填料塔設(shè)計流程

1、填料塔（吸收塔）的課程設(shè)計,,引言,一、構(gòu)造二、優(yōu)點、應用三、設(shè)計的要求四、設(shè)計的具體步驟,填料塔總體結(jié)構(gòu)簡圖,1-氣體出口 2-液體人口 3-液體分布裝置 4-塔殼 5-填料 6-液體再分布器 7-填料 8-支承柵板9氣體人口 10-液體出口,設(shè)計的要求,保證實現(xiàn)工藝指標結(jié)構(gòu)尺寸合理操作故障少價格低廉維修方便能耗省,設(shè)計的具體步驟,設(shè)計方案的選定,一、布置工藝流程吸收裝置的工藝的流程布置指氣體和液體

2、進出吸收塔的流向安排。主要有以下幾種 1、逆流操作 2、并流操作 3、吸收劑部分再循環(huán)操作 4、單塔或多塔操作,二、選擇適宜的吸收劑 吸收劑性能的優(yōu)劣，是決定吸收操作效果的關(guān)鍵之一，選擇吸收劑應著重考慮以下幾方面。 1、溶解度大 2、選擇性好 3、揮發(fā)度低 4、黏度低 5、對設(shè)備的腐蝕性小或無腐蝕性 ，盡可能無毒 6、價廉、易得、穩(wěn)定、可再生、不易燃、經(jīng)濟和安全,三、操作溫度與壓力 1、溫度

3、 大多數(shù)物理吸收，氣體溶解過程是放熱的。溫度降低可提高溶質(zhì)組分的溶解度，即減少吸收劑液面上的平衡分壓，有利于吸收。所以要確定適宜的溫度。 2、壓力 操作總壓力提高，溶質(zhì)氣體分壓提高，加大吸收的推動力，減少吸收劑的單位消耗量，有利于吸收。所以要確定適宜的壓力。,,,,,,VBY2 LSX2,VBY2 LSX2,四、吸收劑用量 對全塔進行物料衡算:

4、 VB(Y1-Y2)=LS(X1-X2) 整理得: VB=LS(X1-X2）/ （Y1-Y2) 注意: VB、LS、X1、X2、Y1、Y2的 含義和具體的單 位，不能忽視！,填料選擇,選擇填料的特點： 1、有較大的比表面積 2、較高的孔隙率 3、結(jié)構(gòu)要敞開 4、死角要小 5、液體的再分布效能好 6、對填料的類型、材質(zhì)、尺寸選擇合理,,一、填料的類型 （一

5、）顆粒型填料 ：一般為濕法 和干法亂堆的散裝填料1、拉西環(huán) ：結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、價格低廉、塔內(nèi)易產(chǎn)生壁流效應和內(nèi)部溝流。2、鮑爾環(huán)：對氣流阻力小、通量大、傳質(zhì)效率高、彈性大。3、鞍型填料：床層均勻、空隙率達、對氣流阻力較拉西環(huán)小、傳質(zhì)效率高。4、階梯壞：傳質(zhì)效率高 5、金屬環(huán)矩鞍:有利于汽液通過、內(nèi)部死角少、壁流減少、氣流阻力小、通量大、效率高。 （二）規(guī)整填料：是由若干形狀和幾何尺寸相同單元組成的填料 1、波紋

6、網(wǎng)填料：空隙率大、比表面積大、流通量大、阻力小、濕潤率高、操作范圍寬、持液量小。 2波紋板填料：格較波紋網(wǎng)低、剛度較大。 二、填料要求 （一）填料尺寸（二）填料材質(zhì),填料吸收塔工藝計算,一、物料衡算與操作線方程　　?。ㄒ唬┪锪虾馑悖骸　　　　　　　　　　　　。郑拢ǎ伲保伲玻剑蹋樱ǎ兀保兀玻　　。ǘ┎僮骶€方程：　　　　　　　?。伲剑ǎ蹋?ＶＢ）Ｘ＋{Ｙ２－（ＬＳ/ＶＢ）Ｘ２}注意：該線斜率、通

7、過的點以及各字母的含義。,二、最小吸收劑用量與吸收劑用量　　　　　?。ǎ蹋?ＶＢ）ｍｉｎ＝ｎ（ＬＳ/ＶＢ）　　　三、塔經(jīng)計算　　　　　　　　　　U=安全系數(shù)×泛點氣速uf式中氣體體積流量VS有設(shè)計任務(wù)給定。 由上式可見，計算塔徑的核心問題是確定空塔氣速u,1 ．空塔氣速的確定,1）泛點氣速法 泛點氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點氣速，操作空塔氣速與

8、泛點氣速之比稱為泛點率。 對于散裝填料，其泛點率的經(jīng)驗值為： 對于規(guī)整填料，其泛點率的經(jīng)驗值為： 泛點率的選擇主要考慮填料塔的操作壓力和物系的發(fā)泡程度兩方面的因素。設(shè)計中，對于加壓操作的塔，應取較高的泛點率；對于減壓操作的塔，應取較低的泛點率；對易起泡沫的物系，泛點率應取低限值；而無泡沫的物系，可取較高的泛點率。,泛點氣速可用經(jīng)驗方程式計算，亦可用關(guān)聯(lián)圖求取。,(1

9、）貝恩（Bain）－霍根（Hougen）關(guān)聯(lián)式 填料的泛點氣速可由貝恩－霍根關(guān)聯(lián)式計算，即 式中 常數(shù) A 和K與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)．不同類型填料的A、K值列于表中。由上式計算泛點氣速，誤差在15％以內(nèi)。,A、K值,( 2 ）?？颂兀‥ckert ）通用關(guān)聯(lián)圖,計算時，先由氣液相負荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)求出橫坐標 的值，然后作垂線與相應的泛點線相交，再

10、通過交點作水平線與縱坐標相交，求出縱坐標值。此時所對應的 u 即為泛點氣速 uF。 應予指出，用埃克特通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速時，所需的填料因子為液泛時的濕填料因子，稱為泛點填料因子，以ΦF表示。泛點填料因子ΦF與液沐噴淋密度有關(guān)，為了工程計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關(guān)的泛點填料因子平均值。下表 列出了部分散裝填料的泛點填料因子平均值，可供設(shè)計中參考,,,2 安全系數(shù) 一般工業(yè)裝置常用填料的安全系數(shù)

11、如下。 填料 安全系數(shù) 拉西環(huán) 60%~80% 矩鞍及鮑爾環(huán)填料 60%~85% 對有氣泡傾向的物系，安全系數(shù)可取45%~55 %。也可根據(jù)生產(chǎn)條件，有可允許的壓力降反算出適宜的氣速。,3 ．液體噴淋密度的驗算,填料塔的液體噴淋密度是指單位時間、

12、單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為：,為使填料能獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以 Umin 表示。 對于散裝填料，其最小噴淋密度通常采用下式計算，即：,最小潤濕率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由經(jīng)驗公式計算，也可以采用一些經(jīng)驗值。對于直徑不超過75mm的散裝填料，可取最小潤濕速率為0.08m3/mh；對于直徑大于75mm的散裝

13、填料，可取最小潤濕速率為0.12m3/mh。 對于規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從有關(guān)填料手冊中查得，設(shè)計中，通常取Umin＝0.2。 實際操作時采用的液體噴淋密度應大于最小噴淋密度。若液體噴淋密度小于最小噴淋密度，則需進行調(diào)整，重新計算塔徑。,四、填料高度層計算　　填料層高度＝傳質(zhì)單元高度×傳質(zhì)單元數(shù)　　（一）傳質(zhì)單元數(shù)：　?。?、吸收因數(shù)法　　?。?、

14、對數(shù)平均推動力法　?。ǘ﹤髻|(zhì)單元高度,（三）等板高度法,采用等板高度法計算填料層高度的基本公式為：,1、理論板數(shù) 公式見《化工單元過程課程設(shè)計》75頁,,應予指出，采用上述方法計算出填料層高度后，還應留出一定的安全系數(shù)。根據(jù)設(shè)計經(jīng)驗，填料層的設(shè)計高度一般為,填料塔的輔助構(gòu)件,一、液體分布器 作用：均勻分布液體，以避免發(fā)生溝流現(xiàn)象。二、液體再分布器 作用：避免壁流現(xiàn)象的發(fā)生 三、填料支承裝置 作