填料塔工艺尺寸的计算
塔公称直径与填料尺寸的关系_理论说明
塔公称直径与填料尺寸的关系理论说明1. 引言1.1 概述本文旨在探讨塔公称直径与填料尺寸之间的关系,并对其进行理论说明。
在化工和环境保护等领域,填料塔广泛应用于气体吸收、脱硫和蒸馏等过程中。
而填料的尺寸和塔的直径是两个影响塔性能的重要因素。
研究塔公称直径与填料尺寸之间的关系,有助于优化填料设计和提高工艺效率。
1.2 文章结构本文共分为五个部分,包括引言、塔公称直径与填料尺寸的关系、理论说明、结论和结束语。
下面将逐一介绍每个部分的内容。
1.3 目的本文旨在通过对塔公称直径与填料尺寸之间关系进行理论说明,明确它们之间的联系以及对塔性能的影响。
同时,探讨存在的问题和挑战,并提出未来改进方向。
最后总结研究发现,并展望进一步研究的方向。
以上是“1. 引言”部分内容,请根据需要进行修改完善。
2. 塔公称直径与填料尺寸的关系2.1 塔公称直径的定义与影响因素塔公称直径是指在化工和环保领域中用于描述填料塔尺寸的一个参数。
它通常表示为D,单位为米。
塔公称直径的确定需要考虑多方面因素,包括流体物性、操作条件以及所需分离效果等。
其中,流体物性是影响塔公称直径的重要因素之一。
流体物性如粘度、密度以及相变等会对传质和传热过程产生影响,从而影响到塔的尺寸设计。
另外,操作条件也会对塔公称直径造成影响。
例如,在高压工艺下,由于需要抗压能力较强,所以塔的直径可能较大;而在低压工艺下,则可以选择较小的直径。
除此之外,所需分离效果也是决定塔公称直径大小的一个重要因素。
如果需要实现更高的分离效果,可能需要增加填料高度和表面积,并相应地增加填料层与填料层之间的有效间隙大小。
2.2 填料尺寸对填料性能的影响填料尺寸是指填料的物理特性参数,如直径、高度等。
填料尺寸对填料的性能具有重要影响。
首先,填料尺寸会影响填料的比表面积。
较小的填料尺寸会导致更大的比表面积,从而提供更多的传质界面和反应活性位点,增加了传质和反应过程中的接触机会,提高了塔的分离效果。
填料塔的设计
目录前言世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。
”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。
工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。
因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。
一.设计任务书1.设计目的通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。
培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。
2.设计任务试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂,,气体处理量为1500m3/h,其中含氨%(体积分数),吸收脱除混合气体中的NH3要求吸收率达到99%,相平衡常数m=。
3.设计内容和要求1)研究分析资料。
2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。
3)附属设备的设计等。
4)编写设计计算书。
设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。
要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。
设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。
5)设计图纸。
包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。
应按比例绘制,标出设备、零部件等编号,并附明细表,即按工程制图要求。
图纸幅面、图线等应符合国家标准;图面布置均匀;符合制图规范要求。
6)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二.设计资料1.工艺流程采用填料塔设计,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。
填料塔的计算
一、填料塔的计算(一) 操作条件的确定1.1吸取剂的选择1.2装置流程的确定1.3填料的类型与选择1.4操作温度与压力的确定45℃常压(二)填料吸取塔的工艺尺寸的运算2.1基础物性数据①液相物性数据关于低浓度吸取过程,溶液的物性数据可近似取质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔依照上式运算如下: 混合密度是:1013.865KG/M3 混合粘度0.001288 Pa ·s 暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为 M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m3混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m •h) 查手册得CO2在空气中的扩散系数为 D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h 由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa相平稳常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s•⨯=⨯⨯=-ρ2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)= 0.153403 出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767 进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h该吸取过程为低浓度吸取,平稳关系为直线,最小液气比按下式运算,即2121min /X m Y Y Y )V L(--=关于纯溶剂吸取过程,进塔液组成为X2=02121min /X m Y Y Y )V L(--==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67 L=2.67×275.58=735.7986kmol/h ∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2) ∴X1=0.054581①塔径运算采纳Eckert 通用关联图运算泛点气速 气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h 液相质量流量运算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/h Eckert 通用关联图横坐标为0.011799查埃克特通用关联图得226.02.0=••L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φ s m g u LV F LF /552.21338.112602.99881.9226.0226.02.02.0=⨯⨯⨯⨯⨯==μϕρφρUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s 由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m 泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在承诺范畴内) =3.352964272/ 4.724397=70.9% 填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为 (L W )min =0.08m 3/m ·h 查塑料阶梯环特性数据表得:型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3 U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
填料塔的计算
一、 设计方案的确定 (一) 操作条件的确定1.1吸收剂的选择1.2装置流程的确定1.3填料的类型与选择1.4操作温度与压力的确定45℃ 常压(二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算2.1基础物性数据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质量分数为30%MEA 的物性数据7.熔 根据上式计算如下:混合密度是:1013.865KG/M3混合粘度0.001288 Pa ·s暂取CO2在水中的扩散系数表面张力б=72.6dyn/cm=940896kg/h 3②气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为M vm =y i M i =0.133*44+0.0381*64+0.7162*14+0.00005*96+0.1125*18 =20.347混合气体的平均密度ρvm = =⨯⨯=301314.805.333.101RT PMvm 101.6*20.347/(8.314*323)=0.769kg/m 3混合气体粘度近似取空气粘度,手册28℃空气粘度为μV =1.78×10-5Pa ·s=0.064kg/(m?h)查手册得CO2在空气中的扩散系数为D V =1.8×10-5m 2/s=0.065m 2/h由文献时CO 2在MEA 中的亨利常数:在水中亨利系数E=2.6⨯105kPa 相平衡常数为m=1.25596.101106.25=⨯=P E 溶解度系数为H=)/(1013.218106.22.997345kPa m kmol E M s ∙⨯=⨯⨯=-ρ 2.2物料衡算进塔气相摩尔比为Y1=0.133/(1-0.133)= 0.153403出塔气相摩尔比为Y2= 0.153403×0.05=0.00767进塔惰性气相流量为V=992.1mol/s=275.58kmol/h 该吸收过程为低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比按下式计算,即 2121min /X m Y Y Y )V L (--=对于纯溶剂吸收过程,进塔液组成为X2=0 2121min /X m Y Y Y )V L (--==(0.153403-0.00767)/(0.1534/1.78)=1.78 取操作液气比(?)为L/V=1.5L/V=1.5×1.78=2.67L=2.67×275.58=735.7986kmol/h∵V(Y1-Y2)=L(X1-X2)∴X1=0.054581①塔径计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 W V =13.74kg/s=49464kg/h液相质量流量计算即W L =735.7986×(0.7*18+0.3*54)=21190.99968kg/hEckert 通用关联图横坐标为0.011799 查埃克特通用关联图得226.02.0=∙∙L LV F F g u μρρϕφ(查表相差不多) 查表(散装填料泛点填料因子平均值)得1260-=m F φUf=3.964272m/s取u=0.8u F =0.8×3.352=2.6816m/s由=1.839191m圆整塔径,取D=1.9m泛点率校核 u=s m /12.26.0785.03600/15002=⨯ = 4.724397m/s 100522.212.2⨯=F u u ﹪=84.18%(在允许范围内) = 4.724397=70.9%填料规格校核:82425600>==d D =1900/25=76》8 液体喷淋密度校核,取最小润湿速率为 (L W )min =0.08m 3/m ·h查塑料阶梯环特性数据表得:型号为DN25的阶梯环的比表面积 a t =228 m 2/m 3U min =(L W )min a t =0.08×228=18.24m 3/m 2·h U=min 251.76.0785.02.998/312121U 。
填料塔的计算范文
填料塔的计算范文料塔是一种常见的工程结构,用于储存和输送颗粒状物料。
其设计过程中需要进行一系列计算,以确保料塔具有足够的强度和稳定性,能够安全承载预计的荷载。
本文将介绍料塔的计算方法和步骤,并给出一个具体的例子,展示如何进行料塔的计算。
一、料塔的计算方法和步骤1.确定设计参数:包括预计储存物料的密度、颗粒大小和湿度;预计料塔高度和直径;料塔所处环境的温度、湿度和风速等。
2.计算所需容量:根据预计储存物料的总重量和密度,计算料塔的总容量。
3.确定料塔的结构形式:包括筒形、锥形、碗形等,根据具体情况选择合适的结构形式。
4.计算料塔的自重和荷载:根据料塔的几何形状和预计物料的重量,计算料塔的自重;同时考虑其他荷载,如风荷载、地震荷载等。
5.计算料塔的强度和稳定性:根据材料的弹性模量和抗压强度,计算料塔的强度;同时根据料塔的几何形状和与地面的接触方式,计算料塔的稳定性。
6.进行结构优化:根据计算结果,进行结构优化,满足强度和稳定性的要求;同时尽可能减小材料的使用量和成本。
二、料塔计算范例假设我们需要设计一个筒形料塔,用于储存密度为1.2t/m³的玉米,预计储存量为2000t,料塔的高度为20m,直径为8m。
现在我们按照上述步骤进行料塔的计算。
1.设计参数:玉米的密度为1.2t/m³,预计料塔高度为20m,直径为8m,环境温度为25℃,相对湿度为60%,风速为15m/s。
2.计算所需容量:预计储存量为2000t,根据玉米的密度计算料塔的总容量为2000t/1.2t/m³=1666.7m³。
3.结构形式:选择筒形料塔。
5.强度和稳定性:根据材料的弹性模量和抗压强度,计算料塔的强度;根据料塔的几何形状和与地面的接触方式,计算料塔的稳定性。
6.结构优化:根据计算结果,进行结构优化,满足强度和稳定性的要求,同时尽可能减小材料的使用量和成本。
三、结论料塔的计算是一个复杂而重要的工程问题,涉及材料力学、结构力学、流体力学等多个学科。
填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段塔径的计算1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料,其泛点率的经验值u/u f =~贝恩(Bain )—霍根(Hougen )关联式 ,即:2213lg V F L L u a gρμερ⎡⎤⎛⎫⎛⎫⎢⎥⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 1418V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭ (3-1) 即:112480.23100 1.18363202.59 1.1836lg[()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2Fu ⎛⎫⎛⎫⎛⎫=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭所以:2F u /(100/3)()=UF=3.974574742m/s其中:f u ——泛点气速,m/s;g ——重力加速度,9.81m/s 2 23t m /m α--填料总比表面积,33m /m ε--填料层空隙率33V 998.2/1.1836kg /m l kg m ρρ==液相密度。
气相密度W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=; K=;取u= F u =2.78220m/s0.7631D === (3-2)圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核:260003.31740.7850.83600u ==⨯⨯ m/s3.31740.83463.9746F u u ==则Fuu 在允许范围内 2. 根据填料规格校核:D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核:(1) 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。
(2) 最小润湿速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。
对于直径不超过75mm 的散装填料,可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ (3-3)225358.895710.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ===>=⨯⨯⨯⨯ (3-4) 经过以上校验,填料塔直径设计为D=800mm 合理。
填料塔塔径圆整标准
填料塔塔径圆整标准
填料塔是一种广泛应用于化工、石油、制药等行业的重要设备,用于气液两相间的传质和分离。
在设计填料塔时,塔径的圆整是一个重要的环节,其标准通常包括以下几个方面:
1. 直径整数化:为了方便制造和安装,填料塔的塔径通常取整数,如1000mm、1200mm 等。
这是因为在实际制造过程中,非整数的直径会增加制造成本和难度。
2. 标准直径系列:在化工、石油等行业中,存在一些标准的直径系列,如300mm、400mm、500mm、600mm 等。
这些标准直径系列是经过长期实践和经验总结得出的,具有一定的通用性和合理性。
3. 填料尺寸:填料塔的塔径还需要考虑填料的尺寸,以确保填料能够在塔内自由流动,避免堵塞和积液。
一般来说,填料的尺寸应该小于塔径的1/8 到1/10。
4. 流量和传质要求:塔径的大小还需要根据工艺要求和流量来确定,以确保气液两相能够在塔内充分接触和传质。
同时,塔径的大小也会影响到塔的阻力和分离效率。
5. 安全因素:在确定塔径时,还需要考虑安全因素,如塔内压力、温度、介质等因素,以确保塔的安全运行。
填料塔塔径的圆整标准需要综合考虑多种因素,包括制造、安装、工艺要求、安全等方面。
在实际设计中,需要根据具体情况进行综合分析和决策,以确保填料塔的高效、安全和稳定运行。
化工原理课程设计——水吸收氨气
填料吸收塔设计任务书1 设计题目试设计一座填料吸收塔,采用清水吸收混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为____4300____m3/h,其中含氨为____6%____(体积分数),混合气体的进料温度为25℃。
要求:①塔顶排放气体中含氨低于___0.04%_____(体积分数);2 操作条件2.1 操作压力常压2.2 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 设计内容4.1设计方案的选择及流程说明4.2工艺计算4.3主要设备尺寸计算(1) 塔径的确定(2) 填料层的高度计算(3) 总塔高、总压降及接管尺寸的确定4.4 辅助设备选型与计算4.5 设计结果汇总4.6 设计评述5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1. 设计方案简介 (1)1.1设计方案的确定 (1)1.2填料的选择 (2)2. 工艺计算 (2)2.1 基础物性数据 (2)2.1.1液相物性的数据 (1)2.1.2气相物性的数据 (2)2.1.3气液相平衡数据 (2)2.1.4 物料衡算 (3)2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (3)2.2.1 塔径的计算 (4)2.2.2 填料层高度计算 (5)2.2.3 填料层压降计算 (6)2.2.4 液体分布器简要设计 (7)3. 辅助设备的计算及选型 (8)3.1 填料支承设备 (8)3.2填料压紧装置 (8)3.3液体再分布装置 (8)4. 设计一览表 (9)5. 后记 (10)6. 参考文献 (10)7. 主要符号说明 (10)8. 附图(工艺流程简图、主体设备设计条件图)1..设计方案简介1.1设计方案的确定1.1.1装置流程的确定:用水吸收NH3属高溶解度的吸收过程,为提高传质效率和分离效率,所以,本实验选用逆流吸收流程。
1.1.2吸收剂的选择对填料吸收塔,其吸收装置的流程主要有逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、多塔串联操作和串联-并联混合操作。
填料塔设计详细计算过程
酸盐增加。吸入高浓度二氧化硫,可引起支气管炎、肺炎,严重时可发生肺水肿 及呼吸中枢麻痹。 二氧化硫进入呼吸道后,因其易溶于水,故大部分被阻滞在上呼吸道,在湿 润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐,使刺激作用增强。上呼吸 道的平滑肌因有末梢神经感受器,遇刺激就会产生窄缩反应,使气管和支气管的 管腔缩小,气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用,在一定程度上 可减轻二氧化硫对肺部的刺激。 但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺 部产生刺激作用。 二氧化硫进入血液可引起全身性毒作用,破坏酶的活性,影响糖及蛋白质 的代谢;对肝脏有一定损害。液态二氧化硫可使角膜蛋白质变性引起视力障碍。 二氧化硫与烟尘同时污染大气时,两者有协同作用。因烟尘中含有多种重金属及 其氧化物,能催化二氧化硫形成毒性更强的硫酸雾。因加剧其毒性作用。动物试 验证明,二氧化硫慢性中毒后,机体的免疫受到明显抑制。大量吸入可引起肺水 肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。 急性中毒:轻度中毒时,发生流泪、畏光、咳嗽,咽、喉灼痛等;严重中毒 可在数小时内发生肺水肿; 极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤 或眼接触发生炎症或灼伤。 慢性影响:长期低浓度接触,可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻 炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。少数工人有牙齿酸蚀症。 二氧化硫浓度为 10~15ppm 时, 呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到 抑制。浓度达 20ppm 时,引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为 100ppm 8 小 时,支气管和肺部出现明显的刺激症状,使肺组织受损。浓度达 400ppm 时可使 人产生呼吸困难。 二氧化硫与飘尘一起被吸入,飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带 到肺部使毒性增加 3~4 倍。若飘尘表面吸附金属微粒,在其催化作用下,使二 氧化硫氧化为硫酸雾, 其刺激作用比二氧化硫增强约 1 倍。长期生活在大气污染 的环境中,由于二氧化硫和飘尘的联合作用,可促使肺泡纤维增生。如果增生范 围波及广泛,形成纤维性病变,发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。二氧化硫可 以加强致癌物苯并(α)芘的致癌作用。据动物试验,在二氧化硫和苯并(α)
水吸收氨过程填料吸收塔的设计计算书
36555吨/年水吸收氨填料吸收塔的设计计算书王栋(渭南师范学院化学与生命科学学院 07级应用化学一班)摘要:根据设计任务书,设计了一个年处理量36555吨混合气体的水吸收氨填料吸收塔。
进行了填料的选择与塔的工艺计算与校核。
当填料选用聚丙烯50D阶梯环,填料层高度N为3000mm,塔径为700mm,满足设计要求。
关键词:水吸收氨;填料塔;吸收1填料吸收塔技术的综述1.1 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.1.2 填料塔技术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。
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。
填料塔计算部分
填料吸收塔设计任务书一、设计题目填料吸收塔设计二、设计任务及操作条件1、原料气处理量:5000m3/h。
2、原料气组成:98%空气+2.5%的氨气。
3、操作温度:20℃。
4、氢氟酸回收率:98%。
5、操作压强:常压。
6、吸收剂:清水。
7、填料选择:拉西环。
三、设计内容1.设计方案的确定及流程说明。
2.填料吸收塔的塔径,填料层的高度,填料层的压降的计算。
3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。
4.吸收塔的工艺流程图。
5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录第一章设计方案的简介 (4)第一节塔设备的选型 (4)第二节填料吸收塔方案的确定 (6)第三节吸收剂的选择 (6)第四节操作温度与压力的确定 (7)第二章填料的类型与选择 (7)第一节填料的类型 (7)第二节填料的选择 (9)第三章填料塔工艺尺寸 (10)第一节基础物性数据 (10)第二节物料衡算 (11)第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12)第四节填料层压降的计算 (16)第四章辅助设备的设计与计算 (16)第一节液体分布器的简要设计 (16)第二节支承板的选用 (17)第三节管子、泵及风机的选用 (18)第五章塔体附件设计 (20)第一节塔的支座 (20)第二节其他附件 (20)第一章设计方案的简介第一节塔设备的选型塔设备是化工、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。
根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。
1、板式塔板式塔为逐级接触式气液传质设备,是最常用的气液传质设备之一。
传质机理如下所述:塔内液体依靠重力作用,由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘,然后横向流过塔板,从另一侧的降液管流至下一层塔板。
溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。
气体则在压力差的推动下,自下而上穿过各层塔板的气体通道(泡罩、筛孔或浮阀等),分散成小股气流,鼓泡通过各层塔板的液层。
在塔板上,气液两相密切接触,进行热量和质量的交换。
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
填料塔的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。
填料塔计算部分范文
填料塔计算部分范文填料塔是一种常用的固体分离设备,适用于化工、石油、制药等多个行业。
它的主要功能是通过不同填料层的接触和作用,将气体和液体的混合物分离为洁净的组分。
在填料塔的设计和计算中,需要考虑多个参数和工艺要求,包括填料选择、填料层高度、气体和液体流量等。
下面将详细介绍填料塔计算的相关部分。
首先,填料的选择是填料塔计算的关键步骤之一、填料的种类繁多,包括板式填料、环状填料、网状填料等。
不同的填料具有不同的特性,如表面积、孔隙率、压降等。
在选择填料时,需要考虑操作条件、物料性质和设备成本等因素。
通常情况下,需要选取一种具有较大表面积和孔隙率的填料,以提高分离效果。
其次,填料层高度的计算是填料塔设计的重要部分。
填料层高度一般根据物料质量传递要求、液体停留时间和压降等因素来确定。
物料质量传递要求通常由输入和输出组分的浓度差异来衡量,较大的浓度差异需要更高的填料层高度。
液体停留时间是指液体在填料层中停留的平均时间,通常需要满足物料传递速率和回流比例的要求。
压降是指气体在填料层中通过的单位高度的压力损失,需要在一定范围内控制。
此外,填料塔计算还需要考虑气体和液体的流量。
气体的流量通常以体积流率或质量流率来表示,取决于不同的场景。
液体的流量一般由输入和输出组分的速率来确定。
在计算过程中,需要确保气体和液体能够充分接触和混合,以实现有效的分离效果。
为此,可以采用计算模型或实验数据来进行流量的估算和验证。
综上所述,填料塔计算部分的关键内容包括填料选型、填料层高度的计算、气体和液体流量的确定等。
在计算过程中,需要考虑多个因素和要求,并结合具体的工艺条件和设备特点来进行综合评估。
通过合理的填料塔计算,可以提高设备的性能和效率,实现更好的分离效果。
填料塔等板高度公式修正
在化工工艺中,填料塔是用于气体吸收、分离和干燥等过程的重要设备。
塔内填料提供了巨大的表面积,增加了气体和液体之间的接触机会,从而提高了mass transfer 效率。
塔的高度、填料类型、填料层数以及填料的装填方式等因素都会影响塔的性能。
填料塔的设计计算通常涉及多个参数,包括塔径、填料层高度、气液流速、塔内压降等。
板式塔的设计计算相对简单,通常可以通过塔板效率、塔内压降等参数来确定塔板的高度。
但是,填料塔的设计计算更为复杂,因为它需要考虑填料的特性,如比表面积、形状、大小等。
一般来说,填料塔的塔板高度可以通过下面的公式进行初步估算:
H_塔板= (n * h_填料) / N
其中:
H_塔板是塔板高度
n 是塔板上液体分布的孔隙数
h_填料是填料层的高度
N 是塔板的总数
对于板式塔,通常还需要考虑塔板效率、塔内压降等因素。
板式塔的塔板高度公式可能需要根据实际运行情况进行修正,以确保塔板的性能达到设计要求。
以上公式只是填料塔设计计算的简化模型,实际设计中可能需要考虑更多的因素。
在实际应用中,设计人员通常会根据经验公式、模拟软件或者实验数据来进行更为详细和准确的设计计算。
填料吸收塔课程设计(1)
一设计任务书(一)设计题目过程填料吸收塔的设计:试设计一座填料吸收塔,用于脱除焙烧水吸收SO2炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2,其余为惰性组分,采用清水进行吸收。
混合气体的处理量m3/h 1800含量(体积分数)5%混合气体SO2的回收率不低于97%SO2(二)操作条件(1)操作压力常压混合气体的温度23℃(2)操作温度 20℃(三)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)吸收塔接管尺寸计算;(6)绘制吸收塔设计条件图;(7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。
二设计方案简介2.1方案的确定用水吸收SO属中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收流2不作为产品,故采用纯溶剂。
程。
因用水作为吸收剂,且SO22.2填料的类型和选择的过程,操作温度及操作压力较低,工业上通常选用塑料散对于水吸收SO2装填料。
在塑料散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
和鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计(一)吸收塔的物料衡算;(二)填料塔的工艺尺寸计算;主要包括:塔径,填料层高度,填料层压降;(三)设计液体分布器及辅助设备的选型;(四)绘制有关吸收操作图纸。
三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
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填料塔工艺尺寸的计算 Document number:NOCG-YUNOO-BUYTT-UU986-1986UT
第三节 填料塔工艺尺寸的计算
填料塔工艺尺寸的计算包括塔径的计算、填料能高度的计算及分段
塔径的计算
1. 空塔气速的确定——泛点气速法 对于散装填料,其泛点率的经验值u/u f =~
贝恩(Bain )—霍根(Hougen )关联式 ,即:
2213lg V F L L u a g
ρμερ⎡⎤
⎛⎫⎛⎫⎢⎥
⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎣⎦=A-K 14
18
V L V L w w ρρ⎛⎫⎛⎫ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭ (3-1) 即:1124
8
0.23100 1.18363202.59 1.1836lg[
()1]0.0942 1.759.810.917998.24734.4998.2F
u ⎛⎫⎛⎫⎛⎫
=- ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭⎝⎭
所以:2
F u /(100/3)()=
UF=3.974574742m/s
其中:
f u ——泛点气速,m/s;
g ——重力加速度,9.81m/s 2 W L =㎏/h W V =7056.6kg/h A=; K=;
取u= F u =2.78220m/s
0.7631D =
=
= (3-2)
圆整塔径后 D=0.8m 1. 泛点速率校核:2
6000
3.31740.7850.83600
u =
=⨯⨯ m/s 则
F
u
u 在允许范围内 2. 根据填料规格校核:D/d=800/50=16根据表3-1符合 3. 液体喷淋密度的校核:
(1) 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。
(2) 最小润湿速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。
对于直径不超过75mm 的散装填料,可取最小润湿速率()3min 0.08m /m h w L ⋅为。
()32min min 0.081008/w t U L m m h α==⨯=⋅ (3-3)
22
5358.8957
10.6858min 0.75998.20.7850.8L L w U D ρ=
==>=⨯⨯⨯⨯ (3-4)
经过以上校验,填料塔直径设计为D=800mm 合理。
填料层高度的计算及分段
*110.049850.75320.03755Y mX ==⨯= (3-5)
*220Y mX == (3-6)
3.2.1 传质单元数的计算
用对数平均推动力法求传质单元数
12
OG M
Y Y N Y -=
∆ (3-7) ()*
*1
1
22*11*22
()
ln
M
Y Y Y Y Y Y Y Y Y
---∆=
-- (3-8)
=
0.063830.00063830.03755
0.02627ln
0.0006383
--
=
3.2.2 质单元高度的计算
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算:
()
0.75
0.10.05
2
0.2
2
21exp 1.45/t c l L t L
L V t w l t l L U U U
g ασαρσαασαμρ-⎧⎫⎛⎫⎛⎫⎛⎫⎪
⎪
=--⎨⎬ ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭
⎝⎭⎝⎭⎪
⎪⎩
⎭
(3-9) 即:αw/αt =0.
液体质量通量为:L u =WL/××=10666.5918kg/(㎡?h ) 气体质量通量为: V u =60000×=14045.78025kg/(㎡?h)
气膜吸收系数由下式计算:
()10.7
3
0.237(
)
/V
t V
G v v V t v
U D k D RT
αμραμ⋅⎛⎫
=⋅
⎪⎝⎭
(3-10) =÷×10-5)÷÷
(100×÷÷293) =(㎡h kpa)
液膜吸收数据由下式计算:
2113
23
0.0095L L L L w l L L L U g K D μμαμρρ-
⎛⎫⎛⎫⎛⎫
⋅= ⎪ ⎪ ⎪⎝⎭⎝⎭
⎝⎭ (3-11)
=0.566130072m/h 因为 1.45ψ=
1.1G G W K K ααϕ== (3-12)
=(m3 h kpa)
0.4L L W K K ααϕ= =×100×× (3-13)
=h 因为:F
u u =
所以需要用以下式进行校正:
1.4
'
19.50.5G G F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
(3-14)
=[1+-] = kmol/(m3 h kpa)
2.2'
1 2.60.5l L F u k k u αα⎡⎤⎛⎫⎢⎥⋅=+-⋅ ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦
(3-15)
=[1+ -] =h
''
111
G G L K K HK ααα
=
+ (3-16)
=1÷(1÷+1÷÷
= kmol/(m3 h kpa)
OG Y G V V H K K P αα=
=
Ω
Ω
(3-17)
=÷÷÷÷ =0.491182 m
OG OG Z H N = (3-18)
=×=4.501360m,得
'Z =×=6.30m
3.2.3 填料层的分段
对于鲍尔环散装填料的分段高度推荐值为h/D=5~10。
h=5×800~10×800=4~8 m
计算得填料层高度为7000mm ,,故不需分段
填料层压降的计算
取 Eckert (通用压降关联图);将操作气速'u (=2.8886m/s) 代替纵坐标中的F u 查表,DG50mm 塑料鲍尔环的压降填料因子φ=125代替纵坐标中的.
则纵标值为:
2
.02L
L
V P g u μρρϕφ••= (3-19) 横坐标为:
0.5
V L V L W W ρρ⎛⎫
= ⎪⎝⎭
0.5
5358.89572 1.17617056.6998.2⎛⎫ ⎪⎝⎭
=
(3-20)
查图得
P
Z
∆=∆ 981Pa/m (3-21) 全塔填料层压降 P ∆=981×7=6867 Pa
至此,吸收塔的物科衡算、塔径、填料层高度及填料层压降均已算出。
第四节 填料塔内件的类型及设计
塔内件类型
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。
塔内件的设计
4.2.1 液体分布器设计的基本要求:
(1)液体分布均匀
(2)操作弹性大
(3)自由截面积大
(4)其他
4.2.2 液体分布器布液能力的计算
(1)重力型液体分布器布液能力计算
(2)压力型液体分布器布液能力计算
注:(1)本设计任务液相负荷不大,可选用排管式液体分布器;且填料层不高,可不设液体再分布器。
(2)塔径及液体负荷不大,可采用较简单的栅板型支承板及压板。
其它塔附件及气液出口装置计算与选择此处从略。
注:
1填料塔设计结果一览表
塔径0.8m
填料层高度7m
填料规格50mm鲍尔环
操作液气比倍最小液气比
校正液体流速s
压降6867 Pa
惰性气体流量h
2 填料塔设计数据一览
附件一:塔设备流程图附件二:塔设备设计图。