化工原理下册第三章-填料塔-本科讲课稿
填料塔化工原理课程设计
填料塔化工原理课程设计填料塔是一种常见的化工设备，广泛应用于化工、环保、石油等领域。
填料作为塔内的主要组成部分，对于塔内的传质、反应等过程起着至关重要的作用。
因此，在化工原理课程设计中，填料塔的设计和优化是必不可少的一部分。
填料塔化工原理课程设计主要包括以下内容：一、填料的选择和设计填料的种类繁多，不同的填料有着不同的物理化学性质和结构特征，对于塔内传质、反应等过程有着重要的影响。
在填料选择时，需要根据实际工艺要求和特定条件进行选择，同时考虑填料的成本、维护和清洗难度等因素。
设计填料塔需要考虑的因素包括：填料堆积密度、总塔体积、填料层数、塔径、塔高、塔底和塔顶结构等。
这些因素需要通过计算和模拟来确定最佳的设计参数，以满足特定的工艺要求。
二、塔内流体传输和传质填料塔中的流体传输和传质是塔内传质过程的关键。
塔内传质过程可以用物理和数学模型来描述和分析，以确定传质速率、传质效率等基本参数。
主要的传质模型包括：对流传质、扩散传质、反应传质等。
对于填料塔的设计和优化，需要进行流体传输和传质的数值模拟和实验验证。
实验验证可以通过建立实验装置，通过对工艺参数和填料种类的变化，来实现对塔内传质的观测和分析。
数值模拟可以基于参数偏微分方程或者多相流模型，来模拟塔内传质过程，从而得到设计和优化的基本参数。
三、塔内反应过程填料塔中的反应过程是化工原理课程设计的另一个关键部分。
填料塔由于具有大量的表面积、液膜和气液界面，为反应过程提供了良好的反应条件。
塔内反应过程主要包括：吸收、脱吸附、萃取、沉淀等反应过程。
在设计和优化填料塔反应过程时，需要考虑多种因素，如反应物浓度、反应速率、塔高、填料种类等。
通过物理学和化学动力学等基本原理，可以建立反应过程的模型，从而对反应过程进行分析和优化设计。
四、优化设计与实践填料塔化工原理课程设计的最后一部分是优化设计与实践。
通过对填料塔的设计和优化，可以实现工艺目标的达成。
同时，优化设计也需要根据实际情况和运行经验进一步调整和改善，以适应工艺的不断发展和变化。
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。
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
化工原理下册第三章-填料塔-本科
四、液体收集及再分布装置
斜板式液体收集器
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第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.5 填料塔的设计
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一、填料的选择
1.填料类型的选择 填料类型的选择考虑因素： ①填料的传质效率要高； ②填料的通量要大； ③填料的压降要低； ④填料抗污堵性能强； ⑤填料便于拆装、检修。
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一、填料的选择
一、填料的类型
海尔环填料
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花环填料
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一、填料的类型
•纳特环填料是一种形似环型 与鞍型填料，这种填料才用 薄板冲压制成侧壁开孔的环 鞍型填料。在鞍的背部有一 个开着数个圆孔的凸缘加强 筋，在筋的两侧有两个与鞍 反向的半圆环，半圆环的直 径一个大，一个小。直径不 同，可避免填料堆积时套叠， 形成均匀开敞的填料层。
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三、液体分布装置
液体分布装置作用是将进塔液体均匀分布，以 喷洒在填料层的上方。
喷头式 盘式 液体分布 装置类型 管式√ 槽式√
槽盘式 √
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三、液体分布装置
喷头式液体分布器
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三、液体分布装置
盘式液体分布器
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管式液体分布器
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三、液体分布装置
槽式液体分布器
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三、液体分布装置
槽盘式液体分布器
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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
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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。
化工原理课程设计指导书(填料塔)
第二部分填料塔设计一、化工原理课程设计的目的与要求 (31)二、化工原理课程设计的内容 (31)三、安排与要求 (32)四、设计步骤 (33)1、收集基础数据 (33)2、工艺流程的选择 (33)3、做全塔的物料平衡 (33)4、确定操作条件 (34)5、确定回流比 (36)6、理论板数 (37)7、填料 (37)8、填料塔直径的计算 (39)9、填料层的压降 (42)10、蒸馏过程填料层高度计算 (43)11、填料塔的附属结构及设备 (49)12、关于填料精馏塔总图的绘制 (51)13、关于设计说明书的编写 (52)参考文献 (53)设计任务书 (54)第二部分填料塔设计一、化工原理课程设计的目的与要求通过理论课的学习和生产实习，学生已经掌握了不少理论知识和生产实际知识，对于一个未来的工程技术人员来说，如何运用所学知识去分析和解决实际问题是至关重要的，本课程设计的目的也是如此。
化工原理课程设计是化工专业的学生在校期间第一次进行的设计，要求每个同学独立完成一个实际装置（本次设计为精馏装置）的设计。
设计中应对精馏原理、操作、流程及设备的结构、制造、安装、检修进行全面考虑，最终以简洁的文字、表格及图纸正确地把设计表达出来。
本次设计是在教师指导下，由学生独立进行的设计。
因此，对学生的独立工作能力和实际工作能力是一次很好的锻炼机会，是培养化工技术人员的一个重要环节。
通过设计，学生应培养和掌握：1、正确的设计思想和认真负责的设计态度。
设计应结合实际进行，力求经济、实用、可靠和先进。
设计应对生产负责。
设计中的每一数据，每一笔一划都要准确可靠，负责到底。
2、独立的工作能力及灵活运用所学知识分析问题和解决问题的能力。
设计由学生独立完成，教师只起指导作用，学生在设计中碰到的问题可和教师进行讨论。
教师只做提示和启发，由学生自己去解决问题，指导教师原则上不负责检查计算结果的准确性，学生应自己负责计算结果的准确性，可靠性。
填料塔课课程设计书
填料塔课课程设计书一、教学目标本课程旨在让学生了解填料塔的基本概念、结构、工作原理和应用领域，掌握填料塔的设计计算方法，培养学生的工程实践能力和创新意识。
具体目标如下：1.知识目标：（1）掌握填料塔的定义、分类和基本结构。
（2）了解填料塔的工作原理和性能参数。
（3）学会填料塔的设计计算方法。
（4）了解填料塔在化工、环保等领域的应用。
2.技能目标：（1）能够运用所学知识对填料塔进行初步设计。
（2）具备分析解决填料塔实际问题的能力。
（3）具备查阅相关资料、文献的能力。
3.情感态度价值观目标：（1）培养学生的环保意识，使学生在实际工程中能够充分考虑环保因素。
（2）培养学生团队合作精神，提高学生的沟通与协作能力。
（3）培养学生勇于创新、敢于实践的精神。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.填料塔的基本概念、分类和基本结构。
2.填料塔的工作原理和性能参数。
3.填料塔的设计计算方法。
4.填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
5.填料塔的最新研究动态和发展趋势。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用多种教学方法，包括：1.讲授法：用于传授填料塔的基本概念、理论和设计方法。
2.案例分析法：通过分析实际工程案例，使学生更好地理解填料塔的应用。
3.实验法：学生进行填料塔性能实验，提高学生的实践能力。
4.讨论法：鼓励学生积极参与课堂讨论，培养学生的创新思维。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：《化工原理》、《填料塔设计与应用》等。
2.参考书：《化工设备设计手册》、《填料塔研究进展》等。
3.多媒体资料：相关视频、图片、动画等。
4.实验设备：填料塔性能实验装置。
5.网络资源：相关学术期刊、论文、企业案例等。
五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化的评估方式，以全面、客观地评价学生的学习成果。
评估方式包括：1.平时表现：通过课堂参与、提问、讨论等环节，评估学生的学习态度和积极性。
填料塔化工原理课程设计
填料塔化⼯原理课程设计摘要在化⼯⽣产中，⽓体吸收过程是利⽤⽓体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在⽓液两相接触是发⽣传质，实现⽓液混合物的分离。
在化学⼯业中，经常需将⽓体混合物中的各个组分加以分离，其⽬的是：①回收或捕获⽓体混合物中的有⽤物质，以制取产品；②除去⼯艺⽓体中的有害成分，使⽓体净化，以便进⼀步加⼯处理；或除去⼯业放空尾⽓中的有害物，以免污染⼤⽓。
实际过程往往同时兼有净化和回收双重⽬的。
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，然后再进⾏解吸处理得到⼆氧化硫。
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。
⽬录摘要.............................................................. I ⽬录............................................................. II 第⼀章设计⽅案的内容 (1)1.1流程⽅案 (1)1.2设备⽅案 (1)第⼆章设计⽅案的确定 (2)2.1吸收流程选择 (2)2.1.1吸收⼯艺流程的确定 (2)2.1.2流程装置的确定 (3)2.2吸收剂的选择 (3)2.3吸收剂再⽣⽅法的选择 (4)2.4操作温度和压⼒的确定 (4)2.4.1操作温度的确定 (4)2.4.2操作压⼒的确定 (5)第三章吸收塔设备及填料类型与选择 (6)3.1吸收塔设备的选择 (6)3.2填料类型的选择 (6)3.3填料规格的选择 (7)3.4填料材质的选择 (7)第四章吸收塔⼯艺条件的计算 (8)4.1基础物性数据 (8)4.1.1液相物性数据 (8)4.1.2⽓相物性数据 (8)4.2确定⽓液平衡的关系 (9)4.3吸收剂及操作线的确定 (9)4.3.1吸收剂⽤量的确定 (9)4.3.2操作线⽅程的确定 (10)4.4塔径计算 (11)4.4.1采⽤Eckert通⽤关联图法计算泛点速率 (11) 4.4.2操作⽓速： (13)4.4.3塔径计算： (13)4.4.4单位⾼度填料层压降的校核 (14)4.5填料层⾼度计算 (14)4.5.1传质系数的计算 (14)4.5.2 填料层⾼度 (17)4.6填料塔附属⾼度的计算 (18)第五章填料吸收塔附属装置的选型 (19)5.1液体分布器的简要设计 (19)5.1.1液体分布器的选型 (19)5.1.2分布点密度及布液孔数的计算 (20)5.2.塔底液体保持管⾼度的计算 (21)5.3其它附属塔内件的选择 (22)5.3.1 填料⽀撑板 (22)5.3.2 填料压紧装置与床层限制板 (22)第六章辅助设备的选型 (23)6.1管径的选择 (23)6.1.1进液管管径 (23)6.1.2出液管管径 (23)6.1.3进⽓管管径 (24)6.1.4出⽓管管径 (24)6.2泵的选取： (24)6.3风机的选型： (26)第七章关于填料塔设计的选材 (27)参考⽂献 (28)附录 (29)致谢 (34)第⼀章设计⽅案的内容1.1流程⽅案指完成设计任务书所达的任务采⽤怎样的⼯艺路线，包括需要哪些装置设备，物料在个设备间的⾛向，哪些地⽅需要有观测仪表、调节装置，那些取样点以及是否需要有备⽤设备等，按上述内容绘制流程图。
填料塔课程设计模板
填料塔课程设计模板一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握填料塔的基本原理、结构类型、性能及其在化工、环保等领域的应用。
通过本课程的学习，学生应能理解填料塔的设计计算方法，并具备一定的实际工程应用能力。
1.了解填料塔的定义、分类及特点。
2.掌握填料塔的内部流动机理及其影响因素。
3.熟悉填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
4.了解填料塔在化工、环保等领域的应用。
5.能够运用所学知识对填料塔进行基本设计计算。
6.具备分析填料塔运行性能的能力。
7.能够针对具体工程问题，提出合理的填料塔设计方案。
情感态度价值观目标：1.培养学生的创新意识和团队协作精神。
2.增强学生对环保产业的关注和责任感。
3.培养学生热爱科学、追求真理的学习态度。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括填料塔的基本原理、结构类型、性能及其设计计算方法。
具体内容包括：1.填料塔的定义、分类及特点。
2.填料塔的内部流动机理及其影响因素。
3.填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
4.填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
教学大纲安排如下：第1-2课时：填料塔的基本原理及结构类型。
第3-4课时：填料塔的内部流动机理及其影响因素。
第5-6课时：填料塔的设计计算方法及常用填料类型。
第7-8课时：填料塔在化工、环保等领域的应用实例。
三、教学方法本课程采用讲授法、案例分析法、实验法等多种教学方法，以激发学生的学习兴趣和主动性。
1.讲授法：通过讲解填料塔的基本原理、结构类型、设计计算方法等知识，使学生掌握课程的基本内容。
2.案例分析法：分析实际工程中的填料塔应用实例，培养学生解决实际问题的能力。
3.实验法：安排填料塔性能实验，使学生直观地了解填料塔的运行性能，提高学生的实践操作能力。
四、教学资源本课程所需教学资源包括教材、参考书、多媒体资料、实验设备等。
1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统、科学的学习资料。
2.参考书：提供相关领域的参考书籍，丰富学生的知识体系。
填料塔—化工原理课程设计
一、设计方案的确定1.1填料塔的结构填料塔的主要构件为包括：填料、液体分布器、填料支承板、液体再分布器、气体和液体进出口管等。
其塔体为一圆形筒体，筒体内分层装有一定高度的填料。
液体由塔顶自上而下沿填料的表面成膜状流下。
如填料层较高，一般设有液体再分布器，以减弱壁流现象带来的不良影响。
气液两相在塔内进行接触传质。
其填料塔的结构见图如下：1.2吸收剂的选择对于SO2的吸收，常用的吸收剂有浓碳酸、亚硫酸盐水溶液、柠檬水溶液，水，鉴于水对SO2具有一定程度的溶解度，蒸气压不高、粘度适中、不易发泡，具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易燃、不易爆，安全可靠。
而且水平常易得，经济成本较低，吸收后的溶液相对较易处理，再生和循环性较好，易于实现无害化处理。
因而选择清水作为吸收SO2的吸收剂。
1.3吸收操作条件的确定吸收条件也即吸收塔的操作温度和操作压力。
在本设计中，清水的温度为20℃，气体的进口温度为25℃，吸收温度为20℃，为等温吸收。
操作压力为常压操作，也即101.325kPa。
1.4吸收操作流程气、液两相在塔内的流动有逆流和并流两种方式。
在逆流操作条件下，两相传质平均推动力最大，可以减少设备的尺寸，提高吸收率和吸收剂的使用效率，因而逆流操作优于并流操作。
但是，如果处理的气体溶解度大，并流和逆流的操作推动力相差不大，采用并流操作可以不受泛液的限制，提高操作气速，增大生产能力。
对于SO 2而言，当水温为20℃时，查《化工原理》（化学工业出版社）P187图5-2，可得20℃时SO 2在水中的溶解度大约为8)](1000/[)(22O H g SO g ，也即SO 2在水中的溶解度不大，此时应该选择逆流操作。
吸收流程如附图所示。
二、 填料塔吸收工艺计算2.1 物料衡算2.1.1 吸收剂（水）的流量计算 该设计中，矿石焙烧炉送出的气体流量为1800+95⨯10=2750 m 3/h 惰性气体流量为G=4.222750×2515.27315.273+×（1-0.005）=106.85kmol/hy 1=0.005，Y 1=y 1/(1-y 1)0526.0005.01005.0=- 吸收效率 η=1-Y 2/Y 1=0.96，Y 2=（1-0.96）Y 1=2.10×10-3 x 2=0，X 2=0 查表（《化工原理》P189表5-1）得SO 2水溶液在20℃时的亨利系数为 E=3550kPam=E/p=325.1013550=35.04其汽液相平衡近似服从亨利定律，则Y 1=mX 1*，X 1*=Y 1/m=50.104.330526.0=×10-3 最小液气比为（G L ）min =33111050.11010.20526.02*2--⨯⨯-=--X X Y Y =33.67 取G L =1.3（GL）min =1.3×33.67=43.77 L=43.77G=4676.82kmol/hG L =2121X X Y Y -- ⇒ X 1=GL Y Y /21-=1.15×10-3 操作线方程为Y=32221010.244.43])([-⨯+=-++X X GLY Y X G L 2.2 塔径的计算吸收塔的吸收为等温吸收，其温度为20℃。
《化工原理》第3章 塔设备2012定稿-填料塔
四 填料塔的结构
气体 液体 捕沫器
填料压板 塔壳 填料 填料支承板 液体再分布器 填料压板 填研室
主要塔内附属结构简介
（1） 液体分布器 作用：使液体能够均匀地分布在填料层上。 类型：多孔型、溢流型。
(a)莲蓬头式
(b)溢流管式
请看演示
《化工原理》
《化工原理》
食品与生物工程学院化原教研室
三 填料的选择
1、填料用材的选择
耐高温，但不耐腐蚀。不锈钢可 耐一般的酸碱腐蚀（含C1－的酸 除外），但价格较昂贵
塑料
陶瓷
金属
设备操作温度较低，体系 对塑料无溶胀除浓硫酸、 浓硝酸等强酸外但塑料表 面对水溶液的润湿性差。
一般用于腐蚀性介质， 尤其是高温时，但对HF 和高温下的H3PO4与碱不 能使用
《化工原理》
食品与生物工程学院化原教研室
表征填料特性的主要参数
（4）堆积密度 ρP 单位体积填料所具有的质量， [kg/m3]。
p
填料尺寸小 a ， 填料尺寸大 a ，
气体短路 壁流现象严重
参阅：p181
/product/27-raschig-ring-12-5596/ /product/27-metal-cascade-ring-gmcmr-8017/
《化工原理》
食品与生物工程学院化原教研室
2．液泛气速uF
可由Eckert关联图（P185）上的泛点线确定泛点气速。
(1) 图中最上方的三条线分别为弦栅、整砌拉西环及乱堆填料的泛点 线，与泛点线相对应的纵座标中包含空塔泛点气速umax。
(2) 图中左下方线为乱堆填料层的等压强降线，在设计中可根据规定 的压强降，求其相应的空塔气速，反之，根据选定的空塔气速求压 强降。 埃克特通用关联图适用于各种乱堆填料，如拉西环、鲍尔环、弧 鞍、矩鞍等，但需确知填料的φ值。
（完整版）化工原理填料塔毕业课程设计
（完整版）化工原理填料塔毕业课程设计化工原理课程设计设计题目：清水吸收氨气的填料塔装置设计专业：应用化学学生姓名：学生学号：院级班：指导老师：前言：课程设计是比较综合性和实践性较强的教学环节，是理论联系实际的桥梁，是使学生体察工程实际问题复杂性、学习化工设计基本知识的初次尝试。
通过课程设计，要求学生能综合利用本课程和前修课程的基本知识，进行融会贯通的独立思考，在规定的时间内完成指定的化工设计任务，从而得到化工工程设计的初步训练。
通过课程设计，要求学生了解工程设计的基本内容，掌握化工设计的程序和方法，培养学生分析和解决工程实际问题的能力。
同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。
课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。
经过学习,我知道，填料塔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。
这次课程设计我把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。
目录第一章绪论 (5)第二章填料塔的设计内容和设计条件 (6)2.1填料塔的主体结构与特点 (6)2.3填料塔的设计任务 (6)2.3填料塔的设计条件 (6)第三章填料塔的设计方案 (7)3.1吸收剂的选择 (7)3.2装置流程图的确定及流程说明 (7)3.3填料的类型与选择 (8)3.3.1填料种类的选择 (8)3.3.2填料规格的选择 (8)3.3.3填料材质的选择 (9)3.3.4填料尺寸的选择 (9)3.4基础物性数据 (9)3.4.1液相物性数据 (9)3.4.2气相物性数据 (10)3.4.3气液平衡数据 (10)第四章填料塔的工艺计算 (10)4.1物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (11)4.2塔径的计算 (12)4.3填料层高度的计算 (14)4.4填料层压降的计算 (16)第五章填料塔内件的类型及设计 (17)5.1塔内件类型 (17)5.2塔内件的设计 (17)5.2.1填料支撑件的设计 (17)5.2.2填料床层压板和限制器的设计 (17)5.2.3液体分布器的设计 (18)5.2.4液体收集再分布器的设计 (19)第六章吸收塔塔体材料的选择 (19)6.1吸收塔塔体材料 (19)6.2吸收塔的内径 (19)6.3壁厚的计算 (19)6.4强度校核 (20)第七章封头的选型依据，材料及尺寸规格 (20) 7.1封头的选型：标准的椭圆封头 (20)7.2封头材料的选择 (20)7.3封头的高 (20)7.4封头的壁厚 (21)第八章液体的喷淋装置 (21)第九章除沫装置 (22)9.1设计气速的计算 (22)9.2丝网盘的直径 (22)9.3丝网层厚度H的确定 (22)第十章管结构 (23)10.1气体和液体的进出的装置 (23)10.2填料卸出口 (23)10.3塔体各开孔补强设计 (23)第十一章填料塔高度的确定（除去支座） (24) 11.1吸收高度 (25)11.2支持圈高度 (25)11.3栅板高度 (25)11.4支持板高度 (25)11.5液体再分布装置高度 (25)11.6液体喷淋装置高度 (25)11.7塔底除雾沫器高度 (25)11.8塔底段高度 (25)11.9封头高度 (26)第十二章塔体总设备总质量 (26)12.1塔体的质量 (26)12.2封头的质量 (26)12.3填料质量 (26)12.4内部结构及其它附件总质量 (27)12.5水压试验的质量 (27)第十三章容器的支座与焊接 (27)第十四章设计一览表 (27)第十五章主要符号说明 (28)第十六章总结 (29)第十七章参考文献 (30)第一章绪论填料塔属于化工单元操作中蒸馏（精馏）、吸收等的过程设备。
《化工原理》(下)第三章塔设备第一次课PPT课件
齿形堰
3.1.3 板式塔的流体力学性能
1、 塔内气、液两相异常流动 液泛
❖ 正常操作时，降液管中有一足够的液体 高度，以克服两板间由气体压差造成的 压量↑→塔板压降↑→降液管内 液体流动不畅→管内液体积累；
❖ 若液相的流量↑→降液管内截面不能满 足该液体顺利流过→管内液体积累；
特点：
分离效率高； 板上有液位差，引起气体分布 不均匀； 目前常用
穿流式塔板
板上无降液管； 气液相同时通过板上孔道逆向穿流而过（逆流塔板）。
特点：
结构简单； 操作范围小； 分离效率低。
应用较少
3.1.1 气液相流程
❖ 从全塔来看，气相在塔内逐级上升，液相由塔顶 逐级下降。在下降中与上升气相进行接触传质。
❖ 塔板操作弹性并非恒定不 V 变，而与操作条件有关
①
⑤
a
❖a工况受液相下限及液沫夹
带线控制。b工况则受漏液
②
b
c
④
线及降液管液泛线控制。c ③
工况则受漏液线及液相上限
控制。
L
3.1.4 塔板型式
按气相通过塔盘传质元件的不同，可分为不同型式 的塔板
评价塔板性能的标准：
•生产能力：单位时间单位面积的处理量； •分离效率：分离能力，产品质量； •适应能力：对不同性质的物料的适应性； •操作弹性：维持正常操作气速允许变动的范围； •流动阻力：＝干板阻力＋液层阻力； •塔的结构、成本、安装及运转的可靠性。
应限制漏液量。要求不大于液体流量的10%。 漏液速度，它是塔操作的气相下限速度。
2、塔板负荷性能图
❖ 适宜操作范围的图形称之为塔的负荷性能图。
❖ ①过量液沫夹带线，或气相上限线 Vmax 过量液沫夹带量ev<10%
课程设计填料塔前言
课程设计填料塔前言一、教学目标本章节的教学目标分为三个维度：知识目标、技能目标和情感态度价值观目标。
1.知识目标：学生需要掌握填料塔的基本原理、结构及其在化工过程中的应用。
具体包括：了解填料塔的分类、特点及选用原则；理解填料塔的传质过程及影响因素；掌握填料塔的设计计算方法。
2.技能目标：学生能够运用所学知识对填料塔进行设计和分析，解决实际工程问题。
具体包括：学会使用相关软件进行填料塔的设计；能够根据实际需求，选择合适的填料塔类型和参数；具备对填料塔进行操作和维护的能力。
3.情感态度价值观目标：培养学生对化工行业的兴趣和责任感，提高学生的人文素养和社会责任感。
具体包括：认识化工行业在国民经济中的地位和作用，理解化工过程对人类生活的影响；注重环保，提高安全意识和职业操守。
二、教学内容本章节的教学内容主要包括四个部分：填料塔的基本原理、填料塔的结构与类型、填料塔的传质过程及设计计算方法。
1.填料塔的基本原理：介绍填料塔的工作原理、气液流动特点及其在化工过程中的应用。
2.填料塔的结构与类型：讲解填料塔的组成部分，如塔体、填料、塔内件等；介绍常见填料塔的类型及特点。
3.填料塔的传质过程：分析填料塔内的传质过程，包括质量传递、热量传递和动量传递；探讨传质过程的影响因素。
4.填料塔的设计计算方法：介绍填料塔的设计计算步骤，如塔径计算、填料层高度计算、塔内压降计算等；讲解填料塔的优化设计与放大原理。
三、教学方法本章节的教学方法采用讲授法、案例分析法和讨论法相结合。
1.讲授法：通过讲解填料塔的基本原理、结构、传质过程及设计计算方法，使学生掌握填料塔的相关知识。
2.案例分析法：分析实际工程中的填料塔案例，使学生能够将理论知识应用于实际问题的解决。
3.讨论法：学生进行小组讨论，分享学习心得和疑问，提高学生的主动性和合作精神。
四、教学资源本章节的教学资源包括教材、多媒体资料和实验设备。
1.教材：选用《化工原理》等权威教材，作为学生学习的主要参考资料。
填料塔课程设计PPT课件
分重要的。
2
一、设计的实际意义
减少环境污染
社会效益
在化学工业中，气体吸收操作广泛应用于直接生产
化工产品，分离气体混合物，原料气的精制及从废
气中回收有用组分或除去有害物质等。尤其是从保
12:58
护环境，防止大气污染角度出发，对废气中的H2S、
S0X、及NOX等有害物质吸收除去过程的开发研
究。本次设计清水吸收SO2的填料塔的主要意义也
13
四、吸填料类收型 填料塔的工填艺料因计子 算
填料层金属环压鲍尔降计306算 —
114
98
—
❖金属鞍采环矩 用E—ckert1通38 用关93.4联图计71 算填36料层压降
金先属阶根梯据气液— 负荷及—有关物性118数据，8求2 出横坐— 标值， 再环根据操作空塔气速及有关物性求出纵坐标值。通
理
11
12:58 12
四、吸收填料塔的工艺计算
填料层高度计算（传质单元数法）
❖ 求洗脱因数，气相总传质单元数 ❖查表得到要用到的基础数据 ❖计算得液体和气体质量通量，气膜吸收系数 ❖用修正的恩田关联式算出填料层工艺计算高度 ❖算出设计高度，进行分层
12:58
阶梯环填料 hmax 6
设计高度为7000mm，所以需要分层
12:58
7
操作流程的确定
• 操作流程主要有（1）逆流操作(2) 并流操作(3) 吸收剂 部分再循环操作(4) 多塔串联操作(5) 串联——并联混 合操作
• 常温下SO2在水中的溶解度为8g/100ml（30°），不 满足高溶解度要求.属于中等溶解度操作，综合比较考
12:58 虑后选择逆流操作，在逆流操作下，两相传质平均推 动力最大，可减少设备尺寸，提高吸收率和吸收剂使 用效率
《化工原理》(下)第三章 塔设备第二次课讲解
环、鞍型填料
球形填料
环形填料 鞍型填料
环鞍结合型填料
拉西环、鲍尔环、阶梯 弧鞍 环、共軛环、QH扁环 矩鞍、
环矩鞍、 组合环、
T、RI球、Top－ Pak、
MellaringVSP
（1）环形填料
1）拉西环填料
2）鲍尔环填料
3）阶梯环填料
4）三叶环填料
5）QH扁环
（2）鞍形填料
1）弧鞍填料
❖ 当填料塔操作气速达到泛点气速时----------------------------------充满全塔空隙并在塔顶形成-----------，因而 -------------急剧升高。
参考答案
填料的润湿表面 气相 液相 液体分布
液体 液泛 压降 ❖ 空隙率 液泛 以免操作中因波动引起液泛 液体再分布 ＜ 气体通量大；压降小；传质效率高 液体；积液层；压降
2）矩鞍填料ຫໍສະໝຸດ 3）环矩鞍填料（3）球形填料
共轭环 华南理工大学化工学院研制
双鞍环 RICTM填料
Impac填料
规整填料
规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。 规整填料根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、 脉冲填料等。
波纹填料
格栅型填料
规 整 波 纹 填 料 塔 示 意 图
塔填料的发展趋势
❖ 为了使通过填料塔的压降小，应选择___ 大的填料。
❖ 填料塔设计时，空塔气速一般取_______气速的60%-80%，理 由_______ 。若填料层高度较高，为了有效地湿润填料，塔 内应设置_______装置。 一般而言，填料塔的压降 _______ 板式塔压降。（＞，＝，＜＝ )
❖ 鲍尔环比拉西环优越之处有（说出三点来）---------------------------------------------------------------------。
填料塔讲义
2．接通电导率仪的电源，预热20分钟。
3．将预先配置好的饱和KCl溶液加入示踪剂瓶内，用定滑轮将瓶升至预定高度。
仔细观察液面是否变化？液面不变为正常。
4．启动空压机：关闭调节阀11（图４－１标注的序号，下同），打开放空阀3，启动空压机1；缓慢打开调节阀中的一个，并配合关小防空阀3，使转子流量计的转子稳定在5m3/h的刻度处。
5．启动水泵：关闭水调节阀10,将短路阀8开至最大，启动水泵5。
然后慢慢开启水调节阀10中的一个，同时关小短路阀8，使水入塔。
在大流量下运转半小时，润湿填料。
6．启动数据采集系统，将应用程序从磁盘装入内存，使其处于工作状态。
7．取实验数据：待系统稳定之后（即空气流量、水流量温度在预定值，微机处于采集数据状态），启动电磁阀24注入示踪剂，同时命令微机采集数据。
采数结束后接着进行数据处理，打印机自动输出结果——TD（数学期望）、DD（方差）和PE（彼可列数）。
8．键入实验条件：将空气流量、水流量、床层压差、进气压力顺序键入微机内存，并自动打印输出。
9．维持空气流量5m3/h不变，水的流量分别为200、300、400、500、600l/h,取实验数据。
每一水流量条件下，重复两次取数据，使PE值的相对误差≤±5%即为合格，否则维持条件不变继续实验，直至合格为止；然后改变水流量进行下一个条件实验，依次进行，完毕为止。
10．结束实验：取完实验数据，首先将示踪剂瓶内剩余KCl溶液倾如回收瓶，加入自来水约500ml，启动电磁阀分几次入塔，目的为冲洗示踪剂管路。
几分钟后，关空压机、水泵、电导率仪、微机系统等仪器设备的电源，并使所以仪器复原。
四．注意事项1．塔下部液封面高度必须维持在进气管17的下面并接近进气管。
2．每改变水流量一次，稳定10分钟左右才能测数据；每加一次示踪剂，必须间隔10分钟方可再注入示踪剂。
3．微机采集数据个数控制在160~200个之间即可，并在整个实验中保持不变。
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练习题目
思考题
1.填料有哪些主要类型？ 2.填料的几何特性包括哪些参数？ 作业题: 无
第3章 蒸馏和吸收塔设备
3.2 填料塔 3.2.3 填料塔的流体力学性能
一、填料层的持液量
填料层的持液量是指在一定操作的条件下，在 单位体积填料层内所积存的液体体积。
总持液量 Ht
持液量 动持液量 Hc
静持液量 Hs
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。
3
干填料 因子
分析
～
生产能力 流动阻力
传质效率
二、填料的性能及其评价
在操作状态下
L ～ ～
湿填料 因子
湿填料因子
P
△p
F
△pF
压降填料因子 P 泛点填料因子 F
操作气速 u 泛点气速 uF
单位体积填料层的表面积称为比表面积，以
表示，其单位为 m2/m3。
分析
～ 传质面积 ～ 传质效率
～ 流动阻力 ～ 生产能力
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
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。
丝网波纹 板波纹
一、填料的类型
金属孔板波纹填料
金属丝网波纹填料
一、填料的类型
陶瓷板波纹填料
塑料板波纹填料
二、填料的性能及其评价
1.填料的几何特性 (1)比表面积
阶梯环
扁环
改变通量，改善气液流动状况
一、填料的类型
拉西环
鲍尔环
一、填料的类型
阶梯环
扁环
一、填料的类型
(2)鞍形填料与环鞍形填料
弧鞍填料
矩鞍填料
改进矩鞍填料
与环形填 料相结合
环矩鞍填料
一、填料的类型
弧鞍填料
矩鞍填料
一、填料的类型
金属环矩鞍填料
一、填料的类型
(3)球形填料与花环填料
1)球形填料 ①多面球填料； ②TRI球形填料。
泛点
恒持 液量
区
载点
填料层的△p/z - u关系
三、液 泛
在泛点气速下，持液量的增多使液相由分散相 变为连续相，而气相则由连续相变为分散相，此时 气体呈气泡形式通过液层，气流出现脉动，液体被 带出塔顶，塔的操作极不稳定，甚至被破坏，此种 情况称为液泛。
液泛时的空塔气速
泛点气速 uF
三、液 泛
分析
波纹填料按结构可分为网波纹填料和板波纹填 料两大类。
优点: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）。 缺点: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。
网波纹填料和板波纹填料
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。 其造价高。
二、填料的性能及其评价
2.填料的性能评价 填料的性能评价指标： ①生产能力大； ②传质效率高； ③填料层压降低； ④操作弹性大； ⑤造价低。
二、填料的性能及其评价
9 种填料综合性能评价
————————————————————————
填料名称
评估值
评价
排序
————————————————————————
丝网波纹填料
0.86
很好
1
孔板波纹填料
0.61
相当好
2
金属Intalox填料 0.59
相当好
3
金属鞍形环填料 0.57
相当好
4
金属阶梯环填料 0.53
一般好
5
金属鲍尔环填料 0.51
一般好
6
瓷Intalox填料
0.41
较好
7
瓷鞍形环填料
0.38
略好
8
瓷拉西环填料
0.36
略好
9
————————————————————————
格栅填料层整体性好，空隙率高。它能防止汽液急流突然冲击而致的变 形与松动。又因构件可自由膨胀，故适用于石油减压，精馏及催化裂化 主精馏塔等易堵塞而温度又很高的场合。
一、填料的类型
(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。
Ht＝Hc＋ Hs m 3(液 体 )/m 3(填 料 )
～ ～ 分析 Ht
填料层 压降
生产能力 传质效率
二、气体通过填料层的压降
填料层的压降形成
液膜与上升气体的摩擦
分析
p
u 一定， L ～ p L 一定， u ～ p
～ p / Z uc
填料塔的流体力学性能
单位高度 填料层压
降
液泛 区 载液 区
纳特环填料
共轭环填料
鞍环、扁环结构融为一体，由多个鞍环、扁环填料连体而成，与普通填料相比：通 量大，可提高10-30%；压碎降小，下降5-15%单元；传质高度低，可下降5-35%； 结构为无翻动结构，避免了汽液滞留。自分布性能优良，对汽液分布器要求远远低
于规整填料。
2.规整填料
一、填料的类型
影响液泛 的因素
2)花环填料 ①花环填料； ②共轭环填料； ③海尔环填料； ④纳特环填料。
通常用塑料注塑而成
一、填料的类型
多面球形填料
TRI 球形填料
一、填料的类型
海尔环填料
花环填料
一、填料的类型ຫໍສະໝຸດ •纳特环填料是一种形似环型 与鞍型填料，这种填料才用 薄板冲压制成侧壁开孔的环 鞍型填料。在鞍的背部有一 个开着数个圆孔的凸缘加强 筋，在筋的两侧有两个与鞍 反向的半圆环，半圆环的直 径一个大，一个小。直径不 同，可避免填料堆积时套叠， 形成均匀开敞的填料层。
木格栅填料
格里奇格栅填料
一、填料的类型
(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 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。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。
格栅填料
化工原理下册第三章-填料塔-本 科
二、填料塔的特点
与板式塔相比，填料塔具有以下特点： ①生产能力大； ②分离效率高； ③压力降小，持液量小； ④操作弹性大； ⑤造价较高； ⑥易堵塞； ⑦侧线进料和出料较难。
一、填料的类型
1.散装填料
(1) 环形填料
增加填料比表面积
勒辛环
十字隔 板环
螺旋环
拉西环
鲍尔环