填料塔的设计

目录

一．设计任务书 (2)

1.设计目的 (2)

2.设计任务 (2)

3.设计容和要求 (2)

二．设计资料 (3)

1.工艺流程 (3)

2.进气参数 (3)

3.吸收液参数 (3)

4.操作条件 (3)

5.填料性能 (4)

三．设计计算书 (5)

1．填料塔主体的计算 (5)

1.1吸收剂用量的计算 (5)

1.2塔径的计算 (6)

1.3填料层高度的计算 (8)

1.4.填料塔压降的计算 (12)

2.填料塔附属结构的类型与设计 (13)

2.1支承板 (13)

2.2填料压紧装置 (13)

2.3液体分布器装置 (13)

2.4除雾装置 (14)

2.5气体分布装置 (14)

2.6排液装置 (15)

2.7防腐蚀设计 (15)

2.8气体进料管 (15)

2.9液体进料管： (16)

2.10封头的选择 (16)

2.11总塔高计算 (16)

3.填料塔设计参数汇总 (18)

四．填料塔装配图（见附录） (19)

五．总结 (19)

六．参考文献 (19)

附录 (20)

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1.9%（体积分数），吸收脱除混合气体中的NH

3

要求吸收率达到99%，相平衡常数m=0.95。

3.设计容和要求

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。

2.进气参数

进气流量: 1500m 3/h

进气主要成分：NH 3

空气粘度系数：h m kg s pa V ⋅=⋅⨯=-/065.01081.15μ

298K,101.3kpa 下，氨气在空气中的扩散系数D V =0.194cm 2/s;

298K,101.3kpa 下，氨气在水中的扩散系数D L =2.01*10-9m 2/s

25℃时，氨在水中的溶解度为H=0.792kmol/m 3kpa

3.吸收液参数

采用清水为吸收液，吸收塔进口液相吸收质浓度为0。

液相密度：3/1000m kg L =ρ

液相粘度：2/1m s mN L ⋅=μ

液膜传质分系数k L =3.54×10-4

m/s 4.操作条件

操作温度25°C ,气压1atm

5.填料性能

矩鞍环采用连续挤出的工艺进行加工，与同种材质的拉西环填料相比，矩鞍环具有通量大、压降低、效率高等优点。矩鞍环填料床层具有较大的空隙率。矩鞍环的形状介于环形与鞍形之间，因而兼有两者之优点，这种结构有利于液体分布和增加气体通道。矩鞍环填料分为瓷和塑料和金属，现将规格列于下表1，以便于计算需要。

表1.国矩鞍环填料特性参数

三．设计计算书

1．填料塔主体的计算 图1是稳定操作状态下的逆流接触吸收塔的物流和组成。

图1 稳定操作状态下的逆流接触吸收塔的物流和组成

V 、L 分别表示流经塔任一单位截面的气、液通量，kmol/(m 2.s )；V 1、V 2分别表示流经塔底和塔顶单位截面上的气体，kmol/(m 2.s )；L 1、L 2分别表示流经塔底和塔顶单位截面上的液体通量，kmol/(m 2.s )；y1、y2分别表示流经塔底、塔顶气体中溶质A 的摩尔分率，kmol(A)/kmol(气体 )；x1、x2分别表示流经塔底、塔顶液体中溶质A 的摩尔分率，kmol(A)/kmol(溶液 )。

1.1吸收剂用量的计算

进入吸收塔气体的摩尔体积为：

h kmol V /18.60)019.01(125

2732734.221500=-⨯⨯+⨯= 进塔气体中氨的浓度为：

0194.0019

.01019.01=-=Y 出塔气体中氨的浓度：

000194.0)99.01(0194.02=-⨯=Y