填料塔液体分布器的设计及应用

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。

山东农业大学环境工程原理课程设计题目清水吸收二氧化硫填料吸收塔的设计学院资源与环境学院专业班级环境工程09级学生姓名XXXX学生学号********指导教师孙老师2011年12月28 日第一章前言.............................................................................................................................. - 1 - 第一节填料塔的主体结构与特点.................................................................................. - 1 - 第二节填料塔的设计任务及步骤.................................................................................. - 1 - 第三节填料塔设计条件及操作条件.............................................................................. - 2 - 第二章吸收塔主体设计方案的确定........................................................................................ - 2 - 第一节吸收剂选择.......................................................................................................... - 2 - 第二节填料的类型与选择.............................................................................................. - 2 - 第三章吸收塔的工艺计算................................................... - 3 -第一节基础物性数据...................................................................................................... - 3 -一、液相物性数据...................................................................................................... - 3 -二、气相物性数据...................................................................................................... - 3 -三、气液相平衡数据.................................................................................................. - 4 -第二节物料衡算.............................................................................................................. - 4 - 第四章填料塔的工艺尺寸的计算............................................................................................ - 5 - 第一节填料塔直径的计算............................................... - 5 -一、确定空塔气速.................................................................................................... - 5 -二、塔径计算：.......................................................................................................... - 6 -三、塔径校核.............................................................................................................. - 6 -第二节传质单元的计算.................................................................................................... - 8 -一、传质单元数计算.................................................................................................. - 8 -二、传质单元高度计算.............................................................................................. - 8 -第三节高度的计算.......................................................................................................... - 11 -一、填料层高度的计算............................................................................................ - 11 -二、塔附属高度的计算............................................................................................ - 12 -第四节填料层压降的计算.............................................................................................. - 12 - 第五章塔内件设计........................................................................................................ - 14 - 第一节液体分布器计算................................................................................................ - 14 -一、液体分布器........................................................................................................ - 14 -二、布液孔数............................................................................................................ - 14 -第二节填料塔内件的选择............................................................................................ - 14 -一、液体分布器........................................................................................................ - 14 -二、液体再分布器.................................................................................................... - 15 -三、填料支撑板...................................................................................................... - 15 -四、填料压板与床层限制板.................................................................................... - 16 -五、气体进出口装置与排液装置............................................................................ - 16 - 主要参考文献.............................................................. - 16 -附录一：工艺设计计算结果汇总............................................. - 17 -附录二：主要符号说明............................................................................................................ - 18 - 附录三：二氧化硫填料塔设计图（单位：mm）.................................................................... - 20 -第一章前言第一节填料塔的主体结构与特点结构：图1-1 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，所以她特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。

填料塔课设一、引言填料塔是化工工艺中常用的设备，用于气体和液体的传质和反应。

本次课设将围绕填料塔展开，包括填料塔的基本原理、设计和操作等方面进行详细介绍。

二、填料塔的基本原理填料塔是一种用于气体和液体接触的设备，通过填料的形成，增大气液接触界面，提高传质效果。

填料塔的基本原理如下：1.气液接触：填料塔中，气体从底部进入，液体从顶部注入。

气体和液体在填料层中进行接触，通过气泡、液滴等形式，实现气液质量传递。

2.填料形成：填料是填料塔中的关键组成部分，它可以增大气液接触界面。

常见的填料有环形填料、球形填料等，其表面积大、孔隙率高，有利于传质效果的提高。

3.传质过程：填料塔中的传质过程主要包括物质的吸收、吸附、反应等。

气体和液体之间通过填料的形成，实现了物质的传递和反应。

三、填料塔的设计填料塔的设计是根据具体工艺要求和传质效率来确定的。

以下是填料塔设计的一般步骤：1.确定传质要求：根据工艺需求和传质效率要求，确定填料塔的传质要求。

传质要求包括传质速率、传质效率等。

2.选择填料类型：根据传质要求和工艺特点，选择合适的填料类型。

不同的填料类型具有不同的传质特性，需要根据具体情况进行选择。

3.计算填料高度：根据传质要求和填料特性，计算填料塔的填料高度。

填料高度的选择直接影响传质效果。

4.确定液气流量：根据工艺要求和填料特性，确定液体和气体的流量。

流量的选择需要考虑传质效率和设备的承载能力。

5.设计填料塔尺寸：根据填料高度、液气流量等参数，设计填料塔的尺寸。

尺寸的选择需要满足传质要求和操作要求。

四、填料塔的操作填料塔的操作是保证传质效果和设备安全运行的关键。

以下是填料塔的操作要点：1.操作规程：制定填料塔的操作规程，明确操作流程和注意事项。

操作人员应按照规程进行操作，确保操作的安全和有效。

2.监测参数：监测填料塔的关键参数，包括液位、温度、压力等。

及时发现异常情况，采取相应的措施进行处理。

3.维护清洁：定期对填料塔进行维护和清洁。

填料塔内件有这么多种，它们有什么作用，你知道多少？2016-01-20夏末化工707化工707【本期内容，由上海神农冠名播出】填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。

合理地选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。

1．填料支承装置填料支承装置的作用是支承塔内的填料，常用的填料支承装置有栅板型、孔管型、驼峰型等。

支承装置的选择，主要的依据是塔径、填料种类及型号、塔体及填料的材质、气液流率等。

填料支承装置的作用是支承填料以及填料层内液体的重量，同时保证气液两相顺利通过。

支承若设计不当，填料塔的液泛可能首先发生在支承板上。

为使气体能顺利通过，对于普通填料塔，支承件上的流体通过的自由截面积为填料面的50%以上，且应大于填料的空隙率。

此外，应考虑到装上填料后要将支承板上的截面堵去一些，所以设计时应取尽可能大的自由截面。

自由截面太小，在操作中会产生拦液现象。

增加压强降，降低效率，甚至形成液泛。

由于填料支承装置本身对塔内气液的流动状态也会产生影响，因此作为填料支承装置，除考虑其对流体流动的影响外，一般情况下填料支承装置应满足如下要求：（1）足够的强度和刚度，以支持填料及所持液体的重量（持液量），并考虑填料空隙中的持液量，以及可能加于系统的压力波动，机械震动，温度波动等因素。

（2）足够的开孔率（一般要大于填料的空隙率），以防止首先在支撑处发生液泛；为使气体能顺利通过，对于普通填料塔，支承件上的流体通过的自由截面积为填料面的50%以上，且应大于填料的空隙率。

此外，应考虑到装上填料后要将支承板上的截面堵去一些，所以设计时应取尽可能大的自由截面。

自由截面太小，在操作中会产生拦液现象。

增加压强降，降低效率，甚至形成液泛。

（3）结构上应有利于气液相的均匀分布，同时不至于产生较大的阻力（一般阻力不大于20Pa）；（4）结构简单，便于加工制造安装和维修。

（5）要有一定的耐腐蚀性。

填料塔说明书填料塔是一种用于气体或液体处理的设备，它的主要功能是提供大表面积以促进质量传递和热量交换。

本说明书将详细介绍填料塔的结构、工作原理、常见问题及维护方法，以帮助用户更好地了解和使用填料塔。

1. 填料塔的结构填料塔主要由以下几部分组成：进料口、分布器、填料层、干燥塔顶部、出料口、进气口和出气口。

进料口用于将待处理的气体或液体引入填料塔，分布器将进料均匀地分配到填料层，填料层提供了大表面积以增加质量传递和热量交换的效率。

干燥塔顶部通常配有洗涤器或排气系统，以去除塔内可能存在的湿气。

出料口用于收集处理后的气体或液体，进气口和出气口分别用于供气和排气。

2. 填料塔的工作原理填料塔的工作原理基于质量传递和热量交换的原理。

当进料通过分布器均匀地分配到填料层时，填料的大表面积将促进气体或液体的接触，从而实现质量传递。

在此过程中，填料塔内的填料可以提供额外的表面积，这使得填料塔在相同体积条件下具有更高的传质效率。

同时，填料塔的设计还考虑到了热量交换的需求，在填料塔顶部设有干燥塔顶部以去除湿气，以确保减少传质过程中可能的湿气干扰。

3. 填料塔的常见问题3.1 填料塔堵塞填料塔堵塞可能由于填料本身的问题或进料中的杂质引起。

在使用填料塔过程中，如果发现填料层出现异常阻力或出料量减少的情况，应及时检查填料塔内是否存在堵塞情况，并采取适当的清理措施。

3.2 填料脱落填料塔的填料可能会因为长时间的使用或不当的操作而出现脱落的情况。

填料脱落不仅会降低填料塔的传质效率，还可能对设备的正常运行造成影响。

因此，定期检查填料塔的填料情况，并进行必要的维护是十分重要的。

3.3 清洗问题填料塔在工作一段时间后可能积累了各种污垢，这会影响其传质效果。

因此，定期对填料塔进行清洗是很有必要的，可以采用冲洗、机械刷洗等方法来清除污垢。

4. 填料塔的维护方法4.1 定期检查填料塔的填料情况，发现脱落或损坏的填料及时更换。

4.2 定期清洗填料塔，确保填料塔内无污垢积累。

化工原理课程设计--填料吸收塔的设计《化工原理》课程设计填料吸收塔的设计学院南华大学船山学院专业制药工程班级 10级姓名龙浩学号 20109570111指导教师王延飞2012年11月25日1.水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介任务及操作条件①混合气(空气、NH3 )处理量：10003/m h；②进塔混合气含NH3 7% (体积分数)；温度:20℃；③进塔吸收剂(清水)的温度:20℃；④NH3回收率：96%；⑤操作压力为常压101.3k Pa。

1设计方案的确定用水吸收氨气属于等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。

因用水做座位吸收剂，且氨气不作为产品，股采用纯溶剂。

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。

2填料的选择对于水吸收氨气的过程，操作温度计操作压力较低。

工业上通常是选用塑料散装填料。

在塑料散装中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，见下图：根据所要处理的混合气体，可采用水为吸收剂，其廉价易得，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。

设计选用填料塔，填料为散装聚丙烯DN50阶梯环填料。

国内阶梯环特性数据52. 工艺计算2.1基础物性数据 2.1.1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。

由手册查的，20℃水的有关物性数据如下： 密度为 ρ1 =998.2Kg ／m 3粘度为 μL =1.005mPa ·S =0.001Pa ·S=3.6Kg ／（m ·h ） 表面张力为 σL =72.6dyn ／cm=940 896Kg ／h 2氨气在水中的扩散系数：D L =1.80×10-9 m 2/s=1.80×10-9×3600 m 2/h=6.480 ×10-6m 2/h2.1.2气相物性的数据 混合气体平均摩尔质量为M VM =Σy i M i =0.101×17+0.899×28=26.889混合气体的平均密度为ρvm =RTPM VN=101.3×26.889／(8.314×293)=1.116Kg ／m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的20℃空气的粘度为μV =1.81×10—5Pa ·s=0.065Kg ／（m ·h ）查手册得氨气在20℃空气中扩散系数为D v = 0.189 cm 2/s=0.068 m 2/s2.1.3气液相平衡数据20C 下氨在水中的溶解度系数：)/(725.03kpa m kmol H ⋅=,常压下20℃时亨利系数：SLHM E ρ==998.2／(0.725×18.02)=76.40Kpa相平衡常数为755.01.10140.76===P E m溶解度系数为717.02.184.762.98=⨯==SLEM H ρ998.20.7540.72518101.3s S E m P HM P ρ====⨯⨯ 2.1.4 物料衡算 进塔气相摩尔比为Y 1=11y 1y —=0.101／（1—0.101）=0.11235 出塔气相摩尔比为Y 2=Y 1（1—φ）=0.11235×（1—0.9996）=0.000045进塔惰性气相流量为V=1000／22.4×273／（273+20）×（1—0.101）=34.29Kmol ／h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；（V L ）min =2121m X Y Y Y —／— 对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为 X 2=0（VL）min =（0.11235—0.000045）／[0.11235／(0.754—0)]=0.753 取操作液气比为最小液气比1.8VL=1.8×0.753=1.355 L=1.355×34.29=46.516Kmol ／hV （Y 1—Y 2）=L （X 1—X 2）X 1=34.29×(0.11235—0.000045) ／46.516=0.08278 5填料塔的工艺尺寸的计算 1) 塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速 塔径气相质量流量为V ω=1000×1.103=1103Kg ／h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:L ω=46.516×18.02=838.218㎏/hEckert 通过关联图的横坐标为025.0)2.998116.1(1103218.838)(5.05.0=⨯=L V V L w w ρρ 21.02.02=ψΦL LV F F g u μρρ1170-=Φm F95.01116.111702.99881.921.021.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯=ψΦ=L V F L F g u μρρ729.0665.014.33600/100044=⨯⨯==uV D Sπ圆整塔经，取D=0.8ms m u u F /665.095.07.07.0=⨯==泛点率校核：)%(69%1008.0785.03600/10002在允许范围内=⨯⨯=u填料规格校核：805.2138800>==d D112480.23lg f t v v L L L v L u a W A K g W ρρμρρε⎡⎤⎛⎫⎛⎫=-⎢⎥ ⎪ ⎪⎢⎥⎝⎭⎝⎭⎣⎦即()20.231184223 1.166lg () 1.0049.81998.20.90 1.1660.204 1.750.666998.20.476f u ⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎛⎫=-⨯⨯ ⎪⎝⎭=-3.017/f u m s = ()0.50.85f u u =-取泛点率为0.8 取u =0.8u F =0.8×3.017m/s =2.41m/sD =u4πSV = [（4×1000／3600）／（3.14×2.41）] 0.5=0.38m 圆整后取 ()()0.4400D m mm ==2.泛点率校核：210003600 2.212/0.7850.4u m s ==⨯ 2.2120.7333.017F u u ==（在0.5到0.85范围之间） 3.填料规格校核：40016825D d ==> 4.液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为：U min =（L W ）min · a t =0.101×114.2=11.534m 3／m 2·h 查常用散装填料的特性参数表，得at=114.2m 2/m 3 U=46.516×18.02／998.2／（0.785×0.42）=6.717>U min经以上校核可知，填料塔直径选用D= 400mm 是合理的。

化工设备之填料塔填料塔是一种常见的化工设备，用于进行物理或化学反应、蒸馏和吸收过程等。

填料塔中填充着各种不同的填料，以增加气液质量传递的表面积，从而提高设备的效率。

下文将从填料的种类、作用原理、设计和应用等方面介绍填料塔。

一、填料的种类1.球形填料：常见的球形填料有陶瓷球、金属球和塑料球等。

球形填料具有流体阻力小、气液分布均匀等特点，是填料塔中常见的一种填料。

2.环形填料：环形填料分为金属材质和塑料材质两种。

环形填料的特点是表面积大，容积小，具有良好的液膜形成和固定的优势，适合于处理液相粘度大的情况。

3.网状填料：网状填料具有表面积大、空隙率高、液滴分布均匀等特点，能有效地扩大气液接触界面，增强气液质量传递效果。

4.格栅填料：格栅填料通常用于液压分离时使用，能够有效地增加间隙面积，并保持间隙的大小和位置不变。

二、填料塔的作用原理填料塔的主要作用原理是通过填充物增加气液接触面积，从而提高传质、反应和分离的效率。

当气体和液体在填料塔中产生接触时，由于填料的存在，气体和液体必须通过填料内的波流道隙缝，从而导致气液混合，进而进行物理或者化学反应，提高传质效果，以达到分离、纯化的目的。

三、填料塔的设计1.填料：填料的类型和形态直接影响到填料塔的效果，应根据具体工艺要求和特点选择。

2.塔径和塔高：要根据设备的工作流量、物理性质和反应特性等因素来确定，应该选择适当的塔径和塔高，以保证设备的高效运行。

3.塔体冷却：在进行冷却反应时，应考虑在塔体中安装冷却器，以保证反应温度不会过高。

4.进口液流速：为保证液相在填料层内形成实际的液膜，应保证进口液速不低于一定值，通常为1～1.5m/s。

5.进口液体含气量：液体中的气体含量越高，气液分布越均匀，但气体含量过高会影响填料塔内流体的反应效率，因此进口液中的气体应控制在一定范围内。

四、填料塔的应用填料塔广泛应用于化工、石化、冶金、环保等领域，主要用于分离、回收、蒸馏、吸收等物理和化学反应过程。