工程原理课程设计填料塔.doc

第一章 前言 3 1.1 填料塔的主体结构与特点 3 1.2 填料塔的设计任务及步骤 3 第二章 吸收塔主体设计方案确定 3 1.1概述 3 1.2设计方案的确定 3 1.2.1流程方案 3 1.2.2流程布置 4 1.2.3吸收剂的选择 4 1.3填料的选择 4 1.3.1吸收过程对填料的要求 4 1.3.2填料的选取 5 1.4设备的选用 6 第二章 吸收塔的工艺计算 7 2.1气液平衡关系 7 2.2平衡关系及平衡线的确定 9 2.3吸收剂用量及操作线的确定 10 2.3.1吸收剂用量的确定 10 2.4基本物性参数的计算 13 2.4.1气相物性参数计算 13 2.4.2液相物性参数计算 14 第三章 填料塔工艺尺寸计算 17 3.1塔径的计算 17 3.3.1泛点气速的计算 17 3.1.2塔径的计算 20 3.1.3校核 21 3.2填料层高度的确定 24 3.2.1传质系数的计算 24 第四章 塔内件设置 29 4.1液体分布器 29 4.2填料支承板 30 4.3填料压板和床层限制板 30 4.4气体的进口装置与排液装置 30 4.5塔高的确定 31 4.6辅助设备的选型 31 4.6.1管径的计算 31 4.6.2泵的选型 33 4.6.3风机的选择 35 第五章 结果讨论 37 参考文献 39 第一章 前言 1.1 填料塔的主体结构与特点 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，所以她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。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。设计任务：清水吸收混合气中二氧化硫。 设计步骤：（1）确定吸收流程； 物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成； 选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确 定。 （4）流体力学特性的校核：液气速度的求取，喷淋密度的校核， 填料层压降△P的计算。 （5）附属装置的选择与确定：液体喷淋装置、液体再分布器、气 体进出口及液体进出口装 1.溶解度要大，以提高吸收率并减少吸收剂的需用量； 2.选择性要好，对溶质组分以外其他组分的溶解度要很低或基本不溶； 3.挥发度要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的会发； 4.操作温度下吸收剂应具有较低的粘度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良 好的气液接触状况； 5.对设备腐蚀性小或基本无腐蚀性，尽可能无毒； 6.价廉、易得、化学稳定性要好，便于再生，不易燃烧等。 本次课设的题目中，已给出吸收剂为25℃地下水。 1.3填料的选择 1.3.1吸收过程对填料的要求 填料的选择是填料塔设计中最为重要的一步，在本次课设中，选用两种填料进行计算，最终根据计算结果择优。 填料塔对填料的要求表现在以下几方面： 比表面积要大； 能提供大的流体通量； 液体的再分布性能要好； 要有足够的机械强度； 价格低廉。 1.3.2填料的选取 首先选择散装填料，这是由于规整填料在装卸、清理时相对困难，且同种类型的规整填料，其表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用造价也明显增高。 其次，要进行两种填料间的比较，则应选用相同的外径，这样才具有可比性。陶瓷材质的材料虽然质脆、易碎，但其耐腐蚀性较好，一般能耐除氢氟酸以外的常见的无机酸、有机酸及各种有机溶剂的腐蚀。且表面润湿性强，价格便宜，可在低温、高温下工作，具有一定的抗冲击性，故应用较为广泛。塑料材质的虽耐腐蚀性能好，价格适中，但耐温性及湿润性较差。金属材质有碳钢、铝铝和铝合金等，多用于操作温度较高而无显著腐蚀性的操作。 本次设计任务是高浓氨混合气体吸收，其具有强腐蚀性，故最佳填料选择应为陶瓷质地。 一般用于直径小于900的小塔，选用外径为25mm的填料;而直径大于900的塔，一般采用50mm以上的大填料。 综上所述，选取的两种填料见表1-1 表1-1（乱堆） 填料 类型 外径d mm 比表面积 m2/m3 Uf U 填料因子φ 填料塔经（mm_) D 陶瓷鲍尔环 25 220 1.9947 1.5957 300 1000 陶瓷鲍尔环 50 110 1.995 1.935 0.046 130 900 陶瓷拉西环 25 190 1.6286 1.3029 450 1000 陶瓷拉西环 50 93 3.03 1.568 0.05 220 1000 综合比较，合理范围内填料塔径D 均大于900mm,据此采用50mm以上的大填料。故d=25mm的等数值无需再继续