填料塔說明書

1、29 設(shè)計(jì)項(xiàng)目計(jì)算與說明計(jì)算結(jié)果一、 原始數(shù)據(jù)2、 填料吸收塔設(shè)計(jì)方案的確定1、吸收工藝流程的確定2、填料的選擇三、基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1、 液相物性數(shù)據(jù)2、氣相物性數(shù)據(jù)3、氣液相平衡數(shù)據(jù)四、物料衡算5、 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算1、塔徑計(jì)算2、 填料層高度計(jì)算六、填料層壓降計(jì)算七、液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì)八、持液量計(jì)算九、塔的附件設(shè)計(jì)十、進(jìn)出口管道直徑計(jì)算1、 氣體管道直徑2、 液體管道直徑十一、塔體圓筒與封頭設(shè)計(jì)1、殼體材料的選取2、筒1體厚度3、封頭厚度 4、水壓試驗(yàn)校核十二、塔設(shè)備質(zhì)量計(jì)算十三、塔設(shè)備固有周期計(jì)算1、等直徑塔設(shè)備第一振型固有周期計(jì)算十四、風(fēng)載荷及彎矩計(jì)算1、風(fēng)力計(jì)算2、風(fēng)彎矩校核計(jì)算十

2、五、地震載荷及地震彎矩計(jì)算十六、圓筒應(yīng)力校核1、各載荷引起的軸向應(yīng)力2、筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核十七.塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核1.水壓試驗(yàn)時(shí)各種載荷引起的應(yīng)力2、水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核十八、裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)1、基礎(chǔ)環(huán)尺寸取2、基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核3、基礎(chǔ)環(huán)的厚度(Q245R)十九、地腳螺栓設(shè)計(jì)1、地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力2、地腳螺栓的螺紋小徑二十、人孔及手孔選擇二十一、焊縫校核一、原始數(shù)據(jù)礦石焙燒爐出來的氣體中含SO2，為了防止大氣污染，采用清水洗滌工藝除去其中的SO2。焙燒爐出來的氣體溫度為25，洗滌水的溫度為常溫20。試設(shè)計(jì)一座吸收塔，設(shè)計(jì)參數(shù)如下：序號(hào)爐氣流量Nm3/h爐氣SO2含量（摩爾分?jǐn)?shù)

3、）操作壓力 MPa操作溫度 要求SO2的吸收率%530000.060. 152095采用常規(guī)逆流操作流程，氣體自塔底進(jìn)入，由塔頂排出，液相相反，特點(diǎn)是傳質(zhì)推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。吸收流程如下：2、填料的選擇作為吸收過程，一般要求具有操作液氣比大等特點(diǎn)，因而更適合選用填料塔。填料塔阻力小，效率高，有利于過程節(jié)能。與板式塔相比，具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大、塔內(nèi)持液量小等突出優(yōu)點(diǎn)。對(duì)于水吸收二氧化硫的過程，操作溫度及操作壓力較低，二氧化硫吸收產(chǎn)物具有腐蝕性，而塑料材料的耐酸腐蝕性比較好，故工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)的綜合性能

4、較好，故選用38mm×19mm×1.0mm聚丙烯階梯環(huán)填料。 主要性能參數(shù)見下表：公稱直徑(d)mm實(shí)際尺寸（）mm個(gè)數(shù)（n）/m3比表面(a)/m3838×19×1.027200132.5空隙率()m3/m3堆積密度干填料因9157.51753、 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1、液相物性數(shù)據(jù)對(duì)低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。20時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度： 粘度： 表面張力： SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)： 2、氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量： 混合氣體的平均密度： 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，20時(shí)空氣的 粘度如下： 查手冊(cè)得，SO2在

5、空氣中的擴(kuò)散系數(shù)： 3、 氣液相平衡數(shù)據(jù)查手冊(cè)得，20時(shí)SO2在水中的亨利系數(shù)： 相平衡常數(shù)： 溶解度系數(shù)： 4、 物料衡算進(jìn)塔氣相摩爾比： 出塔氣相摩爾比： 進(jìn)塔惰性氣相流量： 計(jì)算：該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按計(jì)算，又因?yàn)閷?duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為0，則 取操作液氣比為1.4，則： 物料衡算： 5、 填料塔的工藝尺寸的計(jì)算1、塔徑計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速。 氣相質(zhì)量流量： 液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算，即 Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標(biāo)： 查圖5-21得2： 查表5-11得2： 取 由 圓整塔徑，取泛點(diǎn)率校核： 填料規(guī)格校核： 、

6、液體噴淋密度校核： 取最小潤(rùn)濕速率為 查附錄五得2： 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用=1200mm合理。2、 填料層高度計(jì)算與液相平衡時(shí)的摩爾比 脫因系數(shù) 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算 查表5-13得2： 液體質(zhì)量通量由中式子，得： 氣膜吸收系數(shù)氣體質(zhì)量通量由中式子，得：、液膜吸收系數(shù)由，查表5-14得2 ： 則 =0.491m 所以，設(shè)計(jì)取填料高度為 查表5-16得2，對(duì)于階梯環(huán)填料，分段高度與塔徑之 比，允許的最大填料層高度 取 則 計(jì)算得填料層高度=5000mm< 不需分段六、填料層壓降計(jì)算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降 橫坐標(biāo)為 查表5-

7、18得2， 縱坐標(biāo)為 查圖5-21得2， 七、液體分布器簡(jiǎn)要設(shè)計(jì) 按Eckert建議值，時(shí)，每240的塔截面設(shè)一個(gè)噴淋點(diǎn)，即噴淋密度為42點(diǎn)/。因該塔液相負(fù)荷較大，設(shè)計(jì)取噴淋密度為120點(diǎn)。 布液點(diǎn)數(shù)：。按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。結(jié)果為：進(jìn)液管內(nèi)徑為158mm，面積為19606.68，取小孔直徑為8，需布點(diǎn)數(shù)為390點(diǎn)，布3排，每排130點(diǎn)，8、 持液量計(jì)算對(duì)水的持液量每個(gè)填料的表面積=當(dāng)量球形填料直徑全塔持液量=kg除沫器設(shè)計(jì)除沫器是用來除去填料 層頂部逸出的氣體中的液滴，安裝在液體分布器上方。根據(jù)需要，選用全徑型絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除沫器是一種分離效率高，阻力較小，重量較

8、輕，所占空間不大的除沫器。由金屬或塑料絲編織成網(wǎng)，卷成盤狀而成。1. 設(shè)計(jì)氣速的計(jì)算氣體通過除沫器的速度是影響除沫器取得高效率的重要因素。這里我們采用DP式絲網(wǎng)。 設(shè)計(jì)氣速 k=0.198 2. 絲網(wǎng)盤直徑 絲網(wǎng)除沫器的操作氣速 這里我們?nèi)?金屬絲網(wǎng)直徑為610mm，取絲網(wǎng)厚度H=100mm，絲網(wǎng)重度為2000，絲網(wǎng)層的蓄液厚度為30mm。裙座的設(shè)計(jì) 塔體常采用裙座支承。裙座形式根據(jù)承受載荷情況不同，可分為圓筒形和圓錐形兩種。這里我們采用圓筒形裙座，因?yàn)閳A筒形裙座制造方便，經(jīng)濟(jì)上合理。 裙座與塔底焊接采用對(duì)接接頭，裙座筒體外與塔體下封頭外徑相等，焊縫必須采用全熔透的連續(xù)焊。材料選用Q235-A

9、·F。十、進(jìn)出口管道直徑計(jì)算1、氣體管道直徑 由公式，對(duì)氣體u取1020m/s,選氣體u為 15m/s,代入得： 圓整后取標(biāo)準(zhǔn)直徑： 單位長(zhǎng)度重量：52.38kg/m 2、液體管道直徑 由公式，對(duì)液體u取0.81.5m/s，選液體u為 1m/s, 代入得：圓整后取標(biāo)準(zhǔn)直徑： 單位長(zhǎng)度重量：20.10Kg/m 十一、塔體圓筒與封頭設(shè)計(jì)1、殼體材料的選取該塔工作溫度25oC,設(shè)計(jì)壓力為，塔內(nèi)徑為1200mm，介質(zhì)為和。材料選用Q345R，腐蝕余量C2=2mm，鋼板負(fù)偏差C1=0.3mm。采用單面焊對(duì)接接頭，無損檢測(cè)比例100%，焊接接頭系數(shù)。當(dāng)厚度為616mm時(shí)，；當(dāng)厚度為1636mm時(shí)

10、，2、 筒體厚度計(jì)算壓力液體靜壓力=<5% 所以不用考慮計(jì)算厚度（假設(shè)厚度為616mm） 設(shè)計(jì)厚度 名義厚度 取3mm有效厚度對(duì)于低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于3mm，若再加上2mm的腐蝕裕量，名義厚度應(yīng)至少取5mm。由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度取6mm。因?yàn)樵?16mm的范圍內(nèi)，與假設(shè)相符，所以名義應(yīng)力取6mm合適。所以： 3、封頭厚度由于橢圓形封頭深度較半圓形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中,低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一，故采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭，即K=1。材料與筒體相同。封頭壁厚 設(shè)計(jì)厚度 名義厚度 有效厚度 對(duì)于低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不

11、小于3mm，若再加上2mm的腐蝕裕量，名義厚度應(yīng)至少取5mm。由鋼材標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格，名義厚度取6mm。因?yàn)樵?16mm的范圍內(nèi)，與假設(shè)相符，所以名義應(yīng)力取6mm合適。所以： 標(biāo)準(zhǔn)公稱直徑mm曲面高度mm直邊高度mm壁厚S mm內(nèi)表面積m³容積V m³質(zhì)量G kg12003002561.650.25578.6 4、水壓試驗(yàn)校核水壓試驗(yàn)壓力 耐壓試驗(yàn)時(shí)容器強(qiáng)度校核 所以，符合設(shè)計(jì)要求。十二、塔設(shè)備質(zhì)量計(jì)算塔設(shè)備高度計(jì)算 塔釜液所占空間高度 封頭高度 0.325m 上部空間高度 1.248m填料層高度 5m 下部空間高度 0.84m裙座總高度（包含下部封頭高度0.325m） 1.571

12、m塔附屬高度h=0.19所以，塔的整體高度H： H=0.325+1.248+5+0.84+1.571+0.19=9.180m圓筒殼、裙座殼和封頭質(zhì)量 附屬件（人孔、接管、法蘭等）質(zhì)量塔內(nèi)件（塔盤、填料等）質(zhì)量保溫材料質(zhì)量操作溫度25，無需保溫操作平臺(tái)及扶梯質(zhì)量籠式扶梯單位質(zhì)量 鋼制平臺(tái) 平臺(tái)寬度 操作時(shí)物料質(zhì)量水壓試驗(yàn)時(shí)充水質(zhì)量 塔設(shè)備正常操作時(shí)的質(zhì)量(忽略偏心質(zhì)量)塔設(shè)備在水壓試驗(yàn)時(shí)的最大質(zhì)量塔設(shè)備在停工檢修時(shí)的最小質(zhì)量 十三、塔設(shè)備固有周期計(jì)算1、等直徑、等厚度塔的第一振型固有周期計(jì)算彈性模量 固有周期（m為單位高度的質(zhì)量） 十四、風(fēng)載荷及彎矩計(jì)算1、 風(fēng)力計(jì)算設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90o

13、角，由下列公式計(jì)算并取其中的最大值。 塔設(shè)備所受的水平風(fēng)力： 體型系數(shù) 風(fēng)振系數(shù) 杭州地區(qū)基本風(fēng)壓 0-1段： 得 代入公式，得： 1-2段： 得 代入公式，得： 2-3段： 得 代入公式，得： 3-4段： 得 代入公式，得： 2、 風(fēng)彎矩校核計(jì)算 對(duì)裙座底部危險(xiǎn)截面0-0對(duì)裙座底部危險(xiǎn)截面1-1對(duì)裙座底部危險(xiǎn)截面2-2十五、地震載荷及地震彎矩計(jì)算阻尼調(diào)整系數(shù) 設(shè)計(jì)地震烈度為7級(jí)，查得，取（II 類場(chǎng)地土，近震），取阻尼比 (處于平行直線段) 截面0-0： 截面1-1： 截面2-2： 偏心距彎矩計(jì)算： 十六、圓筒應(yīng)力校核1、各載荷引起的軸向應(yīng)力（1）內(nèi)壓在筒體中引起的軸向拉應(yīng)力（2）.操作質(zhì)量

14、引起的軸向壓應(yīng)力截面0-0： 表示00以上塔設(shè)備的操作質(zhì)量 令裙座厚度；有效厚度；截面1-1 查參數(shù)表得截面2-2： （3）最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面0-0： 其中， 截面1-1： 其中， 為人孔或較大管線引出孔處的斷面模量查的 截面2-2： 其中， 2、筒體的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核(1) .塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核截面2-2塔體的最大組合軸向拉引力發(fā)生在正常操作時(shí)的2-2截面上。其中，； 滿足要求(2) .塔體與裙座的穩(wěn)定校核截面2-2： 塔體2-2截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求 其中， 查圖5-9得，截面1-1： 塔體1-1截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求 其中， 查圖5-8得,，

15、截面0-0： 塔體0-0截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求 十七.塔體水壓試驗(yàn)和吊裝時(shí)的應(yīng)力校核1、水壓試驗(yàn)時(shí)各種載荷引起的應(yīng)力(1) .試驗(yàn)壓力和液柱壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 (2) .試驗(yàn)壓力引起的軸向拉應(yīng)力(3) .最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力(4) .彎矩引起的軸向載荷2、 水壓試驗(yàn)時(shí)應(yīng)力校核（1）筒體環(huán)向應(yīng)力校核滿足要求（2）最大組合軸向拉應(yīng)力校核滿足要求（3）最大組合軸向壓應(yīng)力校核滿足要求十八、裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì)1、基礎(chǔ)環(huán)尺寸取 2、基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核 其中， 取以上兩者的較大值選用75號(hào)混凝土，由表8-9查得其許用應(yīng)力：。，滿足要求3、基礎(chǔ)環(huán)的厚度(Q345R) 假設(shè)螺栓直徑為M24，由表8-11查得，當(dāng)時(shí)，由表8-10查得： 取其中較大值，故按有筋板時(shí)計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)厚度： 圓整后取19、 地腳螺栓設(shè)計(jì)1、地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 取以上兩數(shù)中的較大者，2、地腳螺栓的螺紋