填料塔的设计
填料塔设计标准及规范最新
填料塔设计标准及规范最新1. 设备设计基础填料塔的设计应基于详细的工艺流程和操作条件，包括但不限于流体的性质、流量、压力、温度以及所需的分离效率。
2. 材料选择材料的选择应考虑到介质的化学性质、温度、压力以及可能的腐蚀性。
常用的材料包括不锈钢、碳钢、塑料和陶瓷等。
3. 填料类型选择填料塔的效率和性能很大程度上取决于所选填料的类型。
常见的填料类型包括散堆填料、规整填料和金属网填料等。
4. 流体力学设计填料塔的流体力学设计应确保气体和液体在塔内均匀分布，避免局部过载或死区。
设计时需考虑流体的流速、压降和湍流程度。
5. 塔体结构设计塔体结构设计应保证足够的强度和刚度，以承受操作过程中可能产生的各种载荷，包括静载荷、动载荷和热应力。
6. 塔内附件设计塔内附件包括分布器、收集器、支撑结构等，它们的设计应确保流体的均匀分布和有效收集。
7. 安全与环保要求填料塔的设计应符合当地的安全和环保法规，包括排放标准、防火防爆要求以及紧急排放系统的设计。
8. 控制与监测系统填料塔应配备必要的控制和监测系统，以实现过程的自动控制和实时监测，确保操作的稳定性和安全性。
9. 维护与清洗设计时应考虑到设备的维护和清洗方便性，确保在必要时可以快速进行清洗和维护工作。
10. 经济性评估在满足工艺要求的前提下，填料塔的设计应考虑成本效益，包括材料成本、制造成本和运行成本。
11. 规范和标准遵循设计过程中应遵循国际和国内的相关行业标准，如API、ASME、GB等，确保设计的合规性。
结语填料塔的设计是一个综合性的工程活动，需要综合考虑工艺、材料、结构、安全、环保和经济等多方面因素。
随着技术的发展和行业标准的更新，填料塔的设计标准和规范也在不断进步，以适应不断变化的工业需求。
填料塔设计完全版
由该点的纵坐标得为计算方便，采用与液体喷淋密度无关的泛点填料因子平均值，查表（散装交，由该点的纵坐标得(Dg38)k G a=0.0367×(2900×1.178)0.72×4699.60.38=319.3kmol／(m3·h．Pa) k L a=0.027×4699.60.78=19.75 h -1选择塔径为700mm的数据。
4．除雾沫器选择折流板式除雾器，它是利用惯性原理设计的最简单的除雾装置。
除雾板由50mm ×50mm ×3mm 的角钢组成．板间横向距离为25mm ，如图所示。
除雾器的结构简单、有效，常和塔器构成一个整体，阻力小，不易堵塞，能除去50μm 以下的雾滴，压力降一般为50~I00Pa 。
5．管口结构一般管道为圆形，d 为内径，水流速0.5~1.5m/s,常压下气体流速则气体进口管直径 d 1=u V 4π=1836004.1329004×××=0.239m 气体出口管直径 d 2=0.239m查国家标准规格，圆整直径为273×6u=π23V 4d =s /m 06.153600261.0900242=×××π 吸收剂进口直径 d 3=u V 4π=.503600.29984.13699.644××××=0.0577m8．液体进口管液体的进口管直接通向喷淋装置，若喷淋装置进塔处为直管，其结构和有关尺寸见图和表，若喷淋器为其他结构，则管门结构需根据具体情况而定。
液体进口管选择尺寸76×4，见上表。
9．液体的出口装置液体出口装置的设计应便于塔内液体的排放，防止破碎的瓷环堵塞出口，并且要保证塔内有一定的液封高度，防止气体短路。
常见的液体出口结构如图所示。
10．接管长度填料塔上各股物料的进出门管留在设备外边的长度h，可参照下表确定。
填料塔设计
（2）液体再分布装置 ）
实践表明，当喷淋液体沿填料层向下流动时， 实践表明，当喷淋液体沿填料层向下流动时，不 能保持喷淋装置所提供的原始均匀分布状态， 能保持喷淋装置所提供的原始均匀分布状态，液 体有向塔壁流动的趋势。因而导致壁流增加、 体有向塔壁流动的趋势。因而导致壁流增加、填 料主体的流量减小， 料主体的流量减小，影响了流体沿塔横截面分布 的均匀性，降低传质效率。所以，设置再分布装 的均匀性，降低传质效率。所以， 置是十分重要的。可选用多孔盘式再分布器。 置是十分重要的。可选用多孔盘式再分布器。分 布盘上的孔数按喷淋点数确定，孔径为3.6mm。 布盘上的孔数按喷淋点数确定，孔径为 。
Z = H OG ⋅ N OG
Z ′ = 1.20 × Z
设计取填料层高度为（取整数） 设计取填料层高度为（取整数） 查表：对于××填料， ××填料 查表：对于××填料， h = D 将填料层分为×段设置，每段× ， 将填料层分为×段设置，每段×m，段间设置一个液体 再分布器。 再分布器。
6
4.4 填料层压降计算： 填料层压降计算： 利用课本78页的例题 利用课本 页的例题
qn ,V
min
Y1 − Y2 Y1 − Y2 = ∗ = X 1 − X 2 Y1 − X 2 m
3
取实际液气比为最小液气比的1.1—2.0倍，则可得 倍 取实际液气比为最小液气比的 吸收剂用量为
qn , L = nqn ,V ( qn , L qn ,V ) min = nqn ,V Y1 − Y2 Y1 − Y2 = nqn ,V ∗ Y1 X1 − X 2 − X2 m
9
（3）填料支撑装置 ）
填料支撑装置对于保证填料塔的操作性能具有重 大作用。采用结构简单、自由截面较大、 大作用。采用结构简单、自由截面较大、金属耗 用量较小的栅板作为支撑板。为了改善边界状况， 用量较小的栅板作为支撑板。为了改善边界状况， 可采用大间距的栅条，然后整砌一、 可采用大间距的栅条，然后整砌一、二层按正方 形排列的瓷质十字环，作为过渡支撑，以取得较 形排列的瓷质十字环，作为过渡支撑， φ 38mm 大的孔隙率。 的填料， 大的孔隙率。由于采用的是 的填料，所以 可用 的十字环。 的十字环。
填料塔设计详细计算过程
第一章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SO2气体的混合气）处理量为：106Kmol/h2、混合气组成：SO2含量为6.7% （mol% ），空气为：93.3 %（mol%）3、要求出塔净化气含SO2为：0.148 %（mol%），H2O为：1.172 kmol/h4、吸收剂为水，不含SO25、常压，气体入塔温度为25℃，水入塔温度为20℃。
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降的计算。
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℃下的平衡数据X Y X Y0.00281 0.0776 0.000423 0.007630.001965 0.00513 0.000281 0.00420.001405 0.0342 0.0001405 0.001580.000845 0.0185 0.0000564 0.000660.000564 0.0112四、气体及液体的物性数据1、气体的物性：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=2、液体的物性：液体粘度µL =3.6 kg /(m ·h); 液体扩散系数D L =5.3×10-6m 2/s; 密度ρL =998.2 kg /m 3;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）一张第二章 SO 2净化技术和设备 一、SO 2的来源、性质及其危害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。
填料塔计算和设计
填料塔计算和设计文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）填料塔设计2012-11-20一、填料塔结构填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。
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。
在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。
液体从塔顶加入，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（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
二、填料的类型及性能评价填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。
填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。
散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料；填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。
1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优；2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。
三、填料塔设计基本步骤1.根据给定的设计条件，合理地选择填料；2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸；3.计算填料层的压降；4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。
？四、填料塔设计1.填料的选择填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。
填料塔的设计.docx
.-目录一．设计任务书 (2)1.设计目的 (2)2.设计任务 (2)3.设计内容和要求 (2)二．设计资料 (3)1.工艺流程 (3)2.进气参数 (3)3.吸收液参数 (3)4.操作条件 (3)5.填料性能 (4)三．设计计算书 (5)1．填料塔主体的计算 (5)1.1 吸收剂用量的计算51.2 塔径的计算61.3 填料层高度的计算81.4.填料塔压降的计算122.填料塔附属结构的类型与设计 (13)2.1 支承板132.2 填料压紧装置132.3 液体分布器装置132.4 除雾装置142.5 气体分布装置142.6 排液装置152.7 防腐蚀设计152.8 气体进料管152.9 液体进料管：162.10 封头的选择162.11 总塔高计算163.填料塔设计参数汇总 (18)四．填料塔装配图（见附录） (19)五．总结 (19)六．参考文献 (19)附录 (20).-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，3吸收脱除混合气体中的 NH3，气体处理量为 1500m/h ，其中含氨 1.9%（体积分数），要求吸收率达到 99%，相平衡常数 m=0.95。
化工原理课程设计填料塔的设计
06 结论与展望
课程设计的总结与收获
01
02
03
04
设计流程掌握
通过填料塔的设计，掌握了从 需求分析、方案设计、详细设 计到最终实现的完整流程。
理论知识应用
将所学的化工原理知识应用于 实际设计中，加深了对理论知
识的理解和应用能力。
团队协作能力
在小组合作中，提高了团队协 作和沟通能力，学会了如何在
热力学第一定律
能量守恒定律，表示系统 能量的转化和守恒。
热力学第二定律
熵增加原理，表示自发反 应总是向着熵增加的方向 进行。
理想气体定律
描述气体状态变化的基本 规律。
填料塔的热量平衡与效率
热量平衡
填料塔在操作过程中，需要保持 热量平衡，即进料和出料的热量 与热源和冷源的热量交换达到平 衡状态。
效率计算
填料的作用
填料在填料塔中起到关键作用，它能够提供足够大的表面 积以促进气液间的接触，从而实现高效的传质和传热。
填料塔的工作原理
在填料塔中，液体从顶部淋下，通过填料层时与气体充分 接触，实现传质和传热。气体在填料的缝隙中流动，与液 体进行逆流接触，完成传质和传热过程。
02 填料塔的工艺设计
工艺流程
提高解决问题能力
面对实际工程问题，学生需要 独立思考、分析和解决问题， 提高解决实际问题的能力。
培养团队协作精神
课程设计通常以小组形式进行 ，学生需要分工合作、相互配
合，培养团队协作精神。
填料塔的基本概念和原理
填料塔的定义
填料塔是一种常用的化工设备，主要用于气液传质和传热 过程。它由塔体、填料、液体分布器、气体分布器和再分 布器等组成。
填料塔的流体力学性能
流体阻力
化工原理课程设计填料塔
目录第1章概述 (3)1.1吸收技术概况 (3)1.2吸收设备的发展 (3)1.3吸收在工业生产中的应用 (4)1.4丙酮的性质 (5)第2章方案比选 (7)2.1方案选择与对比 (7)2.2吸收剂的比选 (8)2.3填料的作用以及选择 (9)2.4操作参数的选择 (12)2.5流向选择 (12)2.6吸收剂再生方法的选择 (12)2.7操作参数的选择 (13)第3章吸收塔的工艺计算 (14)3.1基础物性数据 (14)3.1.1 气液相物性数据 (14)3.1.2物料计算 (14)3.2塔径计算 (15)3.3填料层高度确定 (18)3.3.1. 传质单元数计算 (18)3.3.2 传质单元高度计算 (18)3.3.3填料层高度的计算 (20)第四章塔的结构设计 (21)4.1筒体的设计 (21)4.2封头设计 (21)4.3除沫器设计 (21)4.4液体进料管的设计 (22)4.5液体出料管的设计 (22)4.6气体进料管的设计 (22)4.7气体出料管的设计 (23)4.8填料支撑板设计 (23)4.9填料压板 (23)4.10体分布装置 (23)4.11再分布器 (24)4.12气体入塔分布器 (24)4.13法兰的设计 (25)4.14手孔的设计 (25)4.15吸收塔支座的设计 (25)4.16泵的选择 (26)4.17吸收塔高度的计算 (26)填料吸收塔主要尺寸 (27)课程设计心得 (28)参考文献 (29)第1章概述1.1吸收技术概况气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。
在化工生产中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体保护环境等方面得到了广泛的应用。
在研究和开发吸收过程中，在方法上多从吸收过程的传质速率着手，希望在整个设备中，气液两相为连续微分接触过程，这一特点则与填料塔得到了较好的结合。
填料塔的设计与计算
填料名称
丝网波纹填料
孔板波纹填料
金属Intalox 金属鞍形环 金属阶梯环 金属鲍尔环 瓷Intalox
瓷鞍形环 瓷拉西环
2020/6/13
评估值 0.86
0.61 0.59 0.57 0.53 0.51 0.41 0.38 0.36
语言值 很好
相当好 相当好 相当好 一般好 一般好 较好 略好 略好
2020/6/13
4、填料类型
（1）散装填料
散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗
粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆
填料或颗粒填料。
散装填料根据结构特点不同，可分为：
拉西环 鲍尔环
阶梯环
弧鞍形
矩鞍形 金属环矩鞍形
球形
2020/6/13
（2）规整填料 【定义】按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料 。
2020/6/13
【填料层压降ΔP/Z与空塔气速u的关系曲线图】
【构成】将不同液体 喷淋量下的单位高度 填料层的压降ΔP/Z与 空塔气速u的关系标绘 在对数坐标纸上，所 得到的曲线簇。
空塔气速
【空塔气速】气体的体积流量除以塔截面积所得的 流速。
2020/6/13
（1）干填料压降线
在图中，直线0表 示无液体喷淋（L=0 ）时，干填料的
2020/6/13
6、填料的性能评价 【评价依据】填料性能的优劣通常根据效率、通量 及压降三要素衡量。 （1）效率要高。在相同的操作条件下，填料的比表 面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好 ，则传质效率越高； （2）通量（处理量）要大，压降要小。填料的空隙 率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。
2020/6/13
填料塔设计
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。
填料塔设计完全版
由该点的纵坐标得为计算方便，采用与液体喷淋密度无关的泛点填料因子平均值，查表（散装交，由该点的纵坐标得(Dg38)k G a=0.0367×(2900×1.178)0.72×4699.60.38=319.3kmol／(m3·h．Pa) k L a=0.027×4699.60.78=19.75 h -1选择塔径为700mm的数据。
4．除雾沫器选择折流板式除雾器，它是利用惯性原理设计的最简单的除雾装置。
除雾板由50mm ×50mm ×3mm 的角钢组成．板间横向距离为25mm ，如图所示。
除雾器的结构简单、有效，常和塔器构成一个整体，阻力小，不易堵塞，能除去50μm 以下的雾滴，压力降一般为50~I00Pa 。
5．管口结构一般管道为圆形，d 为内径，水流速0.5~1.5m/s,常压下气体流速则气体进口管直径 d 1=u V 4π=1836004.1329004×××=0.239m 气体出口管直径 d 2=0.239m查国家标准规格，圆整直径为273×6u=π23V 4d =s /m 06.153600261.0900242=×××π 吸收剂进口直径 d 3=u V 4π=.503600.29984.13699.644××××=0.0577m8．液体进口管液体的进口管直接通向喷淋装置，若喷淋装置进塔处为直管，其结构和有关尺寸见图和表，若喷淋器为其他结构，则管门结构需根据具体情况而定。
液体进口管选择尺寸76×4，见上表。
9．液体的出口装置液体出口装置的设计应便于塔内液体的排放，防止破碎的瓷环堵塞出口，并且要保证塔内有一定的液封高度，防止气体短路。
常见的液体出口结构如图所示。
10．接管长度填料塔上各股物料的进出门管留在设备外边的长度h，可参照下表确定。
填料塔的设计范文
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。
填料塔设计
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。
化工设备之填料塔
化工设备之填料塔首先，选择合适的填料是非常重要的。
填料的选择应根据反应物性质、反应条件、以及产物分离要求等因素综合考虑。
填料的表面积越大，对气液间传质速度越快，因此填料材料的选择应以增大界面传质作用并提高传质速度为目标。
其次，填料塔的设计应该具备良好的传质和传热性能，保证反应的高效进行。
为了达到这一目的，填料塔通常采用多层填料结构，以增大气液接触面积，并通过设置冷却与加热设备，以保持较大的温差，提高传热效率。
另外，填料塔的操作应该严格按照操作规程进行，操作人员要经过专门的培训，熟悉填料塔的操作流程和事故处理方法，以确保生产过程的安全性。
最后，填料塔的维护和保养也是非常重要的。
定期对填料塔内部进行清洗和维护，检查填料的磨损情况，及时更换老化的填料，以确保填料塔的正常运行。
总之，填料塔的设计、选择填料、操作和维护都是非常重要的，必须严格按照相关规定和要求进行。
只有这样，才能保证填料塔的正常运行，确保生产过程的稳定和产品质量的可靠。
填料塔是化工设备的重要组成部分，主要用于进行气液或液液的接触与反应、物料分离、物质传递等工艺操作。
为了保证填料塔的正常工作，需要特别注意以下几个方面。
首先，填料选型是填料塔设计的关键环节。
填料的种类、形状、密度、比表面积等特性直接影响着填料塔的传质传热效率。
因此，在填料选型过程中，需要充分考虑填料与气体或液体的接触方式、传递速度、传质效率等因素。
另外，填料的物理和化学性质也要符合所需的反应条件，以避免对反应过程产生不利影响。
同时，在填料选型过程中还要考虑填料的耐腐蚀性和耐磨性，以确保填料的使用寿命和稳定性。
其次，填料塔的结构设计以及气液分布方式也是填料塔设计中必须重视的方面。
在设计填料塔时，需要考虑填料的密度、堆积方式、气体液体的分布方式、流态特性等多方面因素，以保证填料的均匀与充分分布，从而实现较高的传质传热效率。
特别需要关注气液入口的设计和布置，以确保气液在填料层内的均匀分布和高效接触。
填料塔设计
填料塔设计2012-11-20一、填料塔结构填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。
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。
在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。
液体从塔顶加入，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（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
二、填料的类型及性能评价填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。
填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。
散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料；填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。
1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优；2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。
三、填料塔设计基本步骤1.根据给定的设计条件，合理地选择填料；2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸；3.计算填料层的压降；4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。
四、填料塔设计1.填料的选择填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。
应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。
对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。
填料塔设计
填料塔设计1．填料塔的一般构造填料塔可用于气体吸收等。
填料塔主要构件为：流体分布器、填料压板或床层限制板、填料、填料支撑、液体收集器，液体再分布器等。
2．填料塔的设计步骤（1）确定气、液负荷，气、液物性参数及特性气体出口从工艺需求确定以上参数（2）选择填料填料的正确选择，对塔的经济效果有重要的影响。
对于给定的设计条件，常有多种填料可供选择。
故对各类的填料作一综合比较，床层限制以便选择较理想的填料（3）计算塔径根据填料特性数据、系统物性参数及液气比等计算液泛气速，乘以适当的系数作液体收集器为设计的空塔气速，用以计算塔径；或者直接采用由经验得出的气体动能因子设计值来计算塔径。
（4）计算填料高度应用传质单元高度法或等板高度法计算填料层的总高度。
（5）计算填料层压降如果压力降超过限定值，需调整填料的类型、尺寸或降低操作气速后重复计算，直至满足条件为止。
（6）填料塔其他内构件（分布器、填料支承、再分布器、填料限制板等）的设计正确的结构是保证填料塔达到预期性能的必要条件。
结构设计包括塔体设计及塔的内构件设计两部分。
填料塔的内构件包括：液体分布装置、液体再分布装置、填料支撑装置、填料压板或床层限制板等。
这些内构件设计得是否合理是保证正常操作和达料预期性能的重要条件。
昆山源和环保科技有限公司致力于工业空气污染治理服务，为客户提供设计-设备制造-安装-售后服务的一条龙废气处理制造企业。
公司现有员工80余人，其中专业设计人员15人，年产废气处理成套设备500余套。
主导产品：废气洗涤设备、集尘设备脉冲式滤袋集尘机、废气（NOX、SO2酸、碱、VOC、PECVD硅烷等废气）、静电油烟机、浓缩转轮、ROT （储热式热力焚化炉）、NMP回收装置， FRP、PP风机、风管配制（FRP、PP、PVC、铁件）等环保相关产品。
产品广泛应用于太阳能、PCB、橡胶、半导体、电子、电镀、化工、计算机、机械、卫浴、涂料、树脂、铸造、DOP、VOC废气，抛光打磨等行业。
高效规整填料塔的设计及精馏节能技术
02
03
自适应控制
智能控制
根据精馏过程的实时数据，自动 调整控制参数，使系统始终处于 最佳运行状态。
结合人工智能和机器学习技术， 实现精馏过程的智能控制和优化。
案例分析：成功降低能耗
1 2
案例一
某化工厂通过采用热能回收技术和优化操作条件， 成功将精馏过程的能耗降低了20%。
案例二
某石化企业采用新型填料和塔内件对精馏塔进行 改造，传质效率提高了30%，能耗降低了15%。
02 高效规整填料技术
规整填料概念及优势
规整填料定义
规整填料是一种在塔内按一定几何构形均匀排列，整齐堆砌的填料，具有特定的 几何形状和尺寸。
规整填料优势
相较于散装填料，规整填料具有更高的传质效率和更低的压降，能够提供更好的 流体分布和更大的比表面积。
高效规整填料种类介绍
金属规整填料
陶瓷规整填料
维护保养周期及内容
制定合理的维护保养计划， 定期对填料塔进行全面检 查和维护保养。
检查并更换损坏的液体分 布器、气体分布器和密封 件等易损件。
清洗填料表面的污垢和沉 积物，保持填料的清洁和 良好的传质性能。
对设备的腐蚀情况进行检 查，并采取必要的防腐措 施。
故障诊断与排除方法
01 02 03 04
热能回收
通过热交换器回收塔顶和塔底的余热，用于预热原料 或产生蒸汽，从而减少热能消耗。
优化操作条件
通过调整操作参数，如温度、压力、回流比等，使精 馏过程在最佳状态下运行，降低能耗。
新型填料与塔内件
采用高效规整填料和新型塔内件，提高传质效率，降 低能耗。
先进控制策略在精馏中应用
01
模型预测控制
通过建立精馏过程的数学模型， 预测未来状态并优化控制策略， 实现节能降耗。
填料塔的设计
液体再分布器：截锥式分布器（最常用）——无液体收集作用； 液体收集器：斜板式液体收集器，与液体再分布器联用。
（二）塔内件的设计
1、液体分布器设计的基本要求 （1）液体分布均匀——足够的分布点密度（见表19，20）；分布点的 几何均匀；降液点间的流量均匀性。 （2）操作弹性大——液体分布器的操作弹性为2~4 （3）自由截面大——自由截面积为50%~70%。 （4）其他——结构紧凑、占空间小、制作容易、调整和维修方便。
Z' (1.2~1.5)Z
2、填料层的分段
因液体向下流动时，通过一定的距离，易发生偏集流现象，造成气液 分布不均，降低传质效率。设计中，应每隔一定的填料层高度，进行分段， 同时加装液体再分布器。
（1）散装填料的分段 以h/D（分段高度与塔径之比）作为基本分段比例，h max 为允许最
大填料层高度。见表16。
ln(H ETP)h1.292lnL1.47lnL 式 中 :L 液 体 表 面 张 力 ,N /m ;L 液 体 黏 度 ， Pas
h 常 数 ， 其 值 见 表 15。
注 ： 该 公 式 适 用 范 围 ：
10-3 L 36*103N/m ;0.08*103 L 0.83*103Pas
上述方法计算的填料层高度，在实际应用 中应留有一定的余量，其经验公式为：
注意：用埃克特通用关联式计算压降时，填料因子为湿填料因子，简称压 降填料因子。因其与液体喷淋密度有关，为工程计算方便，常采用与液体 喷淋密度无关的压降填料因子平均值。部分散装填料因子压降填料因子平 均值见表18 ：
2、由填料压降曲线查得
（二）规整填料压降的计算
1、由填料的压降关联式计算
P/Z=(uV)
课程设计填料塔
河北理工大学轻工学院COLLEGE OF LIGHT INDUSTRY, HEBEI POLYTECHNIC UNIVERSITY课程设计说明书设计（论文）题目：水吸收丙酮填料塔设计学生姓名：金德谦学号：200715220103专业班级：07化工1班学部：材料化工部指导教师：侯彩霞朱靖2010年07月14日概述在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门，塔设备是一种重要的单元操作设备。
其作用实现气—液相或液—液相之间的充分接触，从而达到相际间进行传质及传热的过程。
它广泛用于蒸馏、吸收、萃取、等单元操作，随着石油、化工的迅速发展，塔设备的合理造型设计将越来越受到关注和重视。
塔设备有板式塔和填料塔两种形式，下面我们就填料塔展开叙述。
填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等，对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。
过去，填料塔多推荐用于0.6∽0.7m以下的塔径。
近年来，随着高效新型填料和其他高性能塔内件的开发，以及人们对填料流体力学、放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。
气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用气体混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。
板式塔和填料塔都可用于吸收过程，此次设计用填料塔作为吸收的主设备。
水吸收丙酮填料塔设计一设计任务和操作条件○1混合气（空气、丙酮蒸气）处理量1500m³∕h;○2进塔混合气含丙酮体积分数1.82%；相对湿度70%；温度35℃；○3进塔吸收剂（清水）的温度为27.7℃；○4丙酮回收率95%；○5操作压力为常压。
二设计方案的确定（1）吸收工艺流程采用常规逆流操作流程．流程如下：流程说明:混合气体进入吸收塔，与水逆流接触后，得到净化气排放；吸收丙酮后的水，经取样计算其组分的量，若其值符合国家废水排放标准，则直接排入地沟，若不符合，待处理之后再排入地沟。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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。
结构较简单，检修较方便。
广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。
2.进气参数进气流量: 1500m3/h进气主要成分：NH3空气粘度系数：h m kg s pa V ⋅=⋅⨯=-/065.01081.15μ298K,下，氨气在空气中的扩散系数D V =s;298K,下，氨气在水中的扩散系数D L =*10-9m 2/s25℃时，氨在水中的溶解度为H=m 3kpa3.吸收液参数采用清水为吸收液，吸收塔进口液相吸收质浓度为0。
液相密度：3/1000m kg L =ρ液相粘度：2/1m s mN L ⋅=μ液膜传质分系数k L =×10-4m/s4.操作条件操作温度25°C ,气压1atm5.填料性能 矩鞍环采用连续挤出的工艺进行加工，与同种材质的拉西环填料相比，矩鞍环具有通量大、压降低、效率高等优点。
矩鞍环填料床层具有较大的空隙率。
矩鞍环的形状介于环形与鞍形之间，因而兼有两者之优点，这种结构有利于液体分布和增加气体通道。
矩鞍环填料分为陶瓷和塑料和金属，现将规格列于下表1，以便于计算需要。
表1.国内矩鞍环填料特性参数三．设计计算书1．填料塔主体的计算图1是稳定操作状态下的逆流接触吸收塔内的物流和组成。
图1 稳定操作状态下的逆流接触吸收塔内的物流和组成V 、L 分别表示流经塔内任一单位截面的气、液通量，kmol/ )；V 1、V 2分别表示流经塔底和塔顶单位截面上的气体，kmol/ )；L 1、L 2分别表示流经塔底和塔顶单位截面上的液体通量，kmol/ )；y1、y2分别表示流经塔底、塔顶气体中溶质A 的摩尔分率，kmol(A)/kmol(气体 )；x1、x2分别表示流经塔底、塔顶液体中溶质A 的摩尔分率，kmol(A)/kmol(溶液 )。
吸收剂用量的计算进入吸收塔气体的摩尔体积为：进塔气体中氨的浓度为：出塔气体中氨的浓度：进塔清水的浓度：假设平衡关系符合亨利定律，则最小气液比为：则： h kmol L L /825.1018.1min =⨯=吸收液浓度可依全塔物料衡算求出：塔径的计算吸收过程中，混合气体流量随塔减少（因吸收质不断进入液相），故计算塔径时，一般以塔底气量为依据计算。
计算塔径关键在于适宜的空塔气速。
如何确定适宜的空塔气速，是气液传质设备的流体力学问题。
刚出现液泛时的气速，为泛点气速；泛点气速是填料塔操作的极限气速，达到或超过此气速，填料塔即不能正常运行。
操作气速或空塔气速均低于泛点气速，对不同填料，有不同参考数据。
由资料可知：矩鞍形填料u=（～）uF ，因此需计算泛点气速。
烟气的平均流量：炉气的质量流量：烟气的密度：清水密度：洗涤水耗用量：由化工手册查得mm mm mm 8.03038⨯⨯矩鞍环（乱堆）的调料因子,02.821-=m φ水的粘度2/1m s mN L ⋅=μ，干填料因子3εa为. 查表2的金属环矩鞍的A 值为.表2. 不同填料的A,K 值故用经验公式算F u 为：将数值带入得F u =s 。
求u ：塔径为：进行圆整，D=核算液体喷淋密度：因填料尺寸小于75mm ，取)/(08.0)(3min h m m L W ⋅=，又由表二查出该填料的比表面积32/112m m =σ。
则： )/(96.811208.023min h m m U ⋅=⨯= 操作条件下的喷淋密度U:计算可知：U>U min ，所用填料符合要求。
圆整塔径后操作气速为： 校核：65.024.312.2==F u u ，符合u=（～）uF 要求。
816.13038.05.0>==d D ，所以符合要求。
填料层高度的计算由于填料层高度=传质单元高度*传质单元数，即OG OG N H h ⨯=。
用脱吸因素法，可得：因为S<~之间为宜，所以S 符合要求。
传质单元数为：气体总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：由化工手册查得，金属填料的临界表面张力2223/972000/36001075/75h kg h kg m mN c =⨯⨯==-σ25℃时水的临界表面张力为h kg h kg m N L /933120/3600102.7/102.72222=⨯⨯=⨯=--σ液体质量通量：气体质量通量：空气粘度系数：h m kg s pa V ⋅=⋅⨯=-/065.01081.15μ298K,下，氨气在空气中的扩散系数D V =s;298K,下，氨气在水中的扩散系数D L =*10-9m 2/s气膜吸收系数： 液膜吸收系数：3938.0)10001027.16.3()36001001.210006.3()6.35572.011212.9340(0095.0)()()(0095.031821932312132=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==---LL L L L L w L L g D a U k ρμρμμ由表查得填料的形状系数：19.1=ψ因为65.024.312.2==F u u > 所以要使用下式进行修正：25℃时，下，根据氨在水中的溶解度曲线查得H=m 3kpa则气膜总传质系数：=+='+'=9930.2616590.1211111a Hk a k a K L G G采用上述方法计算出填料高度后，还应留出一定的安全系数，根据设计经验，填料层的设计高度一般为：安全系数选用，所以m Z 6.332.1=⨯='。
圆整后填料层高度为4m 。
液体沿填料层下流时，有逐渐向塔壁方向集中的趋势，形成壁流效应。
成填料层气液分布不均匀，使传质效率降低。
因此，设计中，每隔一定高度，需要设置液体收集再分布装置，即将填料层分段。
由表可知，矩鞍环m h Dh h m D h o o o 48,6,8~5max ==≤=，则假定，与计算值相符，所以不需要分段。
表3. 散装填料分段高度推荐值填料塔的总塔高主要取决于填料层h ，此外还需要考虑塔顶空间，塔底空间及再分布器的布置等。
填料塔的总塔高H 可由下式进行计算：式中：h '为安全系数调整后的填料层高度，m;f H 为装配液体再分布器的空间高度，m ；d H 为塔顶空间高（不包括封头部分），m ，一般取~；b H 为塔底空间高（不包括封头部分），m ，一般取~。
取b H =，d H =，则H=+4+=。
.填料塔压降的计算 通用关联图的横坐标为5.0)(L V V L ρρωω，纵坐标为2.02)(L LV g u μρρφϕ。
横坐标：纵坐标：通过查图二得:所以图2 埃克特通用关联图2.填料塔附属结构的类型与设计塔的辅助构件包括填料支承板、填料压紧装置、液体分布器、液体再分布器、除雾装置及排液装置等。
填料塔操作性能的好坏与塔内辅助构件的选型和设计紧密相关。
合理的选型与设计可保证塔的分离效率、生产能力及压降要求。
支承板填料的支承结构应该满足三个基本条件：①使气液能顺利通过，设计时应取尽可能大的自由截面。
②要有足够的强度承受填料的重量，并考虑填料空隙中的持液重量。
③要有一定的耐腐蚀性能。
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、塔内及填料的材质、气液流率等。
本设计根据需要，选择用扁钢做成栅板形式。
填料压紧装置填料上方安装压紧装置可防止在气流的作用下填料床层发生送动和跳动。
填料压紧装置分为填料压板和床层限制板两大类。
填料压板自由放置于填料层上端，靠自身重量将填料压紧。
它适用于陶瓷、石墨等制成的易发生破碎的散装填料。
床层限制板用于金属、塑料等不易发生破碎的散装填料及所有规整填料。
床层限制板要固定在塔壁上，为不影响液体分布器的安装和使用，不能采用连续式的塔圈固定，对于小塔可用螺钉固定于塔壁，而大塔则用支耳固定。
由于本设计的填料是金属矩鞍环，故填料塔在填料装填后于其上方安装了床层限制板。
液体分布器装置填料塔设计中一般考虑每平方米塔板上有30个以上的喷淋密度点。
常见的结构型式有：（1） 管式喷淋器（2） 莲蓬式喷淋器：一般用于直径600mm 以下的塔。
（3） 盘式分布器：适用于800mm 以上的塔。
（4） 槽式分布器：适用于大塔径的分布器本次填料塔设计直径为，选择莲蓬式喷洒器。
分布点密度计算:按Eckert 建议: D=500时,取喷淋点密度为270点/2m ，布液点数为： 532705.042=⨯⨯=πn按分布点几何均匀与流量均匀的原则,进行布点设计多孔型布液器布液能力的计算公式：取φ=,∆H=140mm,s m L S /00051.01000360018825.1013=⨯⨯= 0d =75.01018.41408.9256.05300051.0424-⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∆πφπH g n L s m 在计算时0d =71018.4-⨯m.液体分布器的高度计算一般液体分布器离塔顶的距离通常大于一倍塔径，液体分布器离填料层的距离要使液体刚好全部润湿填料，可取，即400mm 。