毕业设计说明书
G RADUATE T HESIS
设计题目：2500M3/h二氧化硫填料吸收塔设计
摘要
吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。
气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。
这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，。要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。
关键词吸收；填料塔；二氧化硫
Abstract
Absorption is the use of the components in the mixed gas solubility in the liquid to separate the gaseous homogeneous mixture differences in a unit operation. Mainly used in chemical production raw gas purification,recycling and other useful components.
Gas-liquid two-phase separation is carried out through their close contact, and in normal operation,the gas phase is the continuous phase and the dispersed liquid phase,gas phase composition in a continuous change in the composition of the gas phase is separated out gradually. Continuity was packed column gas-liquid mass transfer contacting device,is a differential contact countercurrent operation. Bottom of the column a support plate for supporting the packing and allow the liquid through. Packing support plate,a whole puzzle and huddle in two ways. The filler layer above the liquid distribution means,so that the liquid was uniformly sprayed on the filler layer. The void filler layer more than 90%,generally higher flood point,the unit tower cross-sectional area of the high capacity of the packed column,studies show that the pressure is less than 0.3MPa,the packed column separation efficiency is better than a plate tower.
The curriculum design task is to absorb water,sulfur dioxide. Requirements of the design including column diameter,packed tower height,tower tube size,etc.,need to get through the material balance basic data needed,and then calculate the required size of the various design parameters for mapping foundation,to provide data reference.
Keywords absorption; packed tower; sulfur dioxide
目录
摘要........................................................................................................................... II Abstract ........................................................................................................................ III 第1章绪论 (1)
1.1填料塔国内外发展状况及现状 (1)
1.1.1塔填料的现状和发展趋势 (1)
1.1.2 塔内件的现状和发展趋势 (2)
1.1.3 工艺流程的现状和发展趋势 (3)
1.1.4 塔板一填料复合塔板 (3)
1.2 课题来源 (4)
1.3 吸收在工业生产中的应用 (4)
1.4 塔设备概述 (4)
1.4.1 塔设备在化工生产中的作用和地位 (4)
1.4.2 塔设备选型 (5)
第2章吸收塔的设计方案 (8)
2.1吸收流程选择 (8)
2.2 吸收塔设备及填料的选择 (9)
2.2.1 吸收塔设备的选择 (9)
2.2.2 填料的选择 (10)
第3章吸收塔工艺条件的计算 (14)
3.1基础物性数据 (14)
3.1.1 液相物性数据 (14)
3.1.2 气相物性数据 (14)
3.1.3 气、液相平衡数据 (14)
3.2物料衡算 (15)
3.3填料塔的工艺尺寸计算 (15)
3.3.1 塔径的计算 (15)
3.3.2 液体喷淋密度校核 (17)
3.4填料层高度计算 (17)
3.4.1 传质单元数的计算 (17)
3.4.2 传质单元高度的计算 (17)
3.4.3 填料层高度的计算 (19)
3.5塔附属高度的计算 (20)
3.6填料层压降计算 (20)
第4章塔内件的选型 (22)
4.1.1 操作气速的计算 (22)
4.1.2 直径DN的计算 (23)
4.2液体分布器的选型 (23)
4.2.1 分布点密度计算 (24)
4.2.2 布液计算 (24)
4.3液体再分布器 (25)
4.4填料支承装置 (26)
4.5填料压紧装置 (28)
4.6气体和液体的进出口装置设计 (29)
4.6.1 液体进料口管计算 (29)
4.6.2 液体出口管计算 (30)
4.6.3 气体进料口管计算 (30)
4.6.4 气体出口管计算 (30)
4.7管道法兰选择 (31)
4.8塔体人孔设置及选型 (32)
4.9裙座的选择 (32)
4.10开孔补强 (33)
4.10.1 接管补强 (33)
4.10.2 人孔补强 (35)
第5章填料塔的机械设计 (39)
5.1填料塔机械设计简介 (39)
5.2塔机械性能设计基本参数 (39)
5.2.1 塔设计地区状况 (39)
5.2.2 塔的设计参数 (40)
5.2.3 塔的危险截面的确定 (40)
5.3按设计压力计算塔体和封头的壁厚 (40)
5.4设备质量载荷的计算 (41)
5.4.1 塔壳体和裙座质量 (41)
5.4.2 塔内填料的质量 (42)
5.4.3 平台扶梯的质量 (42)
5.4.4 操作时物料的质量 (42)
5.4.5 塔附件的质量 (43)
5.4.6 塔设备各种质量 (43)
5.5风载荷与风弯矩的计算 (43)
5.4.1 塔设备的分段 (43)
5.5.3 危险截面风弯矩 (46)
5.6危险截面的地震载荷 (47)
5.7各项载荷引起的轴向应力 (48)
5.7.1 设计压力引起的轴向拉应力 (48)
5.7.2 操作质量引起的轴向压应力 (48)
5.7.3 最大弯矩引起的轴向应力 (48)
5.8塔体和裙座强度与稳定性校核 (49)
5.9吊装时应力校核 (50)
5.10基础环设计 (51)
5.11基础环的厚度计算 (53)
5.12地脚螺栓选取 (53)
结论 (55)
参考文献 (56)
谢辞 (57)
第1章绪论
1.1填料塔国内外发展状况及现状
填料塔是化工类企业中最常用的气、液传质设备之一，在塔体内设置填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触状况。填料塔具有结构简单、便于用耐腐蚀材料制造、适于小直径塔的场合以及压降小等优点。但用于大直径的塔时则有效率低、重量大、造价高以及清理检修麻烦且填料损耗大等缺点。近年来，人们对填料塔作了大量的实质性研究，并取得了突破性进展，主要表现在一些新型高效塔内件和塔填料的问世，加上人们对传质过程的仿真模拟及放大效应的解决，使填料塔在以前以板式塔应用为主的场合，尤其是大型塔的应用中得到了很好的应用，并取得了很好的经济效果。现从填料塔的塔填料、塔内件、工艺流程，特别是塔填料三方面来说明填料塔技术的现状和发展趋势。
1.1.1 塔填料的现状和发展趋势
首先从塔填料来看，塔填料是填料塔的核心构件，是气液两相进行热和质交换的场所，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面。塔填料的性质决定了填料塔的操作，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料改进与更新的目的在于:改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。目前，塔填料的开发，除研究各种散装和规整填料结构外，还对填料的材质、加工方法、表面特性等进行研究。规整填料是继散堆填料之后在近20余年来发展的高效新型填料，国外有许多品种。规整填料的应用已成为许多厂分离和净化工序技术改造的热点，成为各厂提高产量、改进分离效果、减少能耗、安全生产和稳定操作的重要技术措施。规整填料的特点为:分离效率高。这种填料可根据需要制造成具有较大的比表面积，因此可提高单位高度的理论板数。如金属丝网填料每米高的理论板数可达10块以上。通量及操作弹性大。规整填料允许的气、液通量较大，所以与相同塔径的板式塔相比，其产量一般可大幅度增加。同时允许通量在较大的范围内变化。规整填料本身的弹性比可高达100，但实际填料塔的弹性比主要受到塔内液体分布器操作弹性的限制。阻力压降小。即使在较大负荷下规整填料的压降也是比较小的，这是其显著特点。放大效应低。与颗粒填料不同，规整填料用于大型塔时，其效率降低较少。在规整填料方面，我国也有不少研究成果。天
津大学与英国Aston大学联合开发出了以UnaPak命名的脉冲规整填料。天津市天久新技术开发公司开发了高效廉价的板花规整填料。其80型(比表线，并自已开发了碳钢渗铝板波纹填料；清华大学和面积80m2/m3)的传质效率与MelaPak350Y型(比上海化工研究院分别开发了压延板网波纹填料；中表面积350耐/m3)相当；天津大学填料塔新技术公石化洛阳工程公司开发了LH型规整填料。这些成司1991年引进了苏尔寿公司的Melapak自动生产果都在工业生产中取得了成功的应用。规整填料不仅在一般情况下能够提高填料塔的分离效率，节约能耗，且还能适宜于一些特殊情况的应用，如难分离物系、热敏物系以及对压力降较为敏感的真空蒸馏等。国内在对原有的板式塔实施规整填料技术改造后，已有许多成功的应用实例。
1.1.2塔内件的现状和发展趋势
塔内件包括气体分布器、填料支承板、床层限位器、液体分布器、壁流收集分配锥、液体收集器和再分布器等。其设计、制造及安装都极为重要。填料塔的分离性能首先取决于填料，其次取决于塔内件等。所以一座性能良好的大型填料塔，填料本身的高性能固然重要，但与之匹配的塔内件，尤其是液体分布器和气体分布器也是至关重要的。否则填料的高性能就不可能得以充分发挥，特别是对于大直径、多侧线及浅床层塔器，气液分布是非常重要的，往往是成败的关键。在新型填料塔技术中，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)渐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。液体从分布器中流出的形式有小孔型、溢流型及喷洒型等。气体人塔分布装置，对小直径塔来说不太重要，气体容易分布均匀，一般由塔的侧壁直接进人塔内，通常采用直管或倒置喇叭口式。对大直径塔(如大于2m)，特别当填料高度较低时，气体的分布非常重要。气体分布不均会造成填料层内气液相分流，使塔的分离效率明显下降。在大直径填料塔中通常采用的气体分布装置有:支承式气体分布器、轴径向气体分布器。目前，随着大型填料塔(特别是浅填料床层)的开发使用，气体分布问题逐步受到重视，在简单的进气结构不能满足要求时，出现了塔内增设均布格栅或格栅组来达到目的。近年为进一步改善塔内气体的分布，提高传质效率，又开发了许多性能优良的气体分布器。国内在塔内件方面也进行了开发，有些技术还获得了专利。如天津天久新技术公司
发明的虹吸式高弹性液体分布器，已获得国家专利。国外制造厂商以及国内一些单位都各有自己的技术秘密。
1.1.3 工艺流程的现状和发展趋势
高效填料塔技术用于各类工业物系的分离，虽然设计的重点在塔体及塔内件等核心部分，但与之相配套的外部工艺和换热系统应视具体的工程特殊性作相应的改进。例如在DMF回收装置的扩产改造项目中，要求利用原常压塔塔顶蒸汽，工艺上可以在常压塔及新增减压塔之间采用双效蒸馏技术，达到降低能耗、提高产量的双重效果；在硝基氯苯分离项目中；改原“多塔精馏、两端结晶”工艺为“单塔精馏、一端结晶”流程，并对富间硝基氯苯母液进行精馏分离，获得99%以上的间硝基氯苯，既提高产品质量，又取得了降低能耗的技术效果。
综合考察各分离过程的优缺点，从工艺流程角度，将高连续、低热效的蒸馏与高选择性、高热效的吸附、膜分离等合为一体，建立复合分离技术是一项全新而有效的节能技术。该技术尤其适合于难分离物系的分离。例如燃料级乙醇的生产。
1.1.4 塔板一填料复合塔板
为了使填料塔的设计获得满足分离要求的最佳设计参数(如理论板数、热负荷等)和最优操作工况(如进料位置、回流比等)，准确地计算出全塔各处的组分浓度分布(尤其是腐蚀性组分)、温度分布、汽液流率分布等，常采用高效填料塔成套分离技术。而且，20世纪80年代以来，以“高效填料及塔内件”为主要技术代表的新型填料塔成套分离工程技术在国内受到普遍重视。由于其具有高效、低阻、大通量等优点，广泛应用于化工、石化、炼油及其它工业部门的各类物系分离。
进人20世纪90年代，高效填料塔成套分离工程技术开始向行业化、复合化、节能化、大型化方向展，如复合塔。所谓复合塔(CompoundTray)是指人们将塔板与填料有机地结合起来而形成的一种新型塔板。其目的在于将塔板的优点和填料的优势加以互补。此种复合塔具有效率高、通量大及压降小的性能。
在国内，复合塔板已在溶剂回收、酒精、丙酮和甲醇精馏中成功应用。最近，天津大学化学工程研究所开发了另一种新塔板一填料复合塔(Jet CoflowPaktray)。该塔板吸收了新型垂直筛板帽罩中气液并流高效混合传质的特点，同时又溶人了规整填料的传质效率高、压降小及通量大的优势，形成了气液混合并流在填料中传质分离的过程。另外还保留了垂直筛板水平对喷雾沫夹带小的优点。实验表明
该复合塔板与垂直筛板相比，具有效率高、压降小和操作弹性大的特点，其雾沫夹带与垂直筛板相当。此项技术已经获得国家专利。
1.2课题来源
塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一。根据实际生产的需要，模拟了满足生产需求的设计题目。
1.3吸收在工业生产中的应用
在化工生产中所处理的原料﹑中间产物﹑粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相混合物，为进一步加工和使用，常需将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。对于均相物系，要想进行组分间的分离，必须要造成一两个物系，利用原物系中各组分间某种物性的差异，而使其中某个组分（或某些组分）从一相转移到另一相，以达到分离的目的。物质在相间的转移过程称为物质传递过程。吸收单元操作是化学工业中常见的传质过程。
气体的吸收在化工生产中主要用来达到以下几种目的：
(1)有用组分的回收。例如用硫酸处理焦炉气以回收其中的二氧化硫，用气油处理焦炉气以回收其中的芳烃，用液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯等。
(2)原料气的净化。例如用水和碱液脱除合成二氧化硫原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。
(3)某些产品的制取。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氢以制备盐酸，用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液等。
(4)废气的治理。例如：电厂的锅炉尾气含二氧化硫。硝酸生产尾气含一氧化氮等有害气体，均须用吸收方法除去。
1.4塔设备概述
1.4.1 塔设备在化工生产中的作用和地位
塔设备是化工、石油化工厂和炼油等生产中最重要的设备之一。它可使气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。在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的回收、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[1]。
在化工厂、石油化工厂、炼油厂等中，塔设备的性能对于整个装置的产品产
量和量、生产能力和消耗定额，以及三废处理和环境保护等各个方面，都有重大的影响。据有关资料报道，塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例；它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此，塔设备的设计和研究，受到化工、炼油等行业的极大重视。
作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气（汽）液两相能充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为了满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求。
(1) 生产能力大。在较大的气液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。
(2)操作稳定、弹性大。当塔设备的气液负荷量有较大的波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。
(3)流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低经常操作费用。
(4)结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。
(5)耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。
事实上，对于现有的任何一种塔型，都不可能完全满足上述的所有要求，仅是在某些方面具有独到之处。人们对于高效率、大生产能力、稳定操作和低压力降的追求，推动着塔设备新结构型式的不断出现和发展。
1.4.2塔设备选型
填料塔和板式塔均可以用于蒸馏、吸收、解吸等气液传质过程，所以在塔设备选型时必须综合考虑多方面的因素，如与被处理物料性质、操作条件和塔的加工、维修等方面有关的因素等。选型时没有绝对的选择标准，而只能参考各项条件。
表1-1 填料塔与板式塔比较
在进行填料塔和板式塔选型时，下列情况可考虑优先选用填料塔：
（1）在分离程度要求高的情况下，因某些新型填料具有很高的传质效率，故可采用新型填料以降低塔的高度；
（2）对于热敏性物料的蒸馏分离，因新型填料的持液量较小，压降小，故可优先选择真空操作下的填料塔；
（3）具有腐蚀性的物料，可选用填料塔，因为填料塔可采用非金属材料，如陶瓷、塑料等；
（4）容易发泡的物料，宜选用填料塔，因为填料塔内，气相主要不以气泡形式通过液相，可减少发泡的危险，此外，填料还可使泡沫破碎。
下列情况下，可考虑优先选用板式塔：
（1）塔内液体滞液量较大，要求塔德操作负荷变化范围较宽，对进料浓度变化要求不敏感，要求操作易于稳定；
（2）液相负荷较小，因为这种情况下填料塔会由于填料表面湿润不充分而降低其分离效率；
（3）含固体颗粒，容易结垢，有结晶的物料，因为板式塔可选用液流通道较大，堵塞的危险较小；
（4）在操作过程中伴随有放热或需要加热的物料，需要在塔内设置内部换热组件，如加热盘管，需要多个进料口或多个侧线出料口，这是因为一方面板式
塔的结构上容易实现，此外，塔板上有较多的滞液量，以便与加热管或冷却管进行有效地传热。
综合考虑以上情况及设计要求，本设计选择填料塔。
填料塔的特点是结构简单、压力降小，可用各种材料的填料，特别是处理易产生泡沫的物料以及用于真空操作，具有独特的优越性。因此它是石油、化工、轻工生产中广泛使用的传质设备。近年来由于填料结构的改进，新型高效高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离能力，又保持了压力降小及性能稳定的特点，因此填料塔已被推广应用到大型气液操作中，而且，在某些场合，还代替了传统的板式塔。
第2章吸收塔的设计方案
2.1 吸收流程选择
在填料吸收塔中，气、液两相可作逆流也可作并流流动，甚至是以其他组合流动方式，以下为几种常见流程[2]。
(1)并流流程
气液两相均从塔顶流向塔底，此即为并流操作。特点是不用担心液泛事故发生，故可提高操作气速以增大生产能力，适用于吸收平衡线较平坦、流向对吸收推动力的影响不大时，以及易溶气体吸收过程或吸收率要求不高的场合。缺点是吸收剂用量特别大，出塔液相中溶质的浓度很低，不利于溶剂的再生循环，操作成本高。
(2)逆流流程
气相由塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作时，下降至塔底的液体与入塔混合气体接触，有利于提高出塔液体的浓度，减少吸收剂的用量，有利于溶剂再生过程的进行；上升至塔顶的气体与刚刚进塔的新鲜吸收剂接触，有利于降低出塔气体的浓度，提高溶质的吸收率。因此，工业吸收流程多采用逆流吸收流程。缺点是向下流动的液体会受到上升气体的阻碍，严重时会导致液泛，限制了填料塔所允许的气、液流量。
(3)完成液部分再循环流程
在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，及完成液部分再循环过程。通常用于以下情况：在吸收剂用量较小时，为提高塔的液体喷淋密度；提高吸收剂的使用效率；为控制塔内的升温，借此取出部分热量。应该指出，该流程较逆流操作的平均推动力要低，且需要设置循环泵。
(4)多塔串联逆流流程
当填料塔的填料层高度或溶质的溶解热较大时，以及填料需要经常清理时，为降低吸收系统的温度、便于维修，还可以将单塔逆流流程拆分为多塔串联逆流流程。
(5)平流流程
当吸收过程的溶剂用量较大时，若采用前述的流程容易发生液泛事故，为了防止液泛，操作气速是必要很小，因此设备的生产能力很低，此时可采用多塔以气相作串联、液相做并联。反之，对气相流量很大而液相流量不大的场合可采用液相作串联、气相作并联来提高生产能力。
用水吸收二氧化硫属于溶质属于具有中等溶解能力的物理吸收过程。为提高传质效率，一般采用逆流吸收流程。因二氧化硫不需回收，故采用清水作吸收剂。流程如图2.1.。
图2.1 流程图
2.2吸收塔设备及填料的选择
2.2.1吸收塔设备的选择
对于吸收过程，能够完成其分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适的类型是进行工艺设计得首要工作。而进行这一项工作则需对吸收过程进行充分的研究后，并经多方案对比方能得到较满意的结果。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，即用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，易于制造、安装、操作和维修等。
在液体流率很低难以充分润湿填料，或塔径过大，使用填料塔不很经济的情况下，以采用板式塔为宜。但作为吸收过程，一般具有操作液气比大的特点，因而更适用于填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能，所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。
本次吸收塔设计选择填料吸收塔。
2.2.2填料的选择
填料的种类[3]：
1.散堆填料目前散堆填料主要有环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料。所用的材质有陶瓷、塑料、石墨、玻璃及金属等。
(1)拉西环填料拉西环为外径与高度相等的圆环，如图片拉西环所示，是使用最早的填料。由于流体不易进入横卧的圆环内部空间，拉西环填料的气液分布较差，传质效率低，阻力大，通量小，目前工业上已较少应用。
(2) 鲍尔环填料如图片鲍耳环所示，鲍尔环是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。
(3) 阶梯环填料如图片阶梯环所示，填料的阶梯环结构与鲍尔环填料相似，环壁上开有长方形小孔，环内有两层交错45°的十字形叶片，环的高度为直径的一半，环的一端成喇叭口形状的翻边。这样的结构使得阶梯环填料的性能在鲍尔环的基础上又有提高，其生产能力可提高约10%，压降则可降低25%，且由于填料间呈多点接触，床层均匀，较好地避免了沟流现象。阶梯环一般由塑料和金属制成，由于其性能优于其它侧壁上开孔的填料，因此获得广泛的应用。
(4) 矩鞍填料如图矩鞍填料所示，将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面，且两面大小不等，即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠，液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成，其性能优于拉西环。目前，国内绝大多数应用瓷拉西环的场合，均已被瓷矩鞍填料所取代。
(5) 金属环矩鞍填料如图金属换环聚鞍填料所示，环矩鞍填料（国外称为Intalox）是兼顾环形和鞍形结构特点而设计出的一种新型填料，该填料一般以金属材质制成，故又称为金属环矩鞍填料。环矩鞍填料将环形填料和鞍形填料两者的优点集于一体，其综合性能优于鲍尔环和阶梯环，在散装填料中应用较多。
2.规整填料规整填料是由许多相同尺寸和形状的材料组成的填料单元，以整砌的方式装填在塔体中。规整填料主要包括板波纹填料、丝网波纹填料、格利希格栅、脉冲填料等，其中尤以板波纹填料和丝网波纹填料所用材料主要有金属丝网和塑料丝网。
(1)格栅填料格栅填料是以条状单元体经一定规则组合而成的，具有多种结构形式。工业上应用最早的格栅填料为如图片2.2（a）所示的木格栅填料。目
前应用较为普遍的有格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等，其中以图片2.2（b）所示的格里奇格栅填料最具代表性。格栅填料的比表面积较低，主要用于要求压降小、负荷大及防堵等场合。
(2)波纹填料目前工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料，它是由许多波纹薄板组成的圆盘状填料，波纹与塔轴的倾角有30°和45°两种，组装时相邻两波纹板反向靠叠。各盘填料垂直装于塔内，相邻的两盘填料间交错90°排列。波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填料两大类，其材质又有金属、塑料和陶瓷等之分。金属丝网波纹填料是网波纹填料的主要形式，它是由金属丝网制成的。金属丝网波纹填料的压降低，分离效率很高，特别适用于精密精馏及真空精馏装置，为难分离物系、热敏性物系的精馏提供了有效的手段。尽管其造价高，但因其性能优良仍得到了广泛的应用。
（d）所示，金属板波纹填料是板波纹填料的一种主要形式。该填料的波纹板片上冲压有许多f5mm左右的小孔，可起到粗分配板片上的液体、加强横向混合的作用。波纹板片上轧成细小沟纹，可起到细分配板片上的液体、增强表面润湿性能的作用。金属孔板波纹填料强度高，耐腐蚀性强，特别适用于大直径塔及气液负荷较大的场合。
(3)金属压延孔板波纹填料金属压延孔板波纹填料是另一种有代表性的板波纹填料。它与金属孔板波纹填料的主要区别在于板片表面不是冲压孔，而是刺孔，用辗轧方式在板片上辗出很密的孔径为0.4~0.5mm小刺孔。其分离能力类似于网波纹填料，但抗堵能力比网波纹填料强，并且价格便宜，应用较为广泛。波纹填料的优点是结构紧凑，阻力小，传质效率高，处理能力大，比表面积大（常用的有125、150、250、350、500、700等几种）。波纹填料的缺点是不适于处理粘度大、易聚合或有悬浮物的物料，且装卸、清理困难，造价高。
(4)脉冲填料脉冲填料是由带缩颈的中空棱柱形个体，按一定方式拼装而成的一种规整填料，如图片2.2（e）所示。脉冲填料组装后，会形成带缩颈的多孔棱形通道，其纵面流道交替收缩和扩大，气液两相通过时产生强烈的湍动。在缩颈段，气速最高，湍动剧烈，从而强化传质。在扩大段，气速减到最小，实现两相的分离。流道收缩、扩大的交替重复，实现了“脉冲”传质过程。脉冲填料的特点是处理量大，压降小，是真空精馏的理想填料。因其优良的液体分布性能使放大效应减少，故特别适用于大塔径的场合。工业上常用规整填料的特性参可参阅有关手册。
图2.2 几种实体填料
填料的选择与填装方式的确定：
填料塔操作性能的好坏，与所选用的填料有直接关系，填料性能的优劣是影响填料塔能否正常操作的主要因素。总体上，选择的填料既要满足生产要求，又要尽可能使设备的投资和操作费最低，需要结合具体的生产任务从填料的类型、材质、规格、填装方式四个方面综合考虑。一般选择原则如下。
1.填料的比表面积要尽可能大。填料的比表面积越大，则气、液两相间的有效接触面积越大，分离性能越好。
2.填料的孔隙率要尽可能大。填料的孔隙率大，则气、液两相的流动阻力小、压降小，气、液两相均布性能好，填料的表面利用率高，分离效率高，液泛的可能性小，操作弹性高，设备的处理能力大。
3.气、液两相在填料层中的均部性能要好。上述两个选择原则实际上是相互矛盾的，填料的比表面积越大，则填料的尺寸越小，孔隙率越小，压降越大。反之，填料的尺寸越大，则比表面积越小而空隙率越大。当填料的尺寸增大到一定程度时，易引起偏流现象，严重降低分离效率。因此，上述两个原则在应用是必须综合考虑。塔径与填料公称直径的比值D/dp通常应大于8～20。
4.填料的稳定性好并有足够的机械强度。所选填料的材质不能与吸收系统的气、液相起化学反应，要有足够的机械强度，防止填料受压或受热变形、破碎。
5.要价廉易得，制造简单。为降低设备投资，在同等传值性能下应尽可能选用价格便宜的。为便于更换，应选市面上常见的。对特种填料，为便于加工，应尽可能简化结构，以降低制造费用。
填料材质的选择：
工业上，材料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类：
1.陶瓷填料陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能和良好的耐腐蚀性及耐热性，一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种酸、碱的腐蚀。工业上，主要用于气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程。缺点是质脆、易碎，不宜在高冲击强度下使用。
2.金属材料可用多种金属材料制成，壁厚可降低至0.2~1.0mm，与同类型、同规格的陶瓷、塑料填料相比通量大、气体阻力小，有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，故工业填料多为金属填料。
3.塑料填料塑料填料具有质轻、价廉、耐冲击、不易破碎等优点，材质主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯(PE)及聚氯乙烯(PVC)等，国内一般采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐蚀。耐温性能良好，可长期在100℃一下使用。缺点是便面润湿性能差，必要时可借助表面处理得以提高。此外，聚丙烯填料在低温状态下具有冷脆性，在低于0℃的条件下，可选用聚氯乙烯填料。
对于水吸收S02的过程、操作、温度及操作压力较低，工业上通常选用所了散装填料。在所了散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙稀阶梯环填料。其主要性能参数：
表2-1DN38聚丙稀阶梯环填料性能参数
第3章 吸收塔工艺条件的计算
3.1基础物性数据
3.1.1液相物性数据
因进气中的含量y1仅为10%且过程液相用量相对SO2的溶解量很大，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，25℃时水的有关物性数据为：
密度l r =997.08kg/m3；黏度u l =0.0008937pa·s ；表面张力为l s =0.07197N/m 。计算得SO2在水中的扩散系数：
D l =1.51×10-9m2/s 。
3.1.2气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为
v i i M y M ==
∑0.1×64.06+0.9×29=32.5kg/kmol
混合气体的平均密度为 3
101.332.5ρ 1.329/8.314298v v PM kg m RT ?===?
混合气体的黏度可近似取为空气的黏度，查手册得20℃时空气的黏度为 51.8310G pa s μ-=??
计算得SO2在空气中的扩散系数为
931.5110/l D m s -=?
3.1.3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 4.13E kpa =
故相平衡常数为：
4.1340.770.1013
E m p ===
水吸收低浓度SO2填料吸收塔设计 第一部分设计任务、依据和要求 一、设计任务及操作条件 1、混合气体（空气中含SO 2 气体的混合气体）处理量为90 kmol/h 2、混合气体组成：SO 2 含量为7.6%（摩尔百分比），空气为：92.4%（mol/%） 3、要求出塔净化气含SO 2为：0.145%（mol/%），H 2 O为：1.172 kmol/h 4、吸收剂为水，不含SO 2 5、常压，气体入塔温度为25°C，水入塔温度为20°C。 二、设计内容 1、设计方案的确定 2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压强的计算。 3、填料塔附属结构的选型与设计。 4、填料塔工艺条件图。 三、H2O- SO2 在常压20 °C下的平衡数据
四、 气体与液体的物理性质数据 气体的物理性质： 气体粘度()0.0652/G u kg m h =? 气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ= 液体的物理性质：液体粘度 3.6/()L u kg m h =? 液体扩散系数625.310/L D m s -=? 液体密度 3998.2/L kg m ρ= 液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==? 五、 设计要求 1、设计计算说明书一份 2、填料塔图（2号图）一张
第二部分 SO2净化技术和设备 一、SO2的来源、性质及其危害： 1、二氧化硫的来源 二氧化硫的来源很广泛，几乎所有企业都要产生二氧化硫，最主要途径是含硫化石燃料的燃烧。大约一吨煤中含有5-50kg硫，一吨石油中含有5-30kg硫。这些燃料经燃烧都产生并排放出二氧化硫，占所有排放总量的96%. 二氧化硫的来源包括微生物活动，火山活动，森林火灾以及海水飞沫。主要有自然来源和人为来源两大类： 自然来源主要是火山活动，喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体，地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫，随火山灰一起喷射到大气中。地球上57%的二氧化硫来自自然界，沼泽、洼地、大陆架等处所排放的硫化氢，进入大气，被空气中的氧氧化为二氧化硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，通过自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。 人为来源则指在人类进行生产、生活活动中，使用含硫及其化合物的矿石进行燃烧，以及硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥纸浆的生产等产生的工业废气，从而使其中一部分或全部的硫以二氧化硫的形式排放到大气中，形成二氧化硫污染。这部分二氧化硫占地球上二氧化硫来源的43%。随着化石燃料消费量的不断增加，全世界认为排放的二氧化硫在不断在增加，其中北半球排放的二氧化硫占人为排放总量的90%。我国的能源主要依靠煤炭和石油，而我国的煤炭、石油一般含硫量较高，因此，火力发电厂、钢铁厂、冶炼厂、化工厂和炼油厂排放出的大量二氧化硫和二氧化碳是造成我国大气污染的主要原因。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。 2、二氧化硫的性质 (1)物理性质： 二氧化硫又名亚硫酸酐，英文名称： sulfur dioxide 。无色气体，有强烈刺激性气味。分子量64.07 密度为1.4337kg/m3 （标准状况下），密度比空气大。溶解度：9.4g/mL（25℃）熔点－76.1℃（200.75K）沸点－10℃ （263K）
吉林化工学院 化工原理课程设计 题目处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 教学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011 年 12 月 5 日
课程设计任务书 1、设计题目：处理量为2550~3200m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 。 矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO 2入塔的炉气流量为3100m3/h，其中进塔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。吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度t=20℃ （3）选用填料类型及规格自选。 3、设计任务： 完成吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，撰写设计说明书。 处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 化工原理教学与实验中心 2011年11月
目录 摘要.................................................................................................................................IV 第一章绪论. (1) 1.1 吸收技术概况 (1) 1.2 吸收设备发展 (1) 1.3 吸收在工业生产中的应用 (3) 第二章吸收塔的设计方案 (4) 2.1 吸收剂的选择 (4) 2.2 吸收流程选择 (5) 2.2.1 吸收工艺流程的确定 (5) 2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6) 2.3 吸收塔设备及填料的选择 (7) 2.3.1 吸收塔设备的选择 (7) 2.3.2 填料的选择 (8) 2.4 吸收剂再生方法的选择 (10) 2.5 操作参数的选择 (11) 2.5.1 操作温度的确定 (11) 2.5.2 操作压强的确定 (11) 第三章吸收塔工艺条件的计算 (12) 3.1 基础物性数据 (12) 3.1.1 液相物性数据 (12) 3.1.2 气相物性数据 (12) 3.1.3 气液两相平衡时的数据 (12) 3.2 物料衡算 (12) 3.3 填料塔的工艺尺寸计算 (13)
填 料 塔 设 计 说 明 书 设计题目：水吸收氨填料吸收塔学院：资源环境学院 指导老师：吴根义罗惠莉 设计者：赵海江 学号：2 专业班级：08级环境工程1班
一、设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h，其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.5倍。 二、操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ 三、吸收剂的选择 吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。 四、流程选择及流程说明 逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。 五、塔填料选择 阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，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间隙，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，成为目前使用的环形填料中最为优良的一种 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格：
六、填料塔塔径的计算 1、液相物性数 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℃水的有关物性数据如下： 密度为:L ρ=998.2 kg/m3 粘度为:μL=0.001004 Pa·S=3.6 kg/（m·h） 表面张力为σL=72.6 dyn/cm =940896 kg/h2 2、气相物性数据： 20℃下氨在水中的溶解度系数为：H=0.725kmol/(m3·kPa)。 混合气体的平均摩尔质量为： Mvm=0.05×17.03g/mol +0.95×29g/mol=28.40g/mol , 混合气体的平均密度为：ρvm =1.183 kg/m3 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=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h) 3、气相平衡数据 20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa 。 4、物料衡算： 亨利系数 S L HM E ρ= 相平衡常数 754.03 .10102.18725.02 .998=??=== P HM P E m S L ρ E ——亨利系数 H ——溶解度系数 Ms ——相对摩尔质量
《化工原理》课程设计 水吸收氨气过程填料塔的设计学院 专业制药工程 班级 姓名 学号 指导教师 2013 年 1 月 15 日 目录 设计任务书 (4)
参考文献 (15) 对本设计的评述及心得 (15)
附表：附表附表
设计任务书 (一)、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计 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7500 m3/h，其中含氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于％（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的倍。 (二)、操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度 20℃. (三)填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 (四)工作日 每年300天，每天24小时连续进行。 (五)厂址 厂址为衡阳地区 (六)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。 (七)操作条件 20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝（m3kPa）。 第一节前言 填料塔的有关介绍 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。 填料塔的主体结构如下图所示： 图1 填料塔结构图 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小、有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所
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SO 2 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。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （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SO 2 2.2填料的类型与选择 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SO 2 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。与鲍尔环相比，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。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρ L =997.1 kg/m3 粘度为μ L =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面张力为σ L =71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm=Σy i M i=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为
第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下： 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔
填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成。 填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程，多用于气体的净化。该塔结构简单，易于用耐腐蚀材料制作，气液接触面积大，接触时间长，气量变化时塔的适应性强，塔阻力小，压力损失为300～700Pa，与板式塔相比处理风量小，空塔气速通常为0.5-1.2 m/s，气速过大会形成液泛，喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿，液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气，设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种，前2种填料应用广泛。 在规整填料中，单向斜波填料如JKB，SM，SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平；双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平；双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术，与相应型号的单向斜波填料相比，在分离效率相同的情况下，通量可提高25％ -35％，比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5％。上述规整填料已成功应用于φ6400，φ8200，φ8400，φ8600，φ8800，φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成，材料薄，空隙率大，加之排列规整，因而气体通过能力大，压降小。其比表面积大，能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液
课程设计任务书 一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计； 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。混合气体的处理量为2600m3/h，其中含氨为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：氨气的回收率达到98%。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa） 二、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度 : t=20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）选用填料类型及规格自选。 三、设计容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图（A4号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录 1. 设计方案简介 (1) 1.1设计方案的确定 (1) 1.2填料的选择 (1) 2. 工艺计算 (1) 2.1 基础物性数据 (1) 2.1.1液相物性的数据 (1) 2.1.2气相物性的数据 (1) 2.1.3气液相平衡数据 (1) 2.1.4 物料衡算 (1) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2) 2.2.1 塔径的计算 (2) 2.2.2 填料层高度计算 (3) 2.2.3 填料层压降计算 (6) 2.2.4 液体分布器简要设计 (7) 3. 辅助设备的计算及选型 (8) 3.1 填料支承设备 (8) 3.2填料压紧装置 (8) 3.3液体再分布装置 (8) 4. 设计一览表 (9) 5. 后记 (9) 6. 参考文献 (9) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）
4.3 填料精馏塔设计示例 4.3.1 化工原理课程设计任务书 1 设计题目 分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 2 设计数据及条件 生产能力：年处理甲醇-水混合液0.30万吨（年开工300天） 原料：甲醇含量为70%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶甲醇含量不低于98%，塔底甲醇含量不高于2% 建厂地址：沈阳 3 设计要求 （1）编制一份精馏塔设计说明书，主要内容： ①前言； ②流程确定和说明； ③生产条件确定和说明； ④精馏塔的设计计算； ⑤主要附属设备及附件的选型计算； ⑥设计结果列表； ⑦设计结果的自我总结评价与说明； ⑧注明参考和使用的设计资料。 （2）编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。 4.3.2 前言
在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 板式塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。 本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。 塔型的选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。 1 与物性有关的因素 ①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。 ②对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。 2 与操作条件有关的因素 ①传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。 ②难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。 ③若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 ④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 4.3.3 流程确定和说明 1 加料方式 加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可
《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院：木工学院 班级：林产化工0 8 学号： 姓名：万永燕郑舒元 分组：第四组 目录
前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会，使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行；还要能使接触之后的气、液两相及时分开，互不夹带。因此，蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式，塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘)，液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底，并在各块板面上形成流动的液层；气体则靠压强差推动，由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物，即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上，靠重力作用沿填料表面流下；气相则在压强差推动下穿过填料的间隙，由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触，其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中，当处理量大时多采用板式塔，而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大，所需塔径常达一米以上，故采用板式塔较多；吸收操作的规模一般较小，故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板，塔板上开有很多筛孔，每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，造价低，检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力，MPa； Di ----- 圆筒或球壳内径，mm； [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力，MPa； δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度，mm； δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度，mm； δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度，mm；
SO2填料吸收塔課程設計 專業班級：化工0803班 姓名：*** 學號：****** 指導老師：*****
目錄 一·目的和要求 二·設計任務 三·設計方案 1.吸收劑的選擇 2.塔內氣液流向的選擇 3.吸收系統工藝流程（工藝流程圖及說明） 4.填料的選擇 四·工藝計算 1.物料衡算，吸收劑用量，塔底吸收液濃度 2.塔徑計算 3.填料層高度計算 4.填料層壓降計算 5.填料吸收塔的主要附屬構件簡要設計 6.動力消耗的計算與運輸機械的選擇（對吸收劑）五·設備零部件管口的設計計算及選型 六·填料塔工藝數據表 填料塔結構數據表 物性數據表 七·對本設計的討論 八·主要符號說明 九·參考文獻
一·目的和要求 1．進行查閱專業資料、篩選整理數據及化工設計的基本訓練； 2．進行過程計算及主要設備的工藝設計計算，獨立完成吸收單元的設計；用簡潔的文字和圖表清晰地表達自己的設計思想和計算結果； 3.建立和培養工程技術觀點； 4.初步具備從事化工工程設計的能力,掌握化工設計的基本程式和方法。 5.獨立完成課程設計任務。 二·設計任務 1.題目：SO2填料吸收塔 2 生產能力：SO2爐氣的處理能力為1500 m3/h（1atm,30℃時的體積） 3 爐氣組成：原料氣中含SO2為9%（v）,其餘為空氣 4 操作條件： P=1atm(絕壓） t=30 ℃ 5 操作方式：連續操作 6 爐氣中SO2的回收率為95％ 三·設計方案 1.吸收劑的選擇 用水做吸收劑。水對SO2有較大的溶解度，有較好的化學穩定性，有較低的粘度，廉價、易得、無毒、不易燃燒 2.塔內氣液流向的選擇 在填料塔中，SO2從填料塔塔底進入，清水從塔頂由液體噴淋裝置均勻淋下。 3.吸收系統工藝流程（工藝流程圖及說明） 二氧化硫爐氣經由風機從塔底鼓入填料塔中，與由離心泵送至塔頂的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。經吸收後的尾氣由塔頂排除，吸收了SO2的廢水由填料塔的下端流出。 4.填料的選擇 可選擇（直徑）25mm塑膠鮑爾環填料(亂堆)。特性數據如下： 比表面積α:209 m2/m3
化工原理课程设计-填料吸收塔的设计
课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：化学工程与工艺（精细化工方向） 学号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 5 月31 日
《化工原理课程设计》任务书 2011～2012 学年第2学期 学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(2009) 指导教师：工作部门：化工教研室 一、课程设计题目：填料吸收塔的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸 收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时 处理含苯煤气2000m3；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 2. 操作条件 吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充 新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。 3. 设计内容 ①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计； ②塔径的计算； ③其他工艺尺寸的计算。 三、进度安排 1．5月14日：分配任务； 2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计； 3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明 书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程 和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计 算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。 设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作 条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算； 设计结果概览；附录；参考文献等。 2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。 教研室主任签名： 年月日
皖西学院化学与生命科学系 化工原理课程设计说明书 题目：设计一台填料塔用于吸收小合成氨厂精炼在生气中的氨专业：应用化工技术 班级：0702班 学生姓名：章文杰 学号： 指导教师：徐国梅 设计成绩： 完成日期： 2009年6月19日 目录 一、文献综述 (4) （一）、引言 (4) （二）、填料塔技术 (5) （三）、填料塔的流体力学性能 (8) （四）、填料的选择 (9) （五）、填料塔的内件 (10) （六）、工艺流程的现状和发展趋势 (11) 二、设计方案简介 (12) 三、工艺计算 (13) （一）、基础物性数据 (13) 1、液相物性的数据 (13) 2、气相物性数据 (13) 3、气液相平衡数据 (13) 4、物料衡算 (14) （二）、填料塔的工艺尺寸的计算 (15) 1、塔径的计算 (15) 2、填料层高度计算 (16) 3、填料层压降计算 (18) 4、液体分布器简要设计 (20) 四、辅助设备的计算及选型 (21) 五、设计一览表 (24) 六、心得体会 (26) 七、参考文献………………………………………………………… 八、主要符号说明……………………………………………………
九、附图（带控制点的工艺流程简图、主体设备设计条件图） 文献综述 关键词：填料塔；聚丙烯；吸收 摘要: 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 （一）引言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。 聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的 40 % ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视. 近年来，国内外一些学者做了该方面的研究工作，研究结果表明，聚丙烯填料经表面处理后，润湿及传质性能得到了较大的提高。 聚丙烯阶梯环填料为外径是高度的两倍的圆环 ,在侧壁上开出两排长方形的窗孔 , 并在一端增加了一个锥形翻边，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连 ,另一侧向环内弯曲 ,形成内伸的舌叶 ,各舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔 ,大大提高了环内空间及环内表面的利用率 ,气流阻力小 ,液体分布均匀。阶梯环与鲍尔环相比 ,其高度减少了一半 ,并在一端增加了一个锥形翻边。（二）填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等
化工原理课程设计任务书设计题目填料吸收塔设计—15 主要内容1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备进行简要 论述； 2、主要设备的工艺设计计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的 选定、填料塔结构设计和工艺尺寸的设计计算； 3、辅助设备的选型 4、绘流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备和辅助设备的 物料方向、物流量、能流量。 5、吸收塔的设备工艺条件图 6、编写设计计算说明书 设计参数用清水吸收空气中的NH 3 气体，混合气体处理量5000m3/h，其中NH 3 含量为0.14kg/m3干空气（标态），干空气温度为25℃，相对湿度为 70%，要求净化气中NH 3 含量不超过0.07%（体积分数），气体入口温 度40℃，入塔吸收剂中不含NH 3 ，水入口温度30℃。 设计计划进度布置任务，学习课程设计指导书，其它准备……………0.5天主要工艺设计计算…………………………………………2.5天辅助设备选型计算／绘制工艺流程图……………………1.0天绘制主要设备工艺条件图…………………………………1.0天编写设计计算说明书（考核）……………………………1.0天合计：（1周）………………………………………………6.0天 主要参考文献1. 《化工原理课程设计》，贾绍义等编，天津大学出版社，2002.08 2.《化工原理》（上、下册），夏清，陈常贵主编，天津大学出版社， 2005.01 3. 《化工原理课程设计》，大连理工大学编，大连理工大学出版社， 1994.07 4.《化工工艺设计手册》（第三版）（上、下册），化学工业出版社， 2003.08 5.《化学工程手册》（第二版）（上、下卷），时钧等主编，化学工 业出版社，1998.11 6.《化工设备机械基础》，董大勤编，化学工业出版社，2003.01 7.《化工数据导引》，王福安主编，化工出版社，1995.10 8.《化工工程制图》，魏崇光等主编，化学工业出版社1994.05 9.《现代填料塔技术指南》，王树楹主编，中国石化出版社，1998.08 设计文件要求1.设计说明书不得少于7000字，A4幅面； 2.工艺流程图为A2幅面； 3.设备工艺条件图为A3幅面； 备注
填料吸收塔课程项目设计方案 一设计任务书 （一）设计题目 水吸收SO 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 2 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。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （三）设计容 （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SO 2 2.2填料的类型与选择
对于水吸收SO 2 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DN38聚丙烯阶梯环填料。 阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，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。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρ L =997.1 kg/m3 粘度为μ L =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面力为σ L =71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃，混合气体的平均摩尔质量为
符号说明：英文字母 Aa---- 塔板的开孔区面积，m2 A f---- 降液管的截面积, m2 A T----塔的截面积 m C----负荷因子无因次 C20----表面力为20mN/m的负荷因子 d o----阀孔直径 D----塔径 e v----液沫夹带量 kg液/kg气 E T----总板效率 R----回流比 R min----最小回流比 M----平均摩尔质量 kg/kmol t m----平均温度℃ g----重力加速度 9.81m/s2 F----阀孔气相动能因子 kg1/2/(s.m1/2) h l----进口堰与降液管间的水平距离 m h c----与干板压降相当的液柱高度 m h f----塔板上鼓层高度 m h L----板上清液层高度 m h1----与板上液层阻力相当的液注高度 m ho----降液管底隙高度 m h ow----堰上液层高度 m h W----溢流堰高度 m h P----与克服表面力的压降相当的液注高度m H-----浮阀塔高度 m H B----塔底空间高度 m H d----降液管清液层高度 m H D----塔顶空间高度 m H F----进料板处塔板间距 m H T·----人孔处塔板间距 m H T----塔板间距 m l W----堰长 m Ls----液体体积流量 m3/s N----阀孔数目 P----操作压力 KPa △P---压力降 KPa △Pp---气体通过每层筛的压降 KPa N T----理论板层数 u----空塔气速 m/s V s----气体体积流量 m3/s W c----边缘无效区宽度 m W d----弓形降液管宽度 m W s ----破沫区宽度 m 希腊字母 θ----液体在降液管停留的时间 s υ----粘度 mPa.s ρ----密度 kg/m3 σ----表面力N/m φ----开孔率无因次 X`----质量分率无因次 下标 Max---- 最大的 Min ---- 最小的 L---- 液相的 V---- 气相的 m----精馏段 n-----提馏段 D----塔顶 F-----进料板 W----塔釜
填料吸收塔课程设计
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SO 2 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 2000 含量（体积分数）10% 混合气体SO 2 的回收率不低于97% SO 2 吸收剂的用量与最小用量之比 1.3 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （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 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流用水吸收SO 2 不作为产品，故采用纯溶剂。 程。因用水作为吸收剂，且SO 2 2.2填料的类型与选择 对于水吸收SO 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散 2 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。与鲍尔环相比，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。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρ L =997.1 kg/m3 粘度为μ L =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面张力为σ L =71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm=Σy i M i=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为
化工原理课程设计任务书 专业班级： 姓名： 学号： 指导老师：
目录 一·目的和要求 二·设计任务 三·设计方案 1.吸收剂的选择 2.塔内气液流向的选择 3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明） 4.填料的选择 四·工艺计算 1.物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度 2.塔径计算 3.填料层高度计算 4.填料层压降计算 5.填料吸收塔的主要附属构件简要设计 6.动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸收剂）五·设备零部件管口的设计计算及选型 六·填料塔工艺数据表 填料塔结构数据表 物性数据表 七·对本设计的讨论 八·主要符号说明 九·参考文献
一·目的和要求 1．进行查阅专业资料、筛选整理数据及化工设计的基本训练； 2．进行过程计算及主要设备的工艺设计计算，独立完成吸收单元的设计；用简洁的文字和图表清晰地表达自己的设计思想和计算结果； 3.建立和培养工程技术观点； 4.初步具备从事化工工程设计的能力,掌握化工设计的基本程序和方法。 5.独立完成课程设计任务。 二·设计任务 1.题目：SO2填料吸收塔 2 生产能力：SO2炉气的处理能力为1500 m3/h（1atm,30℃时的体积） 3 炉气组成：原料气中含SO2为9%（v）,其余为空气 4 操作条件： P=1atm(绝压） t=30 ℃ 5 操作方式：连续操作 6 炉气中SO2的回收率为95％ 三·设计方案 1.吸收剂的选择 用水做吸收剂。水对SO2有较大的溶解度，有较好的化学稳定性，有较低的粘度，廉价、易得、无毒、不易燃烧 2.塔内气液流向的选择 在填料塔中，SO2从填料塔塔底进入，清水从塔顶由液体喷淋装置均匀淋下。 3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明） 二氧化硫炉气经由风机从塔底鼓入填料塔中，与由离心泵送至塔顶的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的尾气由塔顶排除，吸收了SO2的废水由填料塔的下端流出。 4.填料的选择 可选择（直径）25mm塑料鲍尔环填料(乱堆)。特性数据如下： 比表面积α:209 m2/m3