填料塔的设计 ppt课件
合集下载
填料塔_10
8
填料塔
图3-38 阶梯环填料结构
图3-39 鞍形填料结构
9
填料塔
6．金属环矩鞍填料 • 1978年美国Norton公司首先开发出金属环矩鞍
填料。这种填料将开孔环形填料和矩鞍填料的 特点相结合，吸取了环形和鞍形填料的优点， 结构如图3-37(f)所示。由于这种填料是一种开 敞的结构，所以流体的通量大、压降低、滞留 量小，也有利于液体在填料表面的分布及液体 表面的更新，从而提高传质效率。金属环矩鞍 填料是综合性能较好的新型填料，特别适用于 乙烯、苯乙烯等减压操作。
5
填料塔
图 3-37 填料种类
6
填料塔
4．阶梯环填料
• 是对鲍尔环加以改进的产物。其结构类似于鲍尔 环，如图3-38所示，是在环壁上开窗孔，被切开 的环壁形成叶片向环内弯曲，填料的一端扩为喇 叭形翻边。这样不仅增加了填料环的强度，而且 使填料在堆积时相互的接触由线接触为主变成为 以点接触为主，从而不仅增加了填料颗粒的空隙， 减少了气体通过填料层的阻力，而且改善了液体 的分布，有利于液膜的不断更新，提高了传质效 率。因此，阶梯环填料的性能较鲍尔环填料又有 了进一步的提高。目前，阶梯环填料可由金属、 陶瓷和塑料等材料制造而成。
• 操作时，液体从中央进液管加到分布盘内，然后从分布盘 上的降液管溢出，淋洒到填料上。气体则从分布盘与塔壁 的间隙和各升气溢流管上升。降液管一般按正三角形排列。 为了避免堵塞，降液管直径不小于15mm，管子中心距为 管径的2 ~ 3倍。分布盘的周边一般焊有三个耳座，通过 耳座上的螺钉，将分布盘支承在支座上。拧动螺钉，还可 调整分布盘的水平度，以便液体均匀地淋洒到填料层上。
• 波纹板材料可根据物料的温度及腐蚀情况，采用 铝、碳钢、不锈钢、陶瓷、塑料等材料制造。
填料塔
图3-38 阶梯环填料结构
图3-39 鞍形填料结构
9
填料塔
6．金属环矩鞍填料 • 1978年美国Norton公司首先开发出金属环矩鞍
填料。这种填料将开孔环形填料和矩鞍填料的 特点相结合，吸取了环形和鞍形填料的优点， 结构如图3-37(f)所示。由于这种填料是一种开 敞的结构，所以流体的通量大、压降低、滞留 量小，也有利于液体在填料表面的分布及液体 表面的更新，从而提高传质效率。金属环矩鞍 填料是综合性能较好的新型填料，特别适用于 乙烯、苯乙烯等减压操作。
5
填料塔
图 3-37 填料种类
6
填料塔
4．阶梯环填料
• 是对鲍尔环加以改进的产物。其结构类似于鲍尔 环，如图3-38所示，是在环壁上开窗孔，被切开 的环壁形成叶片向环内弯曲，填料的一端扩为喇 叭形翻边。这样不仅增加了填料环的强度，而且 使填料在堆积时相互的接触由线接触为主变成为 以点接触为主，从而不仅增加了填料颗粒的空隙， 减少了气体通过填料层的阻力，而且改善了液体 的分布，有利于液膜的不断更新，提高了传质效 率。因此，阶梯环填料的性能较鲍尔环填料又有 了进一步的提高。目前，阶梯环填料可由金属、 陶瓷和塑料等材料制造而成。
• 操作时，液体从中央进液管加到分布盘内，然后从分布盘 上的降液管溢出，淋洒到填料上。气体则从分布盘与塔壁 的间隙和各升气溢流管上升。降液管一般按正三角形排列。 为了避免堵塞，降液管直径不小于15mm，管子中心距为 管径的2 ~ 3倍。分布盘的周边一般焊有三个耳座，通过 耳座上的螺钉，将分布盘支承在支座上。拧动螺钉，还可 调整分布盘的水平度，以便液体均匀地淋洒到填料层上。
• 波纹板材料可根据物料的温度及腐蚀情况，采用 铝、碳钢、不锈钢、陶瓷、塑料等材料制造。
填料塔设计
8
（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。
（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
共軛环
④矩鞍型(intolox saddle)：矩 鞍形填料结构不对称，堆积时不 重叠，均匀性高。该填料气流阻 力小，处理能力大，构造简单， 是一种性能优良的填料 ⑤环矩鞍(Intalox)：兼具环型、 鞍型填料的优点。敞开的侧壁有 利于气体和液体通过，减少了填 料层内滞液死区。填料层内流体 孔道增多，使气液分布更加均匀， 传质效率得以提高。
方形窗口，这种结构使填料层内
气、液分布性能大为改善，尤其
是环的内表面得到充分利用。与
同样尺寸的拉西环相比，鲍尔环
的气液通量可提高50%，而压降
仅为其一半，分离效果也得到提
高。
③阶梯环：鲍尔环基础上改 造得出，其高度为直径的一 半。由于高径比的减少，使 得气体绕填料外壁的平均路 径大为缩短，减少了阻力。 喇叭口一边，不仅增加了机 械强度，而且使填料之间为 点接触，有利于液膜的汇集 与更新，提高了传质效率。 • 目前所使用的环型填料中最 为优良的一种。
①拉西环(Rasching ring) ：使用
较早，为外径与高度相等的圆环，
拉西环结构简单，制造容易，但堆
积时相邻环间易形成线接触，填料
内十字环
层的均匀性差，因而存在严重的向
壁偏流和沟流现象，致使传质效率
低。其改善方面有θ 形、十字格形
的拉西环。
环
②鲍尔环(pall ring)：鲍尔环是
在拉西环的壁上开一层或两层长
⑴喷洒型： 单孔式： 直管 弯管 缺口管 多孔式 ：①环管式分布器： 单环管分布器 多环管分布器 ②排管式分布器： 垂直引入的排管式分布器 水平引入的排管式分布器 ③莲蓬头式分布器 ⑵溢流型：①槽式分布器图 ②盘式分布器
⑶冲击型：反射板式分布器 宝塔式分布器
填料塔设计
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。
化工原理下册第三章-填料塔-本科
25
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
26
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
61
三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择 散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～ 传质效率 ～ 填料层压降
填料 公称 直径
54
选择原则：D/d ≥ 8
塔 径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）有 125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传 质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用 也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要 求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费 用等方面综合考虑。
经验值
39
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
40
一、填料支承装置
二、填料的性能及其评价
(2)空隙率 单位体积填料层的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单位为 m3/m3，或以%表示。 分析
～ 流动阻力 ～ 塔压降 ～ 生产能力 ～ 流动阻力 ～ 传质效率
26
二、填料的性能及其评价
(3)填料因子 填料的比表面积与空隙率三次方的比值称为填 料因子，以 表示，其单位为1/m。
60
二、填料塔工艺尺寸的计算
2.填料层高度的计算 (1)传质单元高度法
Z H OG NOG
(2)等板高度法
Z NT HETP
注意问题： ①填料层的分段； ②设计填料层高度 Z 1.3 ~ 1.5 Z。
61
三、填料层压降的计算
1.散装填料压降的计算
计算方法：由埃克特通用关联图计算。 2.规整填料压降的计算 计算方法： ①由压降关联式计算； ②由实验曲线计算。
2.填料规格的选择 (1)散装填料规格的选择 散装填料常用的规格（公称直径）有 DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 填料规格
～ 传质效率 ～ 填料层压降
填料 公称 直径
54
选择原则：D/d ≥ 8
塔 径
一、填料的选择
(2)规整填料规格的选择 规整填料常用的规格（比表面积）有 125 150 250 350 500 700 同种类型的规整填料，其比表面积越大，传 质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用 也明显增加。故选用时，应从分离要求、通量要 求、场地条件、物料性质以及设备投资、操作费 用等方面综合考虑。
经验值
39
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.4 填料塔的内件
40
一、填料支承装置
填料塔PPT课件
在塔内逐层叠放。根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲
填料等。
填料的类型
• 几种典型的散装填料
填料的类型
• 几种典型的规整填料
金属丝网波纹填料
填料的类型
• 几种典型的规整填料
脉冲规整填料
SUCCESS
THANK YOU
•
填料的类型
• 几种典型的规整填料
陶瓷规整填料
塔填料的特性
• 填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评 价填料特性的基本参数。
填料塔的内件
• 4、液体收集及再分布装置
•
液体沿填料层向下流动时，有偏向塔壁流动的现象，这种现象称
为壁流。壁流将导致填料层内气液分布不均，使传质效率下降。为减
小壁流现象，可间隔一定高度在填料层内设置液体再分布装置。
Vocabulary
• rectifying column 精馏塔 column 填料塔
• random packing 散装填料 packing 规整填料
• liquid collector 液体收集器 塔顶
• liquid distributor 液体分布器 bottom 塔底
• hold-down grid 填料压栅 • support frame 支承架
port/inlet 进料口 • packing support支承栅 • hydraulic performance 水力学性能 • internals 内件
• 示意图：
填料塔的结构
填料塔的结构原理
• 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 料层中分布不均匀，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。
填料塔的设计ppt课件
联式P/计Z=算 (u V )
式中：P/Z 每米填料层高度的压降，Pa/m;
u 空塔气速，m/s; V 气体密度，kg / m3; 、 关联式常数，可从相关手册查知。
2、由填料压降曲 线得从到F因子与 P/Z曲线查得。
隧道工程
22
23
五、填料塔附属内件的类型设计
（一）塔内件的类型
1、填料 支撑类板型：栅板型、孔管型、
其计算方法一般通过实验测定，或从相关手册 查ln(H知ET。P)近 h年1.来292研ln究L 这1.4总7 ln结L大量数据得到如下常 压式中精:馏L 时液体的表等面板张力高,N度/m计; 算L 式液：体黏度，Pa s
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*103Pa s
2、填料规格选择
散装填料——工程直径；规整填料——比表面积、经济性。
3、填料材质的选择——陶瓷、金属和塑料三大类。
隧道工程
4
5
三、填料塔工艺尺寸的计算
（一）塔径的计算
D 4Vs
u
式中：VS ——气体体积流量。 由设计任务给定。
核心问题：如何计算
1、空空塔塔气气速速u
的1确）定泛点气 速法
u / uF 0.5 ~ 0.85 ——散装 u / uF 0.6 ~ 0.95 填—料—规
驼峰型等。
2、选填用料：散装填料——孔管 压紧型类板或型驼：峰压型紧；栅板、压紧网板、金
属压紧规器整等填。料——栅板 型选。用：散装填料——压紧网板或 压紧栅板；
隧道工程
规整填料——压紧栅板； 23
24 3、液体分布器
类型：喷头式、盘式、管式、槽式、槽 4、液盘体式收等集及。再分布装置
式中：P/Z 每米填料层高度的压降，Pa/m;
u 空塔气速，m/s; V 气体密度，kg / m3; 、 关联式常数，可从相关手册查知。
2、由填料压降曲 线得从到F因子与 P/Z曲线查得。
隧道工程
22
23
五、填料塔附属内件的类型设计
（一）塔内件的类型
1、填料 支撑类板型：栅板型、孔管型、
其计算方法一般通过实验测定，或从相关手册 查ln(H知ET。P)近 h年1.来292研ln究L 这1.4总7 ln结L大量数据得到如下常 压式中精:馏L 时液体的表等面板张力高,N度/m计; 算L 式液：体黏度，Pa s
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*103Pa s
2、填料规格选择
散装填料——工程直径；规整填料——比表面积、经济性。
3、填料材质的选择——陶瓷、金属和塑料三大类。
隧道工程
4
5
三、填料塔工艺尺寸的计算
（一）塔径的计算
D 4Vs
u
式中：VS ——气体体积流量。 由设计任务给定。
核心问题：如何计算
1、空空塔塔气气速速u
的1确）定泛点气 速法
u / uF 0.5 ~ 0.85 ——散装 u / uF 0.6 ~ 0.95 填—料—规
驼峰型等。
2、选填用料：散装填料——孔管 压紧型类板或型驼：峰压型紧；栅板、压紧网板、金
属压紧规器整等填。料——栅板 型选。用：散装填料——压紧网板或 压紧栅板；
隧道工程
规整填料——压紧栅板； 23
24 3、液体分布器
类型：喷头式、盘式、管式、槽式、槽 4、液盘体式收等集及。再分布装置
填料塔的设计PPT85页
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
填料塔的设计
11、获得的成功越大，就越令人高兴 。野心 是使人 勤奋的 原因， 节制使 人枯萎 。 12、不问收获，只问耕耘。如同种树 ，先有 根茎， 再有枝 叶，尔 后花实 ，好好 劳动， 不要想 太多， 那样只 会使人 胆孝懒 惰，因 为不实 践，甚 至不接 触社会 ，难道 你是野 人。(名 言网) 13、不怕，不悔(虽然只有四个字，但 常看常 新。 14、我在心里默默地为每一个人祝福 。我爱 自己， 我用清 洁与节 制来珍 惜我的 身体， 我用智 慧和知 识充实 我的头 脑。 15、这世上的一切都借希望而完成。 农夫不 会播下 一粒玉 米，如 果他不 曾希望 它长成 种籽； 单身汉 不会娶 妻，如 果他不 曾希望 有小孩 ；商人 或手艺 人不会 工作， 如果他 不曾希 望因此 而有收 益。-- 马钉路 德。
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 Fra bibliotek 朽。——乔 特
55、 为 中 华 之 崛起而 读书。 ——周 恩来
填料塔课程设计.PPT34页
填料塔课程设计.
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。Байду номын сангаас—陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
21、没有人陪你走一辈子，所以你要 适应孤 独，没 有人会 帮你一 辈子， 所以你 要奋斗 一生。 22、当眼泪流尽的时候，留下的应该 是坚强 。 23、要改变命运，首先改变自己。
24、勇气很有理由被当作人类德性之 首，因 为这种 德性保 证了所 有其余 的德性 。--温 斯顿． 丘吉尔 。 25、梯子的梯阶从来不是用来搁脚的 ，它只 是让人 们的脚 放上一 段时间 ，以便 让别一 只脚能 够再往 上登。
46、我们若已接受最坏的，就再没有什么损失。——卡耐基 47、书到用时方恨少、事非经过不知难。Байду номын сангаас—陆游 48、书籍把我们引入最美好的社会，使我们认识各个时代的伟大智者。——史美尔斯 49、熟读唐诗三百首，不会作诗也会吟。——孙洙 50、谁和我一样用功，谁就会和我一样成功。——莫扎特
填料塔设计流程PPT学习教案
第18页/共31页
第19页/共31页
2 安全系数 一般工业装置常用填料的安全系数如下。
填料 拉西环 矩鞍及鲍尔环填料
安全系数 60%~80% 60%~85%
对有气泡倾向的物系，安全系数可取45%~55 %。也可根据生产条件，有可允许的压力降 反算出适宜的气速。
第20页/共31页
3 ．液体喷淋密度的验算
塔气速u
第14页/共31页
1 ．空塔气速的确定
1）泛点气速法
泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必 须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。
对于散装填料，其泛点率的经验值为： 对于规整填料，其泛点率的经验值为： 泛点率的选择主要考虑填料塔的操作压力和物系的发泡程度两方 面的因素。设计中，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率；对于减 压操作的塔，应取较低的泛点率；对易起泡沫的物系，泛点率应取低 限值；而无泡沫的物系，可取较高的泛点率。
填料选择
填料塔的辅 助构件
填料吸收塔 工艺计算
第6页/共31页
设计方案的选定
一、布置工艺流程
吸收装置的工艺的流程布置指气体和液体进出吸收塔的流向 安排。主要有以下几种 1、逆流操作 2、并流操作 3、吸收剂部分再循环操作 4、单塔或多塔操作
第7页/共31页
二、选择适宜的吸收剂 吸收剂性能的优劣，是决定吸收操作效果的
第17页/共31页
( 2 ）埃克特（Eckert ）通用关联图
计算时，先由气液相负荷及有关物性数据求出横坐标 的值， 然后作垂线与相应的泛点线相交，再通过交点作水平线与纵坐标相交， 求出纵坐标值。此时所对应的 u 即为泛点气速 uF。
应予指出，用埃克特通用关联图计算泛点气速时，所需的填料因 子为液泛时的湿填料因子，称为泛点填料因子，以ΦF表示。泛点填料 因子ΦF与液沐喷淋密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷 淋密度无关的泛点填料因子平均值。下表 列出了部分散装填料的泛 点填料因子平均值，可供设计中参考
第19页/共31页
2 安全系数 一般工业装置常用填料的安全系数如下。
填料 拉西环 矩鞍及鲍尔环填料
安全系数 60%~80% 60%~85%
对有气泡倾向的物系，安全系数可取45%~55 %。也可根据生产条件，有可允许的压力降 反算出适宜的气速。
第20页/共31页
3 ．液体喷淋密度的验算
塔气速u
第14页/共31页
1 ．空塔气速的确定
1）泛点气速法
泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必 须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。
对于散装填料，其泛点率的经验值为： 对于规整填料，其泛点率的经验值为： 泛点率的选择主要考虑填料塔的操作压力和物系的发泡程度两方 面的因素。设计中，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率；对于减 压操作的塔，应取较低的泛点率；对易起泡沫的物系，泛点率应取低 限值；而无泡沫的物系，可取较高的泛点率。
填料选择
填料塔的辅 助构件
填料吸收塔 工艺计算
第6页/共31页
设计方案的选定
一、布置工艺流程
吸收装置的工艺的流程布置指气体和液体进出吸收塔的流向 安排。主要有以下几种 1、逆流操作 2、并流操作 3、吸收剂部分再循环操作 4、单塔或多塔操作
第7页/共31页
二、选择适宜的吸收剂 吸收剂性能的优劣，是决定吸收操作效果的
第17页/共31页
( 2 ）埃克特（Eckert ）通用关联图
计算时，先由气液相负荷及有关物性数据求出横坐标 的值， 然后作垂线与相应的泛点线相交，再通过交点作水平线与纵坐标相交， 求出纵坐标值。此时所对应的 u 即为泛点气速 uF。
应予指出，用埃克特通用关联图计算泛点气速时，所需的填料因 子为液泛时的湿填料因子，称为泛点填料因子，以ΦF表示。泛点填料 因子ΦF与液沐喷淋密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷 淋密度无关的泛点填料因子平均值。下表 列出了部分散装填料的泛 点填料因子平均值，可供设计中参考
填料吸收塔课程设计PPT课件
动阻力越小。
第十九页，课件共85页。
2.填料的性能评价
• 填料性能的优劣通常根据效 率、通量及压降三要素衡量 。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；填 料的空隙率越大，结构越开 敞，则通量越大，压降亦越 低。采用模糊数学方法对九 种常用填料的性能进行了评 价，得出如下表所示的结论 。
第二十一页，课件共85页。
4.填料规格的选择
填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。 ⑴ 散装填料规格的选择
工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76 等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加， 通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径 塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降 低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填 料公称直径的比值D/d应大于8。
9
第二十页，课件共85页。
3.填料种类的选择
填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下 几个方面：
(1) 传质效率要高
一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料
(2) 通量要大
在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气 速或气相动能因子的填料
(3) 填料层的压降要低
(4) 填料抗污堵性能强，拆装、检修方便
第二十七页，课件共85页。
1. 液相物性数据
对于低浓度吸收过程，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：
⑴ 密度：
L 998.2kg / m3
⑵ 粘度：
L 0.01Pa s 3.6kg /(m h)
⑶ 表面张力：
第十九页，课件共85页。
2.填料的性能评价
• 填料性能的优劣通常根据效 率、通量及压降三要素衡量 。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；填 料的空隙率越大，结构越开 敞，则通量越大，压降亦越 低。采用模糊数学方法对九 种常用填料的性能进行了评 价，得出如下表所示的结论 。
第二十一页，课件共85页。
4.填料规格的选择
填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。 ⑴ 散装填料规格的选择
工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76 等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加， 通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径 塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降 低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填 料公称直径的比值D/d应大于8。
9
第二十页，课件共85页。
3.填料种类的选择
填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下 几个方面：
(1) 传质效率要高
一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料
(2) 通量要大
在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气 速或气相动能因子的填料
(3) 填料层的压降要低
(4) 填料抗污堵性能强，拆装、检修方便
第二十七页，课件共85页。
1. 液相物性数据
对于低浓度吸收过程，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：
⑴ 密度：
L 998.2kg / m3
⑵ 粘度：
L 0.01Pa s 3.6kg /(m h)
⑶ 表面张力：
填料塔
27
5．气体分布装置 填料塔气体进口的构形，应考虑防止液体倒灌外，
更重要的是有利于气体均匀地进人填料层。对于小塔 最常见的方式是将进气管伸入塔截面中心位置，管端 作成向下倾斜的切口或向下弯的喇叭口；对于大塔， 应采取其它更有效的措施,如下图所示的管式分布装置。
28
29
混堆填料层示意图
30
乱堆填料层中液体流动
液体经半球形喷头的小孔喷出，这种 喷淋器结构简单，但只适用于直径小于 600mm的塔中，且小孔容易堵塞。
14
15
16
(2)排管式分布器
17
18
（3）环管式分布器 如下图所示，由多孔圆形盘管、联接管及中央进料
管组成，这种分布器气体阻力小，特别适用于液量小而 气量大的填料吸收塔。
19
二 溢流型喷淋装置 （1）齿槽式分布器
面覆盖了一层液膜，σ与ε均发生相应的变化，此时 φ称为湿填料因子，代表实际操作时填料的流体力学 特性，故进行填料塔计算时，应采用液体喷淋条件下 实测的湿填料因子。
φ值小，表明流动阻力小，液泛速度可以提高。 11
五、填料塔附件
填料塔的附件主要有填料支承装置、气液体分布 装置、液体再分布装置和除沫装置等。合理选择和设 计填料塔的附件，对于保证塔的正常操作及良好性能 十分重要。
好的一种。
5
4.鞍形填料 包括弧鞍与矩鞍填料，均属敞开型填料，如
图所示。敞开形填料的特点是表面全部散开，不 分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率 高，气体流动阻力小，制造也方便。
6
5.金属Intalox环 这类填料综合了鲍尔环、鞍形填料及阶梯环三者
的优点与一身，具有低压降、高通量、液体分布性能 好、传质效率高及操作弹性大等优点，且因为它采用 极薄的金属板轧制，仍能保持住良好的机械强度。
5．气体分布装置 填料塔气体进口的构形，应考虑防止液体倒灌外，
更重要的是有利于气体均匀地进人填料层。对于小塔 最常见的方式是将进气管伸入塔截面中心位置，管端 作成向下倾斜的切口或向下弯的喇叭口；对于大塔， 应采取其它更有效的措施,如下图所示的管式分布装置。
28
29
混堆填料层示意图
30
乱堆填料层中液体流动
液体经半球形喷头的小孔喷出，这种 喷淋器结构简单，但只适用于直径小于 600mm的塔中，且小孔容易堵塞。
14
15
16
(2)排管式分布器
17
18
（3）环管式分布器 如下图所示，由多孔圆形盘管、联接管及中央进料
管组成，这种分布器气体阻力小，特别适用于液量小而 气量大的填料吸收塔。
19
二 溢流型喷淋装置 （1）齿槽式分布器
面覆盖了一层液膜，σ与ε均发生相应的变化，此时 φ称为湿填料因子，代表实际操作时填料的流体力学 特性，故进行填料塔计算时，应采用液体喷淋条件下 实测的湿填料因子。
φ值小，表明流动阻力小，液泛速度可以提高。 11
五、填料塔附件
填料塔的附件主要有填料支承装置、气液体分布 装置、液体再分布装置和除沫装置等。合理选择和设 计填料塔的附件，对于保证塔的正常操作及良好性能 十分重要。
好的一种。
5
4.鞍形填料 包括弧鞍与矩鞍填料，均属敞开型填料，如
图所示。敞开形填料的特点是表面全部散开，不 分内外，液体在表面两侧均匀流动，表面利用率 高，气体流动阻力小，制造也方便。
6
5.金属Intalox环 这类填料综合了鲍尔环、鞍形填料及阶梯环三者
的优点与一身，具有低压降、高通量、液体分布性能 好、传质效率高及操作弹性大等优点，且因为它采用 极薄的金属板轧制，仍能保持住良好的机械强度。
- 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)。
t ——填料的总比表面积，m2 / m3
PPT课件
12
最小润湿率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。 其值可由相关经验公式计算，或采用一些经验值。
对于直径小于75mm的散装填料，可取0.08;对于直径大于75mm的散装填料， 取0.12.
对规整填料，其最小喷淋密度可从相关手册查知，设计中，常取0.2。
A，K——关联系数（可 由表10查得）
（2）Eckert关联图——见图21
横坐标：
0.5
WV WL
V L
纵坐标：
u2 g
V L
0.2 L
注：用Eckert关联图计算泛点气速时，填料因子为湿填料因子，即 F
泛点因子与液体喷淋密度有关，但为了工程计算方便，常采用与液 体喷淋密度无关的泛点填料因子的平均值，见数据表11。
PPT课件
2
（二）填料吸收塔设计方案的确定
1、装置流程的确定
吸收流程一般有： （1）逆流操作 （2）并流操作 （3）吸收剂部分再循环 （4）多塔串联操作 （5）串联——并联操作
PPT课件
3
2、吸收剂的选择
吸收剂的选择着重考虑以下几个方面：
（1）溶解性； （2）选择性； （3）挥发性； （4）粘滞性； （5）其他——如腐蚀性、毒性、易燃易爆、不发泡、 冰点低、嘉廉易得、化学稳定性等。
0.5
即在Cs,max
图(
wL wV
V L
——流动参数）
PPT课件
10
PPT课件
11
2、塔径的计算与圆整
计算的塔径从经济性考虑必须圆整；圆整后，再核算操作泛点气速。
3、液体喷淋密度的验算
喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量，其计算式为：
U
Lh 0.785D2
注意：
实际操作中采用的液体喷淋密度大于最小喷淋密度。若液体喷淋密度小于 最小喷淋密度，则需进行调整，重新计算塔径。
PPT课件
13
（二）填料层高度计算及分段
1）传质单元数法 1、填料层高度计算
Z HOG NOG
传质单元数的计算详见吸收章节；传质单元高度的计算因传质过程复 杂，至今无通用的计算方法和公式。目前，在设计中多选用一些准数 关联式进行计算，应用较多的是恩田公式：
修正的恩田公式为：
kG
0.237
UV
t V
0.7
V V DV
1/ 3
t DV
RTΒιβλιοθήκη kL0.0095
U W
L
kL
2/3
L L DL
1/ 2
L g L
1/ 3
kG kGw 1.1 kL kLw 0.4
PPT课件
7
PPT课件
8
PPT课件
9
2） 气相动能因子（F因子）法
F u 气相动能因子简称F因子，其定义为：
V
该公式多用于规整填料空塔气速的计算。可先从相关手册查出填料在操作条 件下的F因子，后计算空塔气速u。且在低压条件下应用（<0.2MPa）。
3）气相负荷因子（Cs 因子）法
气相负荷因子定义：
Cs u
V L V
气相负荷因子法多用于规整填料空塔气速的确定。计算时，先求出最大
气相负荷因子；《常用规整填料的最大气相负荷因子可通过有关填料手册查
知，也可从图22曲线（适于波纹板填料）查得，如为其他填料，可以250Y
型波纹板填料为基准，乘以修正系数C，见表12》后按下式计算：
Cs 0.8Cs,max
填料塔的设计
设计步骤：
1、确定设计方案 2、合理选择填料及其类型 3、确定塔径、填料层高度等工艺尺寸 4、计算填料层的压降 5、进行填料塔内件的设计与选型
PPT课件
1
一、设计方案的确定
（一）填料精馏塔设计方案的确定
包括： 1、装置流程的确定； 2、操作压力的确定； 3、进料热状态的确定； 4、加热方式的确定； 5、回流比的选择等； 上述选择原则与板式精馏塔设计基本相同，待 学习板式塔设计再加以讨论。
常见填材质的临界表面张力见表13、常见填料的形状系数见表14。
2、填料规格选择
散装填料——工程直径；规整填料——比表面积、经济性。
3、填料材质的选择——陶瓷、金属和塑料三大类。
PPT课件
5
三、填料塔工艺尺寸的计算
（一）塔径的计算
D 4Vs
u
式中： VS
——气体体积流量。由设计任务 给定。
核心问题：如何计算空塔气速u
1、空塔气速的确定
1）泛点气速法
u / uF 0.5 ~ 0.85 ——散装填料
式中： U ——液体喷淋密度， m3 /(m2 h) Lh ——液体喷淋量， m3 / h
D——填料塔直径， m
为使填料获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于某一极限值，称之 为最小喷淋密度。 U min
对散装填料： U min (Lmin )t 式中：Umin——最小喷淋密度，m3 /(m2 h) Lmin——最小润湿速率，m3 /(m h)
u / uF 0.6 ~ 0.95 ——规整填料
泛点气速可用经验公式法，也可采用Eckert通用关联图求解：
PPT课件
6
（1）贝恩——霍根关联式
lg[ uF2 g
at 3
V L
0.2 L
]
A
K
wL wV
1/ 4
V L
1/ 8
PPT课件
14
其中：
W t
1
exp
1.45
c L
0.75
UL
t L
0.1
U
2
L
t
2 L
g
0.05 U2
L
L Lt
0.2
式中：t 填料的总比表面积，m2 / m3; W 填料的润湿比表面积，m2 / m3; L 液体的表面张力，kg/h2； c 填料材质的临界表面张力，kg/h2； 填料形状系数。
3、操作温度与压力的确定
（1）温度的确定——溶解度
（2）压力的确定——溶解度和操作费
PPT课件
4
二、填料类型的选用
（一）填料类型——散装填料和规整填料
1、散装填料——拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩 鞍填料、环矩鞍填料等。
2、规整填料——网波纹填料和板波纹填料
（二）填料选择
1、填料种类选择要求——传质效率、通量、填料层压降、填 料的操作性能。
PPT课件
12
最小润湿率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。 其值可由相关经验公式计算，或采用一些经验值。
对于直径小于75mm的散装填料，可取0.08;对于直径大于75mm的散装填料， 取0.12.
对规整填料，其最小喷淋密度可从相关手册查知，设计中，常取0.2。
A，K——关联系数（可 由表10查得）
（2）Eckert关联图——见图21
横坐标：
0.5
WV WL
V L
纵坐标：
u2 g
V L
0.2 L
注：用Eckert关联图计算泛点气速时，填料因子为湿填料因子，即 F
泛点因子与液体喷淋密度有关，但为了工程计算方便，常采用与液 体喷淋密度无关的泛点填料因子的平均值，见数据表11。
PPT课件
2
（二）填料吸收塔设计方案的确定
1、装置流程的确定
吸收流程一般有： （1）逆流操作 （2）并流操作 （3）吸收剂部分再循环 （4）多塔串联操作 （5）串联——并联操作
PPT课件
3
2、吸收剂的选择
吸收剂的选择着重考虑以下几个方面：
（1）溶解性； （2）选择性； （3）挥发性； （4）粘滞性； （5）其他——如腐蚀性、毒性、易燃易爆、不发泡、 冰点低、嘉廉易得、化学稳定性等。
0.5
即在Cs,max
图(
wL wV
V L
——流动参数）
PPT课件
10
PPT课件
11
2、塔径的计算与圆整
计算的塔径从经济性考虑必须圆整；圆整后，再核算操作泛点气速。
3、液体喷淋密度的验算
喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量，其计算式为：
U
Lh 0.785D2
注意：
实际操作中采用的液体喷淋密度大于最小喷淋密度。若液体喷淋密度小于 最小喷淋密度，则需进行调整，重新计算塔径。
PPT课件
13
（二）填料层高度计算及分段
1）传质单元数法 1、填料层高度计算
Z HOG NOG
传质单元数的计算详见吸收章节；传质单元高度的计算因传质过程复 杂，至今无通用的计算方法和公式。目前，在设计中多选用一些准数 关联式进行计算，应用较多的是恩田公式：
修正的恩田公式为：
kG
0.237
UV
t V
0.7
V V DV
1/ 3
t DV
RTΒιβλιοθήκη kL0.0095
U W
L
kL
2/3
L L DL
1/ 2
L g L
1/ 3
kG kGw 1.1 kL kLw 0.4
PPT课件
7
PPT课件
8
PPT课件
9
2） 气相动能因子（F因子）法
F u 气相动能因子简称F因子，其定义为：
V
该公式多用于规整填料空塔气速的计算。可先从相关手册查出填料在操作条 件下的F因子，后计算空塔气速u。且在低压条件下应用（<0.2MPa）。
3）气相负荷因子（Cs 因子）法
气相负荷因子定义：
Cs u
V L V
气相负荷因子法多用于规整填料空塔气速的确定。计算时，先求出最大
气相负荷因子；《常用规整填料的最大气相负荷因子可通过有关填料手册查
知，也可从图22曲线（适于波纹板填料）查得，如为其他填料，可以250Y
型波纹板填料为基准，乘以修正系数C，见表12》后按下式计算：
Cs 0.8Cs,max
填料塔的设计
设计步骤：
1、确定设计方案 2、合理选择填料及其类型 3、确定塔径、填料层高度等工艺尺寸 4、计算填料层的压降 5、进行填料塔内件的设计与选型
PPT课件
1
一、设计方案的确定
（一）填料精馏塔设计方案的确定
包括： 1、装置流程的确定； 2、操作压力的确定； 3、进料热状态的确定； 4、加热方式的确定； 5、回流比的选择等； 上述选择原则与板式精馏塔设计基本相同，待 学习板式塔设计再加以讨论。
常见填材质的临界表面张力见表13、常见填料的形状系数见表14。
2、填料规格选择
散装填料——工程直径；规整填料——比表面积、经济性。
3、填料材质的选择——陶瓷、金属和塑料三大类。
PPT课件
5
三、填料塔工艺尺寸的计算
（一）塔径的计算
D 4Vs
u
式中： VS
——气体体积流量。由设计任务 给定。
核心问题：如何计算空塔气速u
1、空塔气速的确定
1）泛点气速法
u / uF 0.5 ~ 0.85 ——散装填料
式中： U ——液体喷淋密度， m3 /(m2 h) Lh ——液体喷淋量， m3 / h
D——填料塔直径， m
为使填料获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于某一极限值，称之 为最小喷淋密度。 U min
对散装填料： U min (Lmin )t 式中：Umin——最小喷淋密度，m3 /(m2 h) Lmin——最小润湿速率，m3 /(m h)
u / uF 0.6 ~ 0.95 ——规整填料
泛点气速可用经验公式法，也可采用Eckert通用关联图求解：
PPT课件
6
（1）贝恩——霍根关联式
lg[ uF2 g
at 3
V L
0.2 L
]
A
K
wL wV
1/ 4
V L
1/ 8
PPT课件
14
其中：
W t
1
exp
1.45
c L
0.75
UL
t L
0.1
U
2
L
t
2 L
g
0.05 U2
L
L Lt
0.2
式中：t 填料的总比表面积，m2 / m3; W 填料的润湿比表面积，m2 / m3; L 液体的表面张力，kg/h2； c 填料材质的临界表面张力，kg/h2； 填料形状系数。
3、操作温度与压力的确定
（1）温度的确定——溶解度
（2）压力的确定——溶解度和操作费
PPT课件
4
二、填料类型的选用
（一）填料类型——散装填料和规整填料
1、散装填料——拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩 鞍填料、环矩鞍填料等。
2、规整填料——网波纹填料和板波纹填料
（二）填料选择
1、填料种类选择要求——传质效率、通量、填料层压降、填 料的操作性能。