化工原理填料塔課程設計

1、化工原理課程設計設計題目：清水吸收氨氣的填料塔裝置設計專 業(yè)：應用化學 學生姓名： 學生學號： 院 級 班： 指導老師： 前言：課程設計是比較綜合性和實踐性較強的教學環(huán)節(jié)，是理論聯(lián)系實際的橋梁，是使學生體察工程實際問題復雜性、學習化工設計基本知識的初次嘗試。通過課程設計，要求學生能綜合利用本課程和前修課程的基本知識，進行融會貫通的獨立思考，在規(guī)定的時間內完成指定的化工設計任務，從而得到化工工程設計的初步訓練。通過課程設計，要求學生了解工程設計的基本內容，掌握化工設計的程序和方法，培養(yǎng)學生分析和解決工程實際問題的能力。同時，通過課程設計，還可以使學生樹立正確的設計思想，培養(yǎng)實事求是、嚴肅認真、高

2、度責任感的工作作風。課程設計是增強工程觀念，培養(yǎng)提高學生獨立工作能力的有益實踐。經過學習,我知道，填料塔吸收凈化工藝不單應用在化工領域 ,在低濃度工業(yè)廢氣凈化方面也能很好地發(fā)揮作用。工程實踐表明 ,合理的系統(tǒng)工藝和塔體設計 ,是保證凈化效果的前提。這次課程設計我把聚丙烯階梯填料應用于水吸收氨過程的工藝設計以及工程問題。目錄第一章 緒論5第二章 填料塔的設計內容和設計條件6 2.1填料塔的主體結構與特點6 2.3填料塔的設計任務6 2.3填料塔的設計條件6第三章 填料塔的設計方案.7 3.1吸收劑的選擇73.2裝置流程圖的確定及流程說明73.3填料的類型與選擇8 3.3.1填料種類的選擇8 3.

3、3.2填料規(guī)格的選擇8 3.3.3填料材質的選擇9 3.3.4填料尺寸的選擇93.4基礎物性數(shù)據9 3.4.1液相物性數(shù)據9 3.4.2氣相物性數(shù)據10 3.4.3氣液平衡數(shù)據10第四章 填料塔的工藝計算.104.1物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成114.2塔徑的計算124.3填料層高度的計算144.4填料層壓降的計算16第五章 填料塔內件的類型及設計.175.1塔內件類型175.2塔內件的設計17 5.2.1填料支撐件的設計17 5.2.2填料床層壓板和限制器的設計175.2.3液體分布器的設計185.2.4液體收集再分布器的設計19第六章 吸收塔塔體材料的選擇196.1吸收塔塔體材

4、料196.2吸收塔的內徑196.3壁厚的計算196.4強度校核20第七章 封頭的選型依據，材料及尺寸規(guī)格.207.1封頭的選型：標準的橢圓封頭207.2封頭材料的選擇207.3封頭的高207.4封頭的壁厚21第八章 液體的噴淋裝置.21第九章 除沫裝置.229.1設計氣速的計算229.2絲網盤的直徑229.3絲網層厚度h的確定22第十章 管結構.2310.1氣體和液體的進出的裝置2310.2填料卸出口2310.3塔體各開孔補強設計23第十一章 填料塔高度的確定（除去支座）.2411.1吸收高度2511.2支持圈高度2511.3柵板高度2511.4支持板高度2511.5液體再分布裝置高度2511

5、.6液體噴淋裝置高度2511.7塔底除霧沫器高度2511.8塔底段高度2511.9封頭高度26第十二章 塔體總設備總質量2612.1塔體的質量2612.2封頭的質量2612.3填料質量2612.4內部結構及其它附件總質量2712.5水壓試驗的質量27第十三章 容器的支座與焊接27第十四章 設計一覽表27第十五章 主要符號說明28第十六章 總結29第十七章 參考文獻30第一章 緒論填料塔屬于化工單元操作中蒸餾（精餾）、吸收等的過程設備。物料在填料塔中的傳質、分離主要是分散在填料表面進行。填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的傳質設備填料塔的塔身 是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂

6、堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。 當液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁附近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。因此，當填料層較高時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。液體再分

7、布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經液體收集器收集后，送到液體再分布器，經重新分布后噴淋到下層填料上。 填料塔具有生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。 規(guī)整填料塔的分離性能取決于內件，即填料、分布器、收集器等。同時也取決于許多參數(shù)，如氣體負荷、液體負荷、物料性質、操作壓力、填料濕潤性能和液體分布不均勻等等。至今不能由填料的幾何形狀來精確計算塔的分離性能，需要通過填料塔的理論和不

8、同條件下通過試驗塔來測定準確數(shù)據?？筛鶕Y料以一級近似程度確定塔的尺寸和需要的填料高度。1、規(guī)整填料2、支撐柵板3、液體收集器4、集液環(huán)5、多級槽式液體分布器6、填料壓圈7、支撐柵板8、蒸汽入口管9、塔底10、至再沸器循環(huán)管11、裙座12、底座環(huán)第二章 填 料 塔 的 設 計 內 容和 設 計 條 件2.1填料塔的主體結構與特點結構：圖1-1 填料塔結構圖填料塔不但結構簡單，且流體通過填料層的壓降較小，易于用耐腐蝕材料制造，所以她特別適用于處理量肖，有腐蝕性的物料及要求壓降小的場合。液體自塔頂經液體分布器噴灑于填料頂部，并在填料的表面呈膜狀流下，氣體從塔底的氣體口送入，流過填料的空隙，在填料層

9、中與液體逆流接觸進行傳質。因氣液兩相組成沿塔高連續(xù)變化，所以填料塔屬連續(xù)接觸式的氣液傳質設備。2.2填料塔的設計任務設計任務： 完成填料塔的工藝設計與計算，有關附屬設備的設計和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和填料塔裝置圖，編寫設計說明書。2.3填料塔的設計條件設計條件： 1、氣體混合物成分：空氣和氨；2、氨的含量： 4.5（體積）；3、混合氣體流量： 4000m3/h；4、操作溫度：293k；5、混合氣體壓力：101.3kpa；6、回收率： 99.8。第三章 填料塔的設計方案 填料塔具有結構簡單、容易加工、生產能力大、壓降小、吸收效果好、操作彈性大等優(yōu)點，所以在工業(yè)吸收操作中被廣泛應用。在這次

10、課程設計中，有很多操作條件，所以我們需要準確的設計好填料塔的每一部分。3.1吸收劑的選擇：因為用水做吸收劑，故采用純溶劑。如下工業(yè)常用吸收劑溶質 溶劑溶質溶劑氨水、硫酸丙酮蒸汽水氯化氫水二氧化碳水、堿液二氧化硫水硫化氫堿液、有機溶劑苯蒸汽煤油、洗油一氧化碳銅氨液3.2裝置流程圖的確定及流程說明裝置流程圖的確定：本次設計采用逆流操作：氣相自塔低進入由塔頂排出，液相自塔頂進入由塔底排出，即逆流操作。逆流操作的特點是：傳質平均推動力大，傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業(yè)生產中多采用逆流操作。流程說明：該填料塔中，氨氣和空氣混合后，經由填料塔的下側進入填料塔中，與從填料塔頂流下的清水逆流接觸

11、，在填料的作用下進行吸收。經吸收后的混合氣 體由塔頂排除，吸收了氨氣的水 由填料塔的下端流出。（如下圖所示）3.3填料的類型與選擇填料的種類很多，根據裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料兩大類。填料的選擇主要根據以下幾個方面來考慮：1.比表面積要大，有較高的傳質效率。2.有較大的通量。3.填料層的壓降小。4.填料的操作性能好。5.液體的再分布性能要好。6.要有足夠的機械強度。7.價格低廉。填料的選取包括確定其種類、規(guī)格、及材質等。3.3.1 填料種類的選擇顆粒填料包括拉稀環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)等，規(guī)整填料主要有波紋填料、格柵填料、繞卷填料等。本次課程設計采用散裝填料。鮑爾環(huán)是目前應用較廣的填料

12、之一，本次選用鮑爾環(huán)。3.3.2 填料規(guī)格的選擇工業(yè)塔常用的散裝填料主要有dn16dn25dn38 dn76等幾種規(guī)格。同類料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費用也增加很多。大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定。常用填料的塔徑與填料公稱直徑比值d/d的推薦值列于。如下表：填料種類d/d的推薦值拉西環(huán)d/d2030鞍環(huán)d/d15鮑爾環(huán)d/d1015階梯環(huán)d/d>8環(huán)矩鞍d/d>83.3.3 填料材質的選擇工業(yè)上，填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。塑料材質主要有聚乙烯、聚丙烯、

13、聚氯乙烯等，其特點是耐腐蝕性能好，質量輕，價格適中，但耐溫性及濕潤性較差。金屬材質有碳鋼、鋁鋼和鋁合金等，多用于操作溫度較高而無顯著腐蝕性的操作。陶瓷材質的材料耐腐蝕性較好，耐濕性強，價格便宜，但易破損。由于聚丙烯填料在低溫（低于0度）時具有冷脆性，在低于0度的條件下使用要慎重，所以本次課程設計我們選耐低溫性能良好的聚氯丙烯填料。綜合以上：選擇塑料鮑爾環(huán)散裝填料 dn503.3.4填料尺寸的選擇 徑比d/d有一個下限值（一般為10），若徑比低于此下限值時，塔壁附近的填料層孔隙率大而不均勻，氣流易走短路、液體壁流加劇。 綜上，由于該過程處理量不大，所用的塔直徑不會太大，可選用38mm聚丙烯階梯環(huán)

14、塔填料，其主要性能參數(shù)如下：比表面積a：132.5 空隙率：0.91填料因子：3.4 基礎物性數(shù)據3.4.1 液相物性數(shù)據對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據可近似取純水的物性數(shù)據。由手冊查得 20 水的有關物性數(shù)據如下：1. i=998.2kg/m32. 粘度： ui=0.001pa.s=3.6kg/m.h3. z=72.6dyn/cm=940896kg/h24. 20nh3: h=0.725kmol/m3.kpa5. 20nh3：pi=7.34×10-6m2/h6. 20nh3：dv=0.225cm2/s=0.081m2/h3.4.2 氣相物性數(shù)據1. 混合氣體的平均摩爾質量為 2.

15、 混合氣體的平均密度由 得：r=8.314 3. 混合氣體黏度可近似取為空氣黏度。查手冊得20時，空氣的黏度注： 1pa.s=1kg/m.s3.4.3 氣液相平衡數(shù)據由手冊查得，常壓下，20時，nh在水中的亨利系數(shù)為 e=76.3kpa在水中的溶解度:h=0.725kmol/m相平衡常數(shù)： 溶解度系數(shù)： 第四章 填料塔的工藝計算概述：整個工藝計算過程包括以下幾點：1. 確定氣液平衡關系（若為非等溫吸收，各物性參數(shù)隨組成變化而變化，求取時應取平均值，計算時應注意這一點）。2. 確定吸收劑用量及操作線方程。3. 填料的選擇。4. 確定塔徑及塔的流體力學性能計算。5. 填料層高度的計算。6. 管路及

16、輔助設備的計算。對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據可近似取純水的物性數(shù)據。混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度?？諝夂退奈镄猿?shù)如下：空氣：水：4.1物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成查表知，20下氨在水中的溶解度系數(shù)亨利系數(shù)： 相平衡常數(shù)： 進塔氣相摩爾比為： 出塔氣相摩爾比為： 對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為：(清水)混合氣體的平均摩爾質量為： 混合氣體流量： 惰性氣體流量：最小液氣比： 取實際液氣比為最小液氣比的1.5倍，則可得吸收劑用量為：液氣比： 4.2塔徑的計算混合氣體的密度： 采用貝恩-霍根泛點關聯(lián)式計算泛點速度：取泛點率為0.6，即圓整后取 泛點率校核： （在允許的范圍

17、內）填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為： 所以 經以上校核可知，填料塔直徑選用合理。4.3填料層高度的計算 填料層高度計算涉及物料橫算、傳質速率和相平衡關系。對于整個吸收塔，氣、液的濃度分布都沿塔高變化，吸收速率在變化。所以要在全塔范圍應用吸收速率關系式，就要采用微分方法，然后積分得到填料層的總高度。 選取傳質單元數(shù)法求解填料層高度。原料氣組成中氨氣含4.5%，屬于低濃度吸收。查表知， 0，101.3 下在空氣中的擴散系數(shù)由 ，則293，101.3下，在空氣中的擴散系數(shù)為液相擴散系數(shù) ： 液體質量通量為： 氣體質量通量為： 脫吸因數(shù)為： 氣相總傳質單元數(shù)為：氣相總傳質單元高度采

18、用修正的恩田關聯(lián)式計算：查表知，所以： 氣膜吸收系數(shù)可由下式計算：液膜吸收系數(shù)由下式計算：查表得：則 由 得，則 由 由 設計取填料層高度為 ：查表：對于階梯環(huán)填料，將填料層分為兩段設置，每段6m，兩段間設置一個液體再分布器。4.4填料層壓力降的計算采用eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降橫坐標為： 查表得： 縱坐標為： 查圖得， 填料層壓降為： 至此，吸收塔的物科衡算、塔徑、填料層高度及填料層壓降均已算出。第五章 填料塔內件的類型及設計5.1塔內件類型填料塔的內件主要包括填料、填料支撐件（支撐板、支撐柵等）、填料層壓環(huán)、填料層限位器、液體（氣體）分布器、液體收集再分布器、破旋渦器等。合理的選

19、擇和設計塔內件，對保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質性能十分重要。5.2塔內件的設計5.2.1填料支撐件的設計填料支撐器對于保證填料塔的操作性能具有重大作用。其作用是用于支撐塔填料及所特有的氣體、液體的質量，同時起著氣液流道及氣體均布作用：大體可分為兩類：（1）平板形支撐板 （2）氣體噴射型。填料支撐器采用結構簡單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。為了改善邊界狀況，可采用大間距的柵條，然后整砌一、二層按正方形排列的瓷質十字環(huán)，作為過渡支撐，以取得較大的孔隙率。由于采用的是的填料，所以可用的十字環(huán)。塔徑，設計柵板由兩塊組成。且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。分塊式柵板，每

20、塊寬度為400mm，每塊重量不超過600n，以便從人孔進行裝入、取出。5.2.2填料床層壓板和限制器的設計填料床層壓板和限制器的作用是使填料塔在操作中保持填料床層為一恒定的固定床，從而使塔橫截面上填料層的自由截面（空隙率）始終保持均勻一致，保證塔的穩(wěn)定操作。 由于塔徑d=800mm ，填料床層壓板可以采用分塊式柵板，每塊寬度為400mm，每塊重量不超過600n，以便于從人孔中裝入、取出。 由于塔徑d=800mm，填料床層限制器可選用梁形氣體噴射式限制器，采用卡子k10b（k14b）（jb 1119-1981）。5.2.3液體分布器的設計 液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內氣液均勻分布的先決

21、條件，也是使填料塔達到預期分離效果的保證。選型與設計要求：1.液體分布要均勻。 2.自由截面率要大。 3.操作彈性大。 4.不易堵塞 引起霧沫夾帶及起泡等。 5.可用多種材料制作，且制造安裝方便，容易調整水平。液體分布器的選型：液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏?，是保證填料塔達到預期分離效果的重要條件。液體分布器的安裝位置，須高于填料層表面200mm,以提供足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過分布器。根據該物系性質，可選用目前應用較為廣泛的多孔型布液器中的排管式噴淋器。多孔型布液器能提供足夠均勻的液體分布和空出足夠大的氣體通道（自由截面一般在70%以上），也便于制成分段可拆結構。液體引入排管噴淋器的

22、方式采用液體由水平主管一側引入，通過支管上的小孔向填料層噴淋。由于液體的最大負荷低于，按照設計參考數(shù)據可提供良好的液體分布：主管直徑-50mm,支管排數(shù)-5,排管外緣直徑-760mm，最大體積流量-12.5排管式噴淋器采用塑料制造。分布點密度計算：為了使液體初始分布均勻，原則上應增加單位面積上的噴淋點數(shù)。但是，由于結構的限制，不可能將噴淋點設計得很多。根據eckert建議，當時，每塔截面設一個噴淋點。則總布液孔數(shù)為：布液計算：由 得取，則 5.2.4液體收集再分布器的設計實踐表明，當噴淋液體沿填料層向下流動時，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動的趨勢。因而導致壁流增加、

23、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質效率。所以，設置再分布裝置是十分重要的?？蛇x用多孔盤式再分布器。分布盤上的孔數(shù)按噴淋點數(shù)確定，孔徑為3.6mm。為了防止上一填料層來的液體直接流入升氣管，應在升氣管上設帽蓋。它的設計數(shù)據如下：分布盤外徑-785mm，升氣管數(shù)量-6第六章 吸收塔塔體材料的選擇6.1吸收塔塔體材料：q235-b依據：我們的操作壓力是101.3kpa，最大的操作溫度為293k，并且所要分離的物質是氨和空氣，對材料的腐蝕性不大，在滿足條件的材料中q235-b的價格相對便宜，所以選擇q235-b。6.2吸收塔的內徑 d=800mm6.3壁厚的計算q235-b

24、當在3-4mm的范圍內時，操作壓力，設計壓力為：， 選取雙面焊無損檢測的比例為全部，所以計算壁厚：，取=0.2，=1所以圓整后?。ㄒ驗閝235-b材料的設備最少壁厚為3mm，即）6.4強度校核求水壓試驗時的應力。因為q235-b的屈服極限，所以，水壓試驗滿足要求。第七章 封頭的選型依據，材料及尺寸規(guī)格7.1封頭的選型：標準的橢圓封頭選型依據：從工藝操作 考慮，對封頭形狀無特殊要求。球冠形封頭、平板封頭都存在較大的邊緣應力，且采用平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上應對各種凸形封頭進行計算、比較后，再確定封頭形狀。但由定性分析可知：半球形封頭受力最好，壁厚最薄，但深度大，制造較難，中、低壓小設備

25、不宜采用；碟形封頭的深度可通過過渡半徑r加以調節(jié)，但由于碟形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應力，故受力不如橢圓形封頭；標準橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封頭好，故可采用標準橢圓形封頭。7.2封頭材料的選擇封頭材料的選擇：q235-b 7.3封頭的高因為長軸：短軸=2 即：所以其中 ： 吸收塔的內徑封頭的高直邊高度為：（查jb/t4337-95可知）7.4封頭的壁厚計算壁厚：對于標準橢圓封頭，k=1取封頭是由整塊鋼板沖壓而成，所以圓整后取強度校核：校核筒體與封頭水壓試驗強度，根據式式中 ，滿足條件且所以>滿足條件。第八章 液體的噴淋裝置噴淋裝置的作用是為了能有效的分布液體提高填料表面

26、的有效利用。本設計考慮到填料塔的直徑為800mm，則選用的是盤式分布器。溢流盤式分布器是目前最廣泛應用的分布器，特別適用于大型的填料塔，他的優(yōu)點是操作彈性大，不易堵塞，操作可靠，由分布盤和進口管兩部分組成.以下是分布盤結構參考數(shù)據：塔徑d分布盤直徑d2分布盤厚度緩沖管尺寸700mm560mm46108×4mm800mm640mm900mm740mm本設計取填料塔d=800mm分布盤的直徑為640mm,分布盤的厚度為5mm 以下分布盤邊緣鋸齒的結構名稱齒高齒寬齒距板厚數(shù)值102010201020>30第九章 除沫裝置除沫裝置安裝在液體再分布器上方，用以除去出氣口氣流中的液滴。由于

27、氨氣溶于水中易于產生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網除沫器。本設計采用絲網除霧器，絲網除霧器是一種分離效率較高阻力較小，重量較輕，所占空間不大的除霧器，可除去含有大于5um的霧滴，效率可達到98%99%，壓力降不超過250pa。絲網除霧器的設計計算如下：9.1設計氣速的計算氣體通過除霧器的速度是影響除霧器取得高效率的重要因素，設計氣速可通過下式求?。菏街校簎氣速，m/s k系數(shù)，可去0.08-0.11； 密度,kg/m39.2絲網盤的直徑絲網盤的直徑取決于氣體的處理量，可按下式計算： 式中： 氣體處理量， 圓整到0.8m9.

28、3絲網層厚度h的確定對于金屬絲網，當絲網直徑為0.076-0.4mm時，在適宜氣速下，絲網層的厚度取為100-150mm時，就能把氣體中的絕大部分霧滴分離下來，當合成纖維絲網直徑為0.005-0.03mm時，絲網厚度一般取h=150mm,則h1=226mm.第十章 管結構10.1氣體和液體的進出的裝置流體的進出口結構設計，首先要確定的是管道口徑，根據管口所輸氣體或液體的流量大小，由下式計算管口的直徑： 氣體進出口裝置氣體進口裝置的設計，應能防止淋下的液體進入管內，同時要使氣體分散均勻。因此，不宜使氣體直接由接管口或水平管沖入塔內，而應使氣體的出口朝向下方，使氣流折轉向上。工業(yè)上，一般氣體進料流

29、速為10-20m/s,厚度為8mm，所以取外徑為0.325m。 液體進出口裝置工業(yè)上，一般液體進料流速為0.5-1.5m/s，厚度為4mm,所以取外徑45mm。液體出口裝置的設計應便于塔內液體的排放，防止破碎的環(huán)塞住出口，并且要保證塔內有一定的液封高度，防止氣體斷路。本設計選用的是彎管式液體的出口裝置。10.2填料卸出口根據填料塔的特點，需要有填料卸出口，以便于檢修時將填料卸出，填料卸出口的結構與人孔或手孔類似。10.3塔體各開孔補強設計 （1） 開孔補強設計方法a、適用的開孔范圍圓筒當內徑時，開孔最大直徑且。凸形封頭的開孔最大直徑b、內壓容器開孔所需補強的面積內壓容器的圓筒、橢圓形封頭開孔夠

30、所需的補強面積為： 式中 :開孔直徑，圓形孔取接管內直徑加兩倍壁厚附加量，mm殼體開孔處的計算厚度，接管有效厚度強度削弱系數(shù)，等于設計溫度下接管材料與殼體材料許用應力之比值，當該比值大于1.0時，取 c、殼體開孔所需補強面積殼體開孔處的計算壁厚按以下公式計算圓筒： 橢圓形封頭：（2）開孔補強結構 (a)補強形式采用外加強接管依據：外加強接管結構簡單，加工方便，又能滿足補強要求，特別適用于中低壓容器的開孔補強。(b) 補強結構采用整段件補強依據：這種結構是將接管與殼體連同加強部分作成整體鍛件，然后與殼體焊在一起。其優(yōu)點是補強金屬集中于開孔應力最大部分，應力集中現(xiàn)象得到大大緩和。第十一章 填料塔高

31、度的確定（除去支座）首先對塔體的尺寸的設計，塔體總有效高度（不包括裙座）由下列關系計算：塔高（h）=吸收段高度 ()+ 支持圈高度() + 柵板高度() + 支持板高度() +液體再分布裝置高度()+ 液體噴淋裝置高度() + 塔底除霧沫器高度() + 塔底段高度()+封頭尺寸()+其他附屬高度()11.1吸收高度通過化工原理相應知識的運用計算得，吸收段的高度為=12m,同時將填料吸收段劃分為三段。11.2支持圈高度支持圈采用圓環(huán)式支持圈，支持圈厚度應當考慮在塔高之中，以保證填料段的吸收效果。本設計中選用厚度為10mm的支持圈。11.3柵板高度本設計選用柵板式支撐板，柵板式的支撐結構較為常用，

32、由豎立的扁鋼制成。柵板可以制成整塊式或分塊式的。針對于本設計中塔徑為700mm，所以將柵板設定為整塊。柵板的運用起到了對吸收過程中，吸收效果的恒定和維持的重要作用，本設計中選用厚度為10mm的柵板。11.4支持板高度支持板對于支撐支持圈，同時為支撐填料起著至關重要的作用。本設計中選用支持板上段高度為10mm的支持板。11.5液體再分布裝置高度填料塔內當液體沿填料層下流時，往往會產生壁流現(xiàn)象，使塔中心填料得不到良好的潤濕，減少了氣液接觸的有效面積。為了克服這種現(xiàn)象，當填料層過高時，應將填料層分段裝填，并在塔內每兩段填料之間安裝液體再分布裝置，是液體重新分布。本次設計使用分配錐形再分布器，高度為8

33、0mm。11.6液體噴淋裝置高度液體噴淋裝置的作用是為了能有效地分布液體，提高填料表面的有效利用率。液體噴淋裝置的安裝位置，通常需高于填料層表面150-300mm，本設計取250mm,，提高足夠的自由空間，讓上升氣流不受約束地穿過噴淋器。11.7塔底除霧沫器高度對于金屬絲網，當絲網直徑為0.076-0.4mm時，在適宜氣速下，絲網層的厚度取為100-150mm時，就能把氣體中的絕大部分霧滴分離下來，當合成纖維絲網直徑為0.005-0.03mm時，絲網厚度一般取h=150mm,則h1=226mm。11.8塔底段高度塔底空間高度具有中間貯槽的作用，塔釜料液最好能在塔底有5-8分鐘的儲量，以保證塔底

34、料液不致排完。本設計選用8分鐘的儲存時間則高度為塔底空間高度一般取1.01.5m，本設計去1.2m，加之塔底液體的儲備高度，則塔底段高度取2.544m。11.9封頭高度本設計中選用橢圓封頭，根據填料塔的筒體尺寸為800m，則橢圓的深度取為200mm，直邊高度25mm。其他附屬高度：3.77m綜上所述的介紹，則填料的總高度取為19.83m。第十二章 塔體總設備總質量塔設備的總質量：式中： m代表塔設備得總質量，kg；代表塔體的質量，kg；代表封頭的質量，kg；代表填料的質量，kg；代表內部結構及其它附件總質量；12.1塔體的質量dn=800mm, ，直邊高度 的橢圓形封頭，其每米質量為79kg，

35、則12.2封頭的質量因為填料塔的dn=800mm， ，直邊高度為25mm，其質量為 則 12.3填料質量填料堆積密度 ，填料高度為h=12m,則 12.4內部結構及其它附件總質量m5=600kg12.5水壓試驗的質量則塔的大體質量約為：第十三章 容器的支座與焊接 本設計選用裙式支座，也稱裙座。裙座設計主要包括裙座圈、基礎環(huán)厚度的確定、地腳螺栓個數(shù)，公稱直徑的確定及螺栓座幾何尺寸的確定等。 1、 裙座常用材料為q235-b的圓筒形裙座和圓錐形裙座，本次設計采用圓筒形。群座的上端與塔體的底封頭焊接，下端與基礎環(huán)、筋板焊接，距地面一定高度處出料孔。裙座體上放開直徑為50mm的排氣孔，在底部開設排液孔

36、，以便液體隨時排出液體。由于本次設計的裙座直徑為800mm,所以無需開人孔，只需開兩個手孔。工業(yè)上裙座的高度一般取3-5m,本次設計選用4m的裙座，材料為q235-b，dn=800mm，厚度為8mm的裙座。 本次設計地腳螺栓選擇螺栓圓直徑為60寸，螺栓數(shù)為12個。2、裙座體與塔體的焊接形式有搭接焊縫與對接焊縫。本次設計采用對接焊縫，要求裙座與塔體直徑相等，兩者對接在一起，兩邊焊，可承受較大的軸向載荷。3、封頭與塔體的焊接形式為對接焊4、手孔與塔體的連接方式為角焊縫連接第十四章 設計一覽表填料吸收塔設計一覽表吸收塔類型：聚丙烯階梯環(huán)吸收填料塔混合氣處理量：4000m3/h工藝參數(shù)名稱 

37、物料名稱清水氨氣操作壓力，kpa1013101.3操作溫度，2020流速，m/s液體密度，kg/m3998.20.991流量，kg/h塔徑，mm800填料層高度，mm12000壓降，kpa5.86操作液氣比0.682分布點數(shù)84黏度，kg/(m*h)3.60.065表面張力，kg/h940896第十五章 主要符號說明a填料的有效比表面積，/m3 at填料的總比表面積，/m3aw填料的潤濕比表面積，/m3 d 填料直徑，md0篩孔直徑，m d塔徑，mdl液體擴散系數(shù)，m2/s dv氣體擴散系數(shù)，m2/se亨利系數(shù)，kpa h填料層分段高度，mh開孔上方的液位高度，m h溶解度系數(shù)，kmol/（m3·kpa）hog氣相總傳質單元高度，m nog氣相總傳質單元數(shù)kg氣膜吸收系數(shù)，kmol/（m2·h·kpa）kl液膜吸收系數(shù)，m/hk穩(wěn)定系數(shù)，無因次 mave混合氣體的平均摩爾質量，kmol/kglh液體體積流量，m3/h ls液體體積流量，m2/hlw潤濕速率，m3/（m·h） m相平衡常數(shù)，無因次n篩孔數(shù)目（分布點數(shù)目） p操作壓力，pa 標準狀況下的壓力，pa p壓力降，pau空塔氣速，m/s uf泛點氣速，m