占20%~50%。

填充塔的应用始于19世纪中叶，起初在空塔中填充碎石、砖块和焦炭等块状物，以增强气液两相间的传质。

1914年德国人F.拉西首先采用高度与直径相等的陶瓷环填料（现称拉西环）推动了填充塔的发展。

此后，多种新填料相继出现，填充塔的性能不断得到改善，近30年来，填充塔的研究及其应用取得巨大进展，不仅开发了数十种新型高效填料，还较好地解决了设备放大问题。

到60年代中期，直径数米乃至十几米的填充塔已不足为奇。

现在，填充塔已与板式塔并驾齐驱，成为广泛应用的传质设备。

塔设备的分类方法有多种，例如：按操作压力可分为：加压塔，常压塔，减压塔；按塔所能完成的单元过程分为：精馏塔，吸收塔，解压塔，萃取塔，反应塔和干燥塔等等，但是长期以来，最为常用的分类是按塔的内件结构分为板式塔和填料塔。