吸收塔设计

Hefei University

《化工机械与设备》过程考核之三——典型化工设备设计

题目：吸收塔设计

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目录

1概述 (1)

2 工艺说明 (1)

2.1 工艺简介 (2)

2.2 物料性质 (2)

2.3 工作温度 (2)

2.4 工作压力 (2)

2.5 尺寸参数 (3)

3 机械设计 (3)

3.1 材料选择 (4)

3.2 结构设计 (4)

3.3 设计计算 (4)

3.3.1 设计参数 (4)

3.3.2 筒体壁厚计算 (5)

3.3.3 封头壁厚计算 (5)

3.3.4 水压试验 (5)

4 零部件的选型 (5)

4.1 法兰的选型 (6)

4.2 人孔的选型 (8)

4.3 容器支座的选型 (8)

4.4 其它零部件的选型 (8)

5 总结 (8)

参考文献 (8)

1概述

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。为了强化生产，提高气流速度，使在乳化状态下操作时，称乳化填料塔或乳化塔。

2 工艺说明

2.1 工艺简介

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。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的发展。目前，国内外已开始利用大型高效塔改造板式搭，并在增加产量、提高产品质量、节能等方面取得了巨大的成就

2.2 物料性质

填料的选用主要根据效率、通量及压降三个重要的性能参数决定。它们决定了塔的大小及操作费用。在实际应用中，考虑到塔体的投资，一般选用具有中等比表面积的填料比较经济。比表面积较小的填料空隙率大，可用于流体高通量、大液量及物料较脏的场合。在同一塔中，可根据塔中不同高度处两相流量和分离难易而采用多种不同规格的填料。此外，在选择填料时还应考虑系统的腐蚀性、成膜性和是否含有颗粒等因素来选择不同材料，不同种类的填料。

2.3 工作温度

温度按照实际要求决定

2.4 工作压力

采用Eckert通用关联图计算填料层压降

横坐标为：

0233

.0

)

2.

998

183

.1

(

183

.1

2400

18

977828

.

106

)

(5.0

5.0=

⨯

⨯

⨯

=

L

V

V

L

ρ

ρ

ω

ω

已知：

1

127-

=

Φm

P

纵坐标为：

177.0004.12.998183.181.91127397.32.022

.02=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅ΦL L V P g u μρρψ 查图得，

m pa Z P

/1962=∆

填料层压降为：

kpa pa P 734.1371962=⨯=∆

2.5 尺寸参数

常压塔气体进出口管气速可取10～20m/s （高压塔气速低于此值）；液体进出口管气速可取0.8～1.5m/s 。管径依所选气速决定后，应按标准管规格进行圆整，并规定其厚度。

气体进气口气速取18m/s ，液体进液口流速取1.2m/s 气体进出口管直径：

mm 217

h

/m 93.13=

按标准管规格进行圆整后得 气体进出口管直径D1=200mm 液体进出口管直径D2=32mm

3 机械设计

3.1 材料选择

塔体主要包括塔壳筒体、封头、人孔、手孔、液面计、接管、法兰等。各受压元件的选材原则、热处理状态、许用应力等均应符合GB150《钢制压力容器》的相关规定，或符合HG20581《钢制化工容器材料选用规定》的要求。

非受压元件用钢材料标准的钢材。与受压元件焊接时，应是焊接性能良好的钢材。裙座筒体材料的选择，应按受压元件用钢要求选取。还应考虑建塔地区的环境影响，一般取建塔地区的环境计算温度作为裙底的设计温度。当裙底设计温度低于0度时，裙底的材料应按有关规定进行冲击韧性试验。

3.2 结构设计

填料塔的内件主要有填料支撑装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收集再分布装置等。合理的选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。

塔体主要包括塔壳筒体、封头、人孔、手孔、液面计、接管、法兰等各受压元件，当塔壳筒体计算厚度由外载荷（风载荷，地震载荷等）决定时，宜采用不等厚的筒节组焊而成，其筒体的长度应根据计算及结构设计的需要确定，但宜调整至钢板规格宽度的整数倍，相邻筒节厚度差不宜过大，一般去2mm。对于变径塔，经过过渡段的锥壳厚度不得不小于与其连接的上下园筒体的厚者。

3.3 设计计算

3.3.1 设计参数