化工原理填料塔畢業課程設計

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：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節，是理論聯絡實際的橋梁，是使學生體察工程實際問題複雜性、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，掌握化工設計的程式和方法，培養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，培養實事求是、嚴肅認真、高度責任感的工作作風。課程設計是增強工程觀念，培養提高學生獨立工作能力的有益實踐。

經過學習,我知道，填料塔吸收淨化工藝不單應用在化工領域 ,在低濃度工業廢氣淨化方面也能很好地發揮作用。工程實踐表明 ,合理的系統工藝和塔體設計 ,是保證淨化效果的前提。這次課程設計我把聚丙烯階梯填料應用於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7

3.2裝置流程圖的確定及流程說明7

3.3填料的型別與選擇8

3.3.1填料種類的選擇8

3.3.2填料規格的選擇8

3.3.3填料材質的選擇9

3.3.4填料尺寸的選擇9

3.4基礎物性資料9

3.4.1液相物性資料9

3.4.2氣相物性資料10

3.4.3氣液平衡資料10

第四章填料塔的工藝計算10

4.1物料衡算，確定塔頂、塔底的氣液流量和組成11

4.2塔徑的計算12

4.3填料層高度的計算14

4.4填料層壓降的計算16

第五章填料塔內件的型別及設計17

5.1塔內件型別17

5.2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17

5.2.3液體分布器的設計18

5.2.4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19

6.1吸收塔塔體材料19

6.2吸收塔的內徑19

6.3壁厚的計算19

6.4強度校核20

第七章封頭的選型依據，材料及尺寸規格20

7.1封頭的選型：標準的橢圓封頭20

7.2封頭材料的選擇20

7.3封頭的高20

7.4封頭的壁厚21

第八章液體的噴淋裝置21

第九章除沫裝置22

9.1設計氣速的計算22

9.2絲網盤的直徑22

9.3絲網層厚度h的確定22

第十章管結構23

10.1氣體和液體的進出的裝置23

10.2填料卸出口23

10.3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24

11.1吸收高度25

11.2支援圈高度25

11.3柵板高度25

11.4支援板高度25

11.5液體再分布裝置高度25

11.6液體噴淋裝置高度25

11.7塔底除霧沫器高度25

11.8塔底段高度25

11.9封頭高度26

第十二章塔體總裝置總質量26

12.1塔體的質量26

12.2封頭的質量26

12.3填料質量26

12.4內部結構及其它附件總質量27

12.5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

填料塔屬於化工單元操作中蒸餾（精餾）、吸收等的過程裝置。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裝置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，以防被上公升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，並沿填料表面流下。

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）分布後，與液體呈逆流連續通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬於連續接觸式氣液傳質裝置，兩相組成沿塔高連續變化，在正常操作狀態下，氣相為連續相，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，中間設定再分布裝置。

液體再分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後，送到液體再分布器，經重新分布後噴淋到下層填料上。

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；不能直接用於有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等複雜精餾不太適合等。

1、規整填料

2、支撐柵板

3、液體收集器

4、集液環

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、至再沸器迴圈管

11、裙座

12、底座環

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，易於用耐腐蝕材料製造，所以她特別適用於處理量肖，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於填料頂部，並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，在填料層中與液體逆流接觸進行傳質。因氣液兩相組成沿塔高連續變化，所以填料塔屬連續接觸式的氣液傳質裝置。

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，有關附屬裝置的設計和選型，繪製吸收系統的工藝流程圖和填料塔裝置圖，編寫設計說明書。

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