填料塔器设计资料
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。
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
填料塔设计1.填料塔的一般结构填料塔可用于吸收气体等。
填料塔的主要组件是：流体分配器，填料板或床限制板，填料，填料支架，液体收集器，液体再分配器等。
2.填料塔的设计步骤（1）确定气液负荷，气液物理参数和特性，根据工艺要求确定出气口上述参数（2）填料的正确选择对塔的经济效果有重要影响。
对于给定的设计条件，有多种填充物可供选择。
因此，有必要对各种填料进行综合比较，限制床层，以选择理想的填料。
（3）塔径的计算：根据填料特性数据，系统物理参数和液气比计算出驱替速度，再乘以适当的系数，得出集液器设计的空塔气速度，以计算塔径。
;或者直接使用从经验中获得的气体动能因子的设计值来计算塔的直径。
（4）填充层的总高度通过传质单位高度法或等板高度法算出。
（5）计算填料层的压降。
如果压降超过极限值，则应调整填料的类型和尺寸或降低工作气体的速度，然后再重复计算直至满足条件。
（6）为了确保填料塔的预期性能，填料塔的其他内部组件（分配器，填料支座，再分配器，填料限位板等）必须具有适当的设计和结构。
结构设计包括两部分：塔身设计和塔内构件设计。
填料塔的内部组件包括：液体分配装置，液体再分配装置，填料支撑装置，填料压板或床限制板等。
这些内部构件的合理设计是确保正常运行和预期性能的重要条件。
废气处理设备第六章小型吸收塔的设计32参考文献33设计师：武汉工程大学环境工程学院08级环境工程去除工艺气体中更多的有害成分以净化气体以进一步处理或去除工业废气中的更多有害物质，以免造成空气污染。
1.2吸收塔的应用塔式设备是气液传质设备，广泛用于炼油，化工，石家庄汕头化工等生产。
根部列车塔中气液接触部分的结构类型可分为板式塔和填料塔。
根据气体和液体的接触方式的不同，吸收设备可分为两类：阶段接触和差分接触。
填料塔是差动接触式气液传质设备。
在塔板塔中设置一定数量的塔板，并且气体以泡沫或喷雾的形式穿过塔板上的液体层以进行材料和热传递。
气液相组成逐步变化，属于逐步接触逆流操作过程。
填料塔器设计资料
6 填料塔的结构设计I. 塔径计算计算公式： D =① 塔填料选择须知：相对处理能力：拉西环<矩鞍<鲍尔环<阶梯环<环鞍(填料尺寸相同，压降相同)对于规整填料，分离能力：丝网类填料>板波纹类填料，板波纹填料较丝网类有较大的处理量和较小的压降。
250Y ——250指的是填料的比表面积，Y 指的是波纹倾角为45o ,X Y 指的是波纹倾角为30o填料选择的三步骤：选材质→选类型→选尺寸(径比应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。
)选尺寸说明：填料尺寸大，成本低，处理量大，但效率低。
一般大塔常使用50mm 的填料。
塔径/mm 填料尺寸/mm D<300 20~25 300<D<900 25~38D>90050~80② 计算方法泛点气速法 ----散堆填料(0.5~0.8) f u u =a. Eckert 关联图法20.50.2f u ()() Y=G G L V L LW X W g ρφϕρμρρ=由X 值和泛点压降线查取Y 值进而求得液泛气速 b. Bain-Hougen 泛点关联式20.20.250.125f 3u log[] 1.75()() G G L LL V LW A g W ρραμερρ=- 填料特性：比表面积、空隙率、泛点压降因子 ---规整填料a. Bain-Hougen 泛点关联式20.20.250.125f 3u log[] 1.75()() G G L L L V LW A g W ρραμερρ=- 250Y 金属板波纹填料:A=0.297，CY 型丝网填料:A=0.30 b. 泛点压降法Kister and Gill 等压降曲线(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265)泛点压降与填料因子间的关系：0.7/40.9p Z Fp∆= Pa/m; Fp —填料因子等压降曲线: 0.50.50.50.05p u ()() Y=() F ()0.277G G L V L L G W X W ρρμρρρρ=- 气相负荷因子法——用于规整填料塔的计算0.5[/()]S G L G C u ρρρ=-max 0.8 S S C C =0.5max =f() ( )G L S G LW C W ρψψρ=填料手册中给出Csmax 与ψ(流动参数)的关系图。
填料塔设计
已知混和气体的流量为6000m3/h 含氨气为5%(体积分数) 要求最后吸收后为0.02%(体积分数)，采用清水吸附，温度为20℃，压力为常压。
气相密度：ρv=1.26kg/m3 液相密度：ρL=998.2kg/m3液相黏度：μL=1mPa·s 液相表面张力：δL=73mN/m氨气溶解度：2.5g / 100g(H2O) 遵循Y = 0.76XK Y = 5.26×10-4kmol / (m2·s)考虑到该系统不属于难分离系统，可采用散装填料；系统中含NH3，有一定的腐蚀性，故考虑选用塑料阶梯环填料；由于系统对压降无特殊要求，考虑到不同规格阶梯环的传质性能，选用DN50塑料阶梯环填料。
该填料的相关参数如下：比较表面：a = 114.2m2 / m3；泛点填料因子：ΦF=127m-1；压降填料因子：ΦP=89m-1(1) 计算塔体的直径D：D = (4 ×V / 3600 / 3.142 / u) 0.5V = 6000m3/h计算流速u:设全部吸收：含NH3为V ×0.05 = 300 m3/h 吸收氨为300 (m3/h) / 22.4(L/mol) ×17(g/mol) = 277.7kg/h 已知溶解度为: 2.5g / 100g(H2O)，因此吸收277.7kg/h氨气，需要水的流量为277.7kg/h / 2.5g/100g = 11108kg/h≈11200kg/h因为要提高用量，因此实际用水量应为：11200(kg/h)×1.5 =16800(kg/h)W L = 16800kg/h ρL=998.2kg/m3W v = 6000kg/h ρv=1.26kg/m3W L / W v×(ρv /ρL)0.5 = (16800 / 6000) ×(1.26 / 998.2) 0.5 = 0.0994采用埃克特通用关联图查得:u2×ΦF×ψ/ g ×(ρv /ρL) ×u L0.2 = 0.025ψ=ρ水/ ρL = 1u2×127×1 / 9.81 ×(1.26 / 998.2) ×10.2 = 0.025u F = 1.53m/s取70%的安全系数得: u = 0.7 ×u F = 1.07 m/sD = (4 ×6000 / 3600 / 3.142 / 1.07) 0.5 = 1.408m ≈1.4m校核D / d = 1400 / 50 = 28 > 8 所以填料适合此塔取(Lw)min = 0.08m3 / (m·h)最小喷淋(Uw)min = (Lw)min×a = 0.08 ×114.2 = 9.136 m3 / (m2·h)操作喷淋密度U = 16800 / 998.2 / ((3.142 / 4) × 1.42) = 10.938 m3 / (m2·h) > (Uw)min操作空塔气速u = 6000 / 3600 / ((3.142 / 4) ×1.42) = 1.08m/s安全系数u / u F×100% = 1.08 / 1.53 = 70.59%经校核选用D = 1.4m合理。
第4章 填料塔设计
第4章填料塔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。
填料塔设计资料
任务书1.设计题目：水吸收氨过程填料塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为10万m3/h，其中含氨为5%（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%（体积分数）。
采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小的1.5倍。
2．操作条件（1）操作压力：常压（2）操作温度 : 20℃3.填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。
4．工作日每年300天，每天24小时连续运行。
5．厂址厂址兰州地区6．设计内容（1）吸收塔的物料衡算；（2）吸收塔的工艺尺寸计算；（3）填料层压降的计算；（4）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸的计算；（6）绘制生产工艺流程图；（7）绘制吸收塔设计条件图；（8）绘制液体分布器施工图（可根据实际情况选作）；（9）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
7．设计基础数据20℃下氨在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3.kPa)。
目录一、文献综述填料塔洗涤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。
本文简述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。
（一）引言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。
从塔填料、塔内件以及工艺流程,特别是塔填料三方面对填料塔技术的现状与发展趋势作了介绍,说明了塔填料及塔内件在填料塔技术中的重要性。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：（1）生产能力大；（2）分离效率高；（3）压降小；（4）操作弹性大；（5）持液量小。
聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能差。
研究表明，聚丙烯填料的有效润湿面积仅为同类规格陶瓷填料的40% ，由于聚丙烯填料表面润湿性能差，故传质效率较低，使应用受到一定的限制.为此，对聚丙烯填料表面进行处理，以提高其润湿及传质性能的研究日益受到人们的重视. 近年来，国内外一些学者做了该方面的研究工作，研究结果表明，聚丙烯填料经表面处理后，润湿及传质性能得到了较大的提高。
化工机械基础填料塔设计
化工机械基础填料塔设计填料塔是化工装置中常用的一种塔式设备，用于进行物质传递和化学反应。
其基本结构包括主体塔体和填料层。
填料层是填充在塔体内的，用于增加有效接触面积，提高物质的传质效果。
本文将以化工机械基础填料塔设计为主题，介绍填料塔的设计原理、基本参数和设计过程。
一、设计原理填料塔的设计原理是通过填充物料的大表面积和较小的孔隙，使液体和气体相接触，有利于物质的传质和反应。
填料塔的设计要满足以下基本原理：1.塔底到塔顶的液体高度差应保证液体在塔体内的留存时间，以便完成化学反应。
2.塔底至塔顶的气体流速要满足传质与反应的需要，通常气速不宜超过液速。
3.塔底液体的引入和塔顶气体的排出要保证均匀分布，减小液体横向流动和气体穿透。
4.填料的选择和填充密度要保证塔内物质的充分接触和扩散。
二、基本参数填料塔的设计需要考虑以下几个基本参数：1.塔体高度：根据填料特性和传质反应要求确定，一般不超过50米。
2.塔体直径：根据其高度和填料性能确定，常采用塔底直径约为塔高的1/8或1/10。
3.填料类型和填充密度：根据物质传质和反应的需要选择填料类型和填充密度。
填料一般是球形、片状或丝状，填充密度应保证填料间有充分的间隙。
4.液位控制：根据反应的需要和塔内液体高度的变化确定液位控制系统。
5.气体进出口：根据传质和反应要求设计进出口位置和尺寸，保证气体均匀分布和流速适宜。
三、设计过程填料塔的设计过程包括以下几个步骤：1.确定填料类型和填充密度：根据传质反应的需要选择合适的填料类型和填充密度，填料的表面积越大、孔隙越多，则传质效果越好。
2.计算填料体积：根据填料种类、填充密度和塔体直径计算填料的体积，一般使用公式V=πD^2H/4，其中V为填料体积，D为塔体直径，H为塔体高度。
3.确定液体高度和液位控制：根据反应的需要和物料的流动性质确定液体的高度范围，并设计液位控制系统，保证液位的稳定。
4.设计气体进出口：根据填料塔的传质需求和反应类型设计合理的气体进出口位置和尺寸。
填料塔设计—机械设计资料
目录第一章前言 (2)1.1 塔设备设计简介 (2)1.2 填料塔结构简介 (2)第二章设计方案的确定 (3)2.1 装置流程的确定 (3)2.2 吸收剂的选择 (3)2.3 填料的选择 (3)2.4 材料选择 (3)第三章工艺参数 (4)第四章机械设计 (5)4.1 塔体厚度计算 (5)4.2 封头厚度计算 (5)4.3 填料塔的载荷分析及强度校核 (5)4.4 塔体的水压试验 (6)4.4.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (6)4.4.2 水压试验时应力校核 (7)第五章零部件选型 (8)5.1 人孔 (8)5.2 法兰 (8)5.3 除雾沫器 (8)5.4 填料支撑板 (8)第六章总结 (9)参考文献 (10)第一章前言1.1塔设备设计简介塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。
塔设备的设计主要包括填料的选择、塔径的计算、填料层总高度的计算、压力降的计算、结构设计、机械设计等方面。
其中塔设备的机械设计为本设计的主要部分，包括设计计算塔体壁厚，考虑操作压力、内件及物料重力、荷载等条件，进行塔体应力校核，水压试验等。
本设计选用填料塔为设计对象，在操作压力为101.3kpa，温度为20摄氏度时，完成填料塔的机械设计。
1.2填料塔结构简介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。
填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。
液体从塔顶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，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。
填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。
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，所以它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。
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填料塔设计
1.3 设计依据1.3.1 设计数据依据本设计题目为煤气流解吸30m³/h剩余氨水的施工设计。
3.设备选型与计算3.1 概述3.2 物料衡算3.2.1 填料的选择暂时选塑料鲍尔环填料25*25*1.8（乱堆），材质为聚丙烯（PP）。
比表面积为194m-1湿填料因子为280m-13.2.2 生产条件及物性参数液体体积流量：L V=30m3/h 液体质量流量：Lm=30×986=2.958×104kg/h 气液比：550:1气体体积流量：G V=16500m3/h 气体质量流量：G m=16500×0.45=7425kg/h 进水温度：800C ？？出水温度：400C？？终冷段煤气温度：20—24℃进气温度：40—50℃取45 ℃出气温度：？？塔内平均温度：60？？煤气密度：ρG =0.45Kg/m3黏度μG=2.5×10-5Pa.s剩余氨水密度：ρL=986kg/m3黏度μL=1.916m Pa.s初定解吸效率：η=93%废水中氨氮含量：X1=4300g/m3解吸后氨氮含量：X2=300g/m3初始煤气氨氮含量：Y2=0.045—0.065g/m3，含量极小，可近似为0解吸后煤气氨氮含量：Y1=7.27 g/m33.2.3 物料衡算Ⅰ.由G（Y1-Y2）=L(X1-X2)得Y1=7.27g/m3填料塔工艺尺寸的计算与校核1．塔径的计算与校核（1） 泛点气速u F 的确定FP=21)(LG mG Lm ρρ=2198645.0742529580⎪⎭⎫ ⎝⎛=0.085 由[9]中图11-27 埃克特泛点和压降的通用关联图查得：Y F =0.150 又知Y F =LLG F g u ρμφρ2.02=0.150得 u F =3.180 m/s(2)塔径计算假定液泛分率为0.55，则u=0.55u F =0.55×3.180=1.749m/sV S =16500/3600 =4.583m 3/suπ4Vs D =得D=1.827m,圆整到1.8m ，也就是D=1.8m=1800mm 核算填料塔径与填料的直径比为：872251800>==pd D（故液体在填料内分布良好） 实际操作气速：sm DVs u /802.1785.02==以实际气速算得Y F =0.150×1.8022÷3.1802=0.048 在[9]中图11-27查得：每米填料的压力降△p/z=400Pa/m<1000 Pa/m 由此完成流动阻力校核(3)泛点率校核Fu u =180.3802.1=0.57在0.5到0.8之间，符合条件。
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6 填料塔的结构设计I. 塔径计算计算公式： D =① 塔填料选择须知：相对处理能力：拉西环<矩鞍<鲍尔环<阶梯环<环鞍(填料尺寸相同，压降相同)对于规整填料，分离能力：丝网类填料>板波纹类填料，板波纹填料较丝网类有较大的处理量和较小的压降。
250Y ——250指的是填料的比表面积，Y 指的是波纹倾角为45o ,X Y 指的是波纹倾角为30o填料选择的三步骤：选材质→选类型→选尺寸(径比应保持不低于某一下限值，以防止产生较大的壁效应，造成塔的分离效率下降。
)选尺寸说明：填料尺寸大，成本低，处理量大，但效率低。
一般大塔常使用50mm 的填料。
塔径/mm 填料尺寸/mm D<300 20~25 300<D<900 25~38D>90050~80② 计算方法泛点气速法 ----散堆填料(0.5~0.8) f u u =a. Eckert 关联图法20.50.2f u ()() Y=G G L V L LW X W g ρφϕρμρρ=由X 值和泛点压降线查取Y 值进而求得液泛气速 b. Bain-Hougen 泛点关联式20.20.250.125f 3u log[] 1.75()() G G L LL V LW A g W ρραμερρ=- 填料特性：比表面积、空隙率、泛点压降因子 ---规整填料a. Bain-Hougen 泛点关联式20.20.250.125f 3u log[] 1.75()() G G L L L V LW A g W ρραμερρ=- 250Y 金属板波纹填料:A=0.297，CY 型丝网填料:A=0.30 b. 泛点压降法Kister and Gill 等压降曲线(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265)泛点压降与填料因子间的关系：0.7/40.9p Z Fp∆= Pa/m; Fp —填料因子等压降曲线: 0.50.50.50.05p u ()() Y=() F ()0.277G G L V L L G W X W ρρμρρρρ=- 气相负荷因子法——用于规整填料塔的计算0.5[/()]S G L G C u ρρρ=-max 0.8 S S C C =0.5max =f() ( )G L S G LW C W ρψψρ=填料手册中给出Csmax 与ψ(流动参数)的关系图。
③ 校核---散装填料：a. 径比D/dp 为保证填料润湿均匀，应使径比在10以上，径比过小，液本沿填料下流时常会出现壁流现象。
拉西环：D/dp>20；鲍尔环：D/dp>10；鞍形填料：D/dp>15。
b. 泛点率u/uf ∈(0.5~0.8) 保证塔在操作中不发生液泛c ．喷淋密度>最小喷淋密度 保证填料充分润湿。
若喷淋密度过小，可增加吸收剂用量，或采用液体再循环以加大液体流量，或在许可范围内减小塔径，或适当增加填料层高度予以补偿。
d. 每米填料层压降 为使填料塔性能良好的工况下操作，每米填料层的压降不能太大，一般正常压降/147~490 Pa p Z ∆=,真空操作下/78.45 Pa p Z ∆≤---规整填料注意：计算出的塔径D 值，应按压力容器公称直径标准进行圆整，以符合设备的加工要求及设备定型，便于设备的设计加工。
根据国内压力容器公称直径标准(JB-1153-71)，直径在1m 以下，间隔为100mm （必要时D 在700mm 以下可50mm 为间隔)；直径在1m 以上，间隔为200mm （必要时D 在2m 以下可用100mm 为间隔）（李功祥，陈兰英.常用化工单元设备设计.广州：华南理工大学出版社.)④ 所需物性数据物性数据：气体混合物的密度、液体混合物的密度、液体混合物的粘度、表面张力 计算式：气体混合物 G pMRTρ= 液体混合物：1iLiw ρρ=∑wi ——组分i 的质量分数互溶液体混合物的粘度：1/31/3m iix μμ=∑含水溶液的表面张力：1/41/41m S W W S O Oσϕσϕσ=+ 式中：/ / SW SW W S SO SO O S x V V x V V ϕϕ== 计算精馏段塔径时物性数据的处理：a. 以上方程所用物性数据近似按塔顶第一板处理. 如11G pM RT ρ=b. 以上方程中所用物性数据均取塔顶第一板与加料板物性数据的平均值 计算提馏段塔径时物性数据的处理：a. 以上方程所用物性数据近似按加料板处理.b. 以上方程中所用物性数据均取加料板与塔釜物性数据的平均值II 填料层高度计算---理论板当量高度(HETP)法 (精馏塔采用)理论板当量高度的值与填料塔内的物系性质、气液流动状态、填料的特性等多种因素有关，一般源于实测数据或由经验关联式进行估算。
在实际设计缺乏可靠数据时，也可取文献(匡国柱.化工单元过程与设备课程设计.北京：化学工业出版社.2002,264-265)P273页所列数据作参考。
填料尺寸/mm 25 3850等板高度/mm矩鞍环 430 550 750 鲍尔环 420 540 710 阶梯环环鞍430 530 650以上关于HETP 的取法是基于一种认识，即填料塔的分离效率与被分离物系的物理性质无关或影响很小，显然这与实际情况相比，有时会出现较大的偏差，故在设计时应特别给予注意。
精馏段 RRN Z H E T PN N T S M=⨯= NTSM ——与1m 填料分离能力相当的塔板数HETP ——与1层理论板分离能力相当的填料层高度 精馏段总压降 (/)p Z p Z ∆=⨯∆ 式中： /p Z ∆——每米填料层压降提馏段的计算方法与精馏段相同。
---填料层的分段目的：使填料层内气液两相处于良好的分布状态。
一般情况：每经过10块理论板的当量高度设置一个液体收集装置，并进行液体的再分布。
规整填料的分段：填料种类 孔板波纹250Y 丝网波纹500(BX) 丝网波纹700(CY)每段填料最大高度/m≤6≤3≤1.5提醒：为了保证工程上的可靠性，计算出的填料层高度还应加上20%左右的裕度。
III. 塔高塔高=填料层高度+附属部件的高度+塔顶空间+塔底空间IV . 填料塔流体力学参数计算a.填料塔压力降123p p p p ∆=∆+∆+∆1p ∆——气体进出口压力降；2p ∆——填料层的压力降；3p ∆——其他塔内件的压力降.b.泛点率c.气体动能因子 F =7 附属内件的选型包括液体初始分布器、填料压紧装置、填料支撑装置、液体再分布器、气体入塔分布器8 塔附属高度塔附属高度包括：塔的上部空间高度、安装液体分布器和再分布器(包括液体收集器)的所需空间高度、塔釜高度及支座高度。
① 塔的上部空间高度塔的上部空间高度的作用：在塔填料层以上，有一足够的空间高度，以使随气流携带的液滴能从气相中分离出来，该高度一般取1.2~1.5m.② 安装液体分布器和再分布器(包括液体收集器)所需空间高度 其高度值依据分布器的形式而定，一般取1~1.5m 的空间高度。
③ 塔釜高度釜液所占高度的计算：依据釜液流量、釜液的停留时间、塔径计算。
例：釜液体积流量为Ls m 3/s, 塔径为D m, 停留时间为t min料液在釜内的停留时间15min ，装填系数取0.5，塔釜高h/塔径D=2:1塔釜液量 1560W s L L =⨯⨯ 塔釜体积 /0.5W W V L = 2232442W d d d V h d πππ==⨯=釜液所占高度 2h d = m液面上方的气液分离高度要求：满足安装塔底气相接管所需空间高度和气液分离所需空间高度。
④ 塔底裙座高度(当用裙式支座时用)：塔底封头至基础环之间的高度8 接管规格的确定包括进料管、回流管、塔顶蒸汽接管、塔釜出料管设计依据: 初设u →d =计u9 冷凝器与再沸器的传热面积的估算冷凝器：根据当地气候条件确定冷却水的温度，选择冷却水的出口温度→计算对数平均推动力→根据冷热流体的流动通道和种类选择总传热系数→/C m A Q K t =∆再沸器：选择蒸汽压力(温度)→计算对数平均推动力(m s W t T t ∆=-)→根据冷热流体的流动通道和种类选择总传热系数→/B m A Q K t =∆10 原料泵的选型 11 绘制精馏塔的装配图 12 撰写设计说明书5.填料塔的设计5.1 设计原则5.1.1 对于一般乱堆填料，压降应小于200～250mm水柱/米填料层,才不会发生液泛。
(1) 对于操作压力降在125～167mm水柱/米填料层的低中压填料塔，应选择压力降在63～83mm水柱/米填料层的填料；(2) 对于吸收和相似体系，应选择压力降在17～63mm水柱/米填料层的填料；(3) 对于常压或加压蒸馏，应选择压力降在42～83mm水柱/米填料层的填料；(4) 对于真空蒸馏，随物系而定，选择压力降在8～21mm水柱/米填料层的填料；(5) 对于泡沫物系，应选择压力降在8～21mm水柱/米填料层的填料；(6) 对于无泡沫物系，处理能力与表面张力无关。
但在有泡沫的条件下，处理能力将受到表面张力显著影响，因而设计必须选用正常无泡沫液体的50%操作压力降；(7) 对于粘度μL < 30cp的液体，粘度处理能力的影响甚微，而对于高粘度的液体，应选择较大的填料以减少压力降。
5.1.2 填料层持液量应小于塔釜持液量的5%，以保证塔效率。
5.1.3 填料塔蒸馏过程中的气液容积比相对于吸收过程要小得多，设计塔径一般小于800mm，填料层高度一般小于6～7米，以保证液体喷淋均匀。
5.1.4 拉西环的“径比”为20～30；鲍尔环等一类环形填料的“径比”为10～15；鞍形填料的“径比”下限为15；当D T ≤ 300mm时，填料公称尺寸20～25mm;当300mm ≤ D T ≤ 900mm时，填料公称尺寸25～38mm；当D T ≥ 900mm时，填料公称尺寸50～80mm。
5.1.6 填料的负荷上限表征了其相对生产能力，一些填料的负荷上下限如下：填料的负荷因子F= W(ρ)也表征了设计气体负荷，某些填料的F S如下：5.1.7 部分填料的等板高度HETP表征了其相对分离效率，部分填料的HETP如下：5.1.8部分填料在相同气速下的相对压降：5.1.9 常用填料的喷淋点密度：当D T≥1200mm时，每230cm2塔截面积内设置一个喷淋点；当D T = 750mm时，每60cm2塔截面积内设置一个喷淋点；当D T = 400mm时，每30cm2塔截面积内设置一个喷淋点。
对于波纹填料，因其效率较高，对液体均布要求苛刻，每20～90cm2塔截面积内设置一个喷淋点。
5.1.10 液体分布装置的安装位置，除喷头结构外，通常高于填料层150～300mm 以上。