填料吸收塔课程设计演示精品PPT课件
填料吸收塔设计(附图)
填料吸收塔课程设计说明书专 业 化 学 制 药 班 级 制药061班 姓 名 X X X 班 级 序 号 49 指 导 老 师 X X 日 期 2008 – 5 – 18成 绩Xuzhou College of Industrial Technology目录前言 (2)水吸收丙酮填料塔设计 (2)一任务及操作条件 (2)二吸收工艺流程的确定 (2)三物料计算 (3)四热量衡算 (4)五气液平衡曲线 (5)六吸收剂(水)的用量Ls (5)七塔底吸收液浓度X1 (6)八操作线 (6)九塔径计算 (6)十填料层高度计算 (9)十一填科层压降计算 (13)十二填料吸收塔的附属设备 (13)十三课程设计总结 (15)十四主要符号说明 (16)十五参考文献 (17)十六附图 (18)前言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
填料塔由填料、塔内件及筒体构成。
填料分规整填料和散装填料两大类。
塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
水吸收丙酮填料塔设计一任务及操作条件①混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：12493/m h。
②进塔混合气含丙酮 2.34％(体积分数)；相对湿度:70％；温度:35℃；③进塔吸收剂(清水)的温度25℃；④丙酮回收率：90％；⑤操作压力为常压。
《填料吸收塔》课件
定期对填料吸收塔进行检查，包 括塔体、填料、管道等部位，确
保无损坏和堵塞。
清洗与更换填料
根据需要，定期清洗填料并更换损 坏或流失的填料，保持填料吸收塔 的性能。
保养润滑
定期对填料吸收塔的轴承、链条等 运动部件进行润滑保养，保证正常 运行。
05
填料吸收塔的案例分析
BIG DATA EMPOWERS TO CREATE A NEW
ERA
某化工厂的填料吸收塔设计
总结词
工艺流程优化
详细描述
该化工厂的填料吸收塔设计重点考虑了工艺流程的优化，通过合理的塔内件配 置和填料类型选择，实现了高效的气液传质和分离效果，降低了能耗和物耗。
Hale Waihona Puke 某炼油厂的填料吸收塔应用总结词：尾气处理
详细描述：该炼油厂的填料吸收塔主要用于尾气处理，通过吸收剂的循环利用，有效脱除了尾气中的有害气体，降低了对环 境的污染，同时提高了资源利用率。
液体分布
液体在填料吸收塔的入口处均匀 分布，确保与气体的良好接触。
传质过程
气体通过填料层时，与液体发生 传质过程，实现气体的吸收。
液体收集
吸收后的液体在塔底集液区汇集 ，再循环使用。
填料吸收塔的效率影响因素
液体流量
液体流量的大小直接影 响填料吸收塔的处理能
力和效率。
气体流量
气体流量对塔内气液接 触和传质过程有重要影
填料层高度应根据工艺要求、气体流量、填料特性等因素综合考虑，通过实验确 定最佳高度。
填料吸收塔的流体力学设计
流体力学设计应考虑气体的流动特性和传质效率。气体的流 动特性与塔内流体的流速、压强、温度等因素有关，传质效 率与气体的流量、填料的比表面积、润湿性能等因素有关。
填料塔PPT课件
现象，容易产生沟流。
强度差，易破碎。应用
较少。
20
❖ ⑤矩鞍型(intolox
saddle)：矩鞍形填料
结构不对称，堆积时
不重叠，均匀性更高。
该填料气流阻力小，
处理能ห้องสมุดไป่ตู้大，性能虽
不如鲍尔环好，但构
造简单，是一种性能
优良的填料。
21
❖ ⑥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。
❖ 一般采用金属材质，机 械强度高。
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❖ ⑦球型：球体为空心，气体和液体从其内 部经过。由于球体结构的对称性，填料装 填密度均匀，不易产生空穴和架桥，故气 液分散性能好。
❖ 常采用塑料材质。一般用于特定场合，工 程上应用较少。
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❖ ⑧格栅填料：以条状单 元体经一定规则组合而 成，其结构随条状单元 体的形式和组合规则而 变，具有多种结构形式。 特点是比表面积较低， 主要用于低压降、大负 荷、防堵的场合。
16
❖ 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。其改进为阶梯形鲍尔环，圆 筒部分的一端制成喇叭口形状。这样填料间 呈现点接触，床层均匀且空隙率大，与鲍尔 环相比气体阻力减少25%，生产能力提高 10%。
17
❖ ③阶梯环：鲍尔环基础上改 造得出的。环壁上开有窗孔， 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。
6
❖ 当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，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。
关于填料吸收塔的计算PPT演示课件
查图5-21得： 查表5-11得：
F 2F
g
V L
0.2 L
0.023
F 170 m1
取 u 0.7uF 0.7 1.027 0.719 m / s
9
1.2 塔径的计算及校核
塔径的计算：
D 4Vs 4 2400/ 3600 1.087m
3.14 0.719
塔径的圆整：
单位：mm
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（2）填料规格校核
D 1200 31.58 8 d 38
填料种类 拉西环 鞍环 鲍尔环 阶梯环 环矩鞍
D/d的推荐值 ≥20~30 ≥15 ≥10~15 ＞8 ＞8
12
（3）液体喷淋密度校核
填料塔的液体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
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： L 72.6dyn / cm 940896 kg / h2
1.257kg / m3
⑶ 混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得20℃空气
的粘度为： v 1.81 105 Pa s 0.065kg /(m h)
⑷ 查手册得SO2在空气中的扩散系数为：
DV 0.108 cm2 / s 0.039 m2 / h
2
3. 气液相平衡数据
⑴ 由手册查得：常压下20℃时SO2在水中的亨利系数：
0.0011
6
1. 填料塔塔径的计算
过程设备设计课程设计(填料吸收塔)
第一章塔内件的选型 (2)1.2 液体分布器的选型 (3)1.3 液体再分布器 --—升气管式液体再分布器 (5)1.4 填料支承装置 --- 驼峰支撑 (6)1.6气体和液体的进出口装置设计........................................................................1.6.1 气体和液体的进出口直径的计算........................................................1.7 接管法兰尺寸...................................................................................................1.8塔体人孔设置及选型........................................................................................1.9裙座的选择........................................................................................................1.11 开孔补强.........................................................................................................1.11.1接管补强...............................................................................................1.11.2人孔补强............................................................................................... 第二章填料塔的机械设计............................................................................................2.1 填料塔机械设计简介.......................................................................................2.2塔机械性能设计基本参数................................................................................2.2.1 塔设计地区状况....................................................................................2.2.2 塔的设计参数......................................................................................2.2.3 塔的危险截面的确定............................................................................2.3按设计压力计算塔体和封头的壁厚................................................................2.4设备质量载荷的计算........................................................................................m .......................................................................2.4.1 塔壳体和裙座质量01m .............................................................................2.4.2 塔内填料的质量022.4.3 平台扶梯的质量m .............................................................................032.3.4 操作时物料的质量m .........................................................................042.4.4 塔附件的质量........................................................................................2.4.5 塔设备各种质量....................................................................................2.5风载荷与风弯矩的计算....................................................................................2.4.1 塔设备的分段........................................................................................2.4.2 各段的风载荷........................................................................................2.5.3 危险截面风弯矩M.............................................................................w2.6 危险截面的地震载荷M................................................................................E2.7各项载荷引起的轴向应力................................................................................σ............................................................2.7.1设计压力引起的轴向拉应力1σ............................................................2.7.2操作质量引起的轴向压应力2σ................................................................2.7.3最大弯矩引起的轴向应力32.8塔体和裙座强度与稳定性校核........................................................................2.9吊装时应力校核................................................................................................2.10基础环设计......................................................................................................2.11基础环的厚度计算..........................................................................................2.12 地脚螺栓选取.................................................................................................第四章塔内件的选型4.1 除雾沫装置的选择 --—全径型丝网除沫器图4-1: 径型丝网除沫器1.标准 HG/T 216182.型号 HG/T 21618 丝网除沫器X1600-150 SP 321/3213.技术要求：1.网块采用气液过滤网平铺成型，平铺时应交叉叠放，一般交叉角为120º。
填料吸收塔课程设计PPT课件
拉西环
鲍尔环
弧鞍形填料 矩鞍形填料
阶梯环
金属鞍环
θ网环
第十五页，课件共85页。
波纹填料结构
拉西环
鲍尔环
阶梯环
第十六页，课件共85页。
环
按填料结构及其使用方式可以分为散堆填料和规整填料。
规 格栅填料 整 填 波纹填料 料
脉冲填料
拉西环
第二十九页，课件共85页。
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：
⑷
L 72.6dyn
SO2在水中的扩散系数：
9.填料塔内件的计算
王树楹主编.现代填料塔技术指南.北京：中国石化出版社，1998：163-201.
10.填料塔结构的设计
刘雪暖，汤景凝主编.化工原理课程设计.山东：石油大学出版社，2001：
92-106.
11.筒体和封头的设计
魏崇光，郑晓梅主编.化工工程制图（化工制图）.北京：化学工业出版社， 1994：183-196.
第九页，课件共85页。
用例题说明计算过程
例：矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填 料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO2。入 塔的炉气流量为2400m3/h，其中SO2的摩尔分率 为0.05，要求SO2的吸收率为95%。吸收塔常压操 作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变， 可近似取为清水的温度。
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
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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
填料吸收塔课程设计85页PPT
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
填料吸收塔课程设计
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力是一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
填料吸收塔课程设计
过程进行中温度的 变化情况
等温吸收 非等温吸收
我们的设计任务均为单组分、等温的物理吸收过程
10 气体出口装置 9 液体进口装置 8 液体分布装置 7 填料压紧装置 6 填料 5 塔体 4 液体再分布器 3 填料支承板 2 液体出口装置 1 气体进口
编号 名 称
一般设计过程和步骤
⑴ 吸收剂的选择 ⑵ 决定操作温度和压力 ⑶ 确定气液平衡关系； ⑷ 选择液气比和确定流程； ⑸ 选择填料 ⑹ 计算塔径和填料层高度； ⑺ 压力损失计算； ⑻塔内辅助装置的选择和计算；
⑴ 密度： L 998 .2kg / m3
⑵ 粘度： L 0.01Pa s 3.6kg /(m h) ⑶ 表面张力： L 72.6dyn / cm 940896 kg / h2
⑷ SO2在水中的扩散系数：
DL 1.47 105cm2 / s 5.29 106 m2 / h
匡国柱，史启才主编.化工单元过程及设备 课程设计.北京：化学工业出版社，2001
1.填料支承结构的设计
涂伟平，陈佩珍，程达芬编.化工过程及设备设计.北京：化学工业出 版社，2000：103-106.
2 .填料塔附属设备的设计
E.E.路德维希编.化工装置实用工艺设计（第2卷）.北京：化学工业 出版社，2000：321-329.
金属鲍尔环填料、塑料鲍尔环填料、改 型鲍尔环填料 金属填料、塑料阶梯环 弧鞍填料 瓷质、聚丙烯矩鞍填料 金属环矩鞍填料 聚丙何特性
⑴ 比表面积
单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以 a 表示，其单 位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积 愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。
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匡国柱，史启才主编.化工单元过程及设备过程设计.北京：化学工业 出版社：249-299.
9.填料塔内件的计算
王树楹主编.现代填料塔技术指南.北京：中国石化出版社，1998： 163-201.
10.填料塔结构的设计
刘雪暖，汤景凝主编.化工原理课程设计.山东：石油大学出版社， 2001：92-106.
5.容器法兰的选择
董达勤主编.化工设备机械基础（二版）.北京：化学工业出版社， 1994：324-325
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6.填料塔附属设备的设计
汤金石主编.化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，1990：225233.
7.扩散系数的计算
刘光启，马连湘，邢志有主编.化工物性算图手册.北京：化学工业出 版社，2002：694-695，712
填料吸收塔课程设计
第一节 概述 第二节 设计计算过程 第三节 注意事项
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第一节 概述
填料吸收塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一。它具有 结构简单、便于用耐腐蚀材料制造以及压降小等优点，采用新 型高效填料可以获得很好的经济效果，常用于吸收、精馏等分 离过程。本讲以填料吸收塔为例，介绍其设计方法。
过程进行中温度的 变化情况
等温吸收 非等温吸收
我们的设计任务均为单组分、等温的物理吸收过程
3
10 气体出口装置 9 液体进口装置 8 液体分布装置 7 填料压紧装置 6 填料 5 塔体 4 液体再分布器 3 填料支承板 2 液体出口装置 1 气体进口
编号
名称
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一般设计过程和步骤
⑴ 吸收剂的选择 ⑵ 决定操作温度和压力 ⑶ 确定气液平衡关系； ⑷ 选择液气比和确定流程； ⑸ 选择填料 ⑹ 计算塔径和填料层高度； ⑺ 压力损失计算； ⑻塔内辅助装置的选择和计算；
3.制图标准
魏崇光，郑晓梅主编.化工工程制图（化工制图）.北京：化学工业出 版社，1994：10-14，66-71.
刘雪暖，汤景凝主编.化工原理课程设计.山东：石油大学出版社， 2001：112-121.
4.丙酮-水相平衡常数
汤金石主编.化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，1990：210.
⑵ 空隙率
单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单
位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的 能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又 一重要指标。
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1.填料的几何特性
⑶ 填料因子
填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a/ 3，称为 填料因子，以 表示，其单位为1/m。填料因子分为干 填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的 a/3 称
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一、设计流程的确定
根据气、液两相流动方向的不同，分为逆流操 作和并流操作两类，工业上常采用逆流操作。
除了少数情况只需单独进行吸收外，一般需对 吸收后的溶液继以脱吸，使溶剂再生，循环使 用。因此，除了吸收塔以外，还需与其他设备 一道组成一个完整的吸收-脱吸流程。
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洗油脱除煤气中粗苯流程简图
金属鲍尔环填料、塑料鲍尔环填料、改 型鲍尔环填料 金属填料、塑料阶梯环 弧鞍填料 瓷质、聚丙烯矩鞍填料 金属环矩鞍填料 聚丙烯浮球填料、多面空心填料
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1.填料的几何特性
⑴ 比表面积
单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以 a 表示，其单 位为m2/m3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积 愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。
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吸收塔过程的原则流程
1-吸收塔；2-富液泵；3-贫液泵；4-解吸塔 13
小结
⑴ 根据题目条件，采用清水做吸收剂 ⑵ 为提高传质效率，选用逆流吸收 ⑶ 采用单塔吸收、部分溶剂循环的吸收流程
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二、填料的选择
长期的研究，开发出许多性能优良的填料，如图是几种填料的 形状。
拉西环
鲍尔环
弧鞍形填料 矩鞍形填料
阶梯环
金属鞍环
θ网环
波纹填料结构
15
拉西环 阶梯环
鲍尔环
环
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按填料结构及其使用方式可以分为散堆填料和规整填料。
规 格栅填料 整 填 波纹填料 料
脉冲填料
拉西环
鲍尔环 散 堆 阶梯环 填 弧鞍填料 料 矩鞍填料
环矩鞍填料
球形填料
格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝 格栅填料等
金属丝网波纹填料、金属孔板波纹填料、 金属压延孔板波纹填料 脉冲填料 拉西环填料
为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体润
湿后，填料表面覆盖了一层液膜，a和 均发生相应的变 化，此时的a/ 3 称为湿填料因子，它表示填料的流体 力学性能，值越小，表明流动阻力越小。
5
第二节 设计计算过程
一、吸收流程的确定 二、填料的选择 三、基础物性数据整理 四、物料衡算 五、填料塔的工艺尺寸的计算 六、填料层压降计算 七、塔内辅助装置的选择和计算
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参考资料
贾绍义，柴诚敬主编.化工原理课程设计 （化工传递与单元操作课程设计）.天津： 天津大学出版社，2002
在设计吸收装置时，必须事先规定或已知：
⑴ 在单位时间所应处理的气体总量； ⑵ 气体组成； ⑶ 被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度； ⑷ 所使用的吸收液； ⑸ 操作温度和压力。
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吸收的分类
溶质与溶剂是否发 生显著的化学反应
化学吸收 物理吸收
吸收
混合气体进入液相 的组分
单组分吸收 多组分吸收
匡国柱，史启才主编.化工单元过程及设备 课程设计.北京：化学工业出版社，2001
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1.填料支承结构的设计
涂伟平，陈佩珍，程达芬编.化工过程及设备设计.北京：化学工业出 版社，2000：103-106.
2 .填料塔附属设备的设计
E.E.路德维希编.化工装置实用工艺设计（第2卷）.北京：化学工业 出版社，2000：321-329.
11.筒体和封头的设计
魏崇光，郑晓梅主编.化工工程制图（化工制图）.北京：化学工业出 版社，1994：183-196.
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用例题说明计算过程
例：矿石焙烧炉送出的气体ห้องสมุดไป่ตู้却到25℃后送入 填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO2。 入塔的炉气流量为2400m3/h，其中SO2的摩尔 分率为0.05，要求SO2的吸收率为95%。吸收塔 常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基 本不变，可近似取为清水的温度。