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规整填料塔有什么特点

规整填料塔有什么特点
规整填料塔有什么特点

规整填料塔有什么特点?

规整填料在空分设备中的上塔,粗氩塔和精氩塔获得广泛应用,使空分设备的能耗、氧和氩的提取率,装置的启动时间及变工况技术都有明显提高。规整填料塔一般具有以下几方面的特点:(1)规整填料压降显著低。由于规整填料中气一液两相呈膜式接触,不同于筛板塔中两相的鼓泡接触,因此填料塔的压降只有筛板塔的1/4~1/6。如规整填料上塔的操作阻力为3.5~4.2kPa,底部的操作压力仅为35~45kPa,下塔一般仍采用筛板塔,操作阻力亦未改变,因此下塔的操作压力相应下降了0.05~0.06MPa,一般为0.44~0.48MPa,这样空压机的轴功率可降低5%~7%。

(2)规整填料分离效率高。上塔的操作压力越低,就大大有利于氧、氮、氩的分离,尤其是氧和氩的分离,一般氧的提取率可以提高1%~3%、氩的提取率可以提高5%~10%,实践证明,空分设备氧的提取率已达到99%以上,氩的提取率已达到80%以上。经实测,上塔含氮污的含氧量均可少于0. 1%,甚至可达到150~200×10-4%,就是说明上塔已达到完整的精馏工况。由于氧的提取率高、加工空气量少,空分设备的能耗已下降至0.4~0.45kwh/m3O2。

(3)规整填料持液量少。规整填料塔持液量一般仅为塔容积的1%~6%,而筛板塔的持液量为塔容积的8%~10%。持液量少,意味着液体在塔内停留时间短,操作压降小,有利于变工况操作。规整填料塔设计范围可达40%~120%。

(4)规整填料空隙大。规整填料的空隙率达95%以上。在筛板塔中孔板面积占塔截面的80%,而开孔率均为8%~12%,均远远少于填料层的空隙率。对同一负荷而言,填料塔的塔经比筛板塔小;一般情况下其截面积只有筛板塔的70%左右,这对于大型空分设备来说,塔经缩小有利于运输。

(5)装置启动时间大幅度缩短。上塔采用规整填料后,其正常精馏时所持有的液体量大幅度下降后,使空分设备的启动时间大幅度缩短,一般启动时间仅需26~30小时。

(6)氩馏分中的含氧量约为90%左右。欲采用低温精馏法直接降低到1~2×10-4%,精馏塔的理论塔板数约需180块,筛板塔板约需300多块,阻力高达100kPa左右,显然粗氩就无法排出塔外,而规整填料高约需45m左右。阻力仅为14~16kPa,因此全精馏制氩工艺的实现成为可能。

规整填料精馏塔与筛板塔相比有什么特点?

答:精馏塔分为筛板塔和填料塔两大类。填料塔又分为散堆填料和规整填料两种。筛板塔虽然结构较简单,适应性强,宜于放大,在空分设备中被广泛采用。但是,随着气液传热、传质技术的发展,对高效规整填料的研究,一些效率高、压降小、持液量小的规整填料的开发,在近十多年内,有逐步替代筛板塔的趋势。

规整填料由厚约0.22mm的金属波纹板组成,一块块排列起来的金属波纹板,低温液体在每一片填料表面上都形成一层液膜,与上升的蒸气相接触,进行传热传质。规整填料的金属比表面积约是填料为筛板的30倍,液氧持留量仅为筛板的35%~40%。而且,因为精馏塔截面积比筛板塔小1/3,填料垂直排列,不存在水平方向浓度梯度的问题,只要液体分布均匀,精馏效率较高,压力降较小,气体穿过填料液膜的压差比穿过筛板液层的压差要小得多,约只有50Pa。上塔底部压力的下降,必然可导致下塔压力降低,进而主空压机的出口压力相应降低,使整套空分的能耗降低。同时,规整填料液体的滞留量小,因此,对负荷变化的应变能力较强。

归纳起来,规整填料塔与筛板塔相比,有以下优点:

1)压降非常小。气相在填料中的液相膜表面进行对流传热、传质,不存在塔板上清液层及筛孔的阻力。在正常情况下,规整填料的阻力只有相应筛板塔阻力的1/5~1/6;

2)热、质交换充分,分离效率高,使产品的提取率提高;

3)操作弹性大,不产生液泛或漏液,所以负荷调节范围大,适应性强。负荷调节范围可以在30%~110%,筛板塔的调节范围在70%~100%;

4)液体滞留量少,启动和负荷调节速度快;

5)可节约能源。由于阻力小,空气进塔压力可降低0.07MPa左右,因而使空气压缩能耗减少6.5%左右;

6)塔径可以减小。

此外,应用规整填料后,由于当量理论塔板的压差减小,全精馏制氩可能实现,氩提取率提高10%~15%。

规整填料精馏塔一般分为3~5段填料层,每段之间有液体收集器和再分布器,传统筛板塔的板间距为110~160mm,而规整填料的等板高为250~300mm,因此填料塔的高度会增加。

一般都选择铝作为规整填料的材料,这样可减轻重量和减少费用,但必须控制好填料金属表面残留润滑油量小于50mg/m2。在这样条件下,可认为铝填料塔和铝筛板塔用于氧精馏是同样安全的。

当然,规整填料的成本要比筛板塔高,塔身也较高。但是,它的优点是突出的,所以,进入90年代后,许多空分设备生产厂首先在上塔和氩塔用规整填料塔替代了筛板塔,并有进一步在下塔也加以采用的趋势。

填料塔计算部分

填料吸收塔设计任务书 一、设计题目 填料吸收塔设计 二、设计任务及操作条件 1、原料气处理量:5000m3/h。 2、原料气组成:98%空气+%的氨气。 3、操作温度:20℃。 4、氢氟酸回收率:98%。 5、操作压强:常压。 6、吸收剂:清水。 7、填料选择:拉西环。 三、设计内容 1.设计方案的确定及流程说明。 2.填料吸收塔的塔径,填料层的高度,填料层的压降的计算。 3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。 4.吸收塔的工艺流程图。 5.填料吸收塔的工艺条件图。

目录 第一章设计方案的简介 (4) 第一节塔设备的选型 (4) 第二节填料吸收塔方案的确定 (6) 第三节吸收剂的选择 (6) 第四节操作温度与压力的确定 (7) 第二章填料的类型与选择 (7) 第一节填料的类型 (7) 第二节填料的选择 (9) 第三章填料塔工艺尺寸 (10) 第一节基础物性数据 (10) 第二节物料衡算 (11) 第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 第四节填料层压降的计算 (16) 第四章辅助设备的设计与计算 (16) 第一节液体分布器的简要设计 (16) 第二节支承板的选用 (17) 第三节管子、泵及风机的选用 (18) 第五章塔体附件设计 (20) 第一节塔的支座 (20) 第二节其他附件 (20)

第一章设计方案的简介 第一节塔设备的选型 塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式,可分为板式塔和填料塔两大类。 1、板式塔 板式塔为逐级接触式气液传质设备,是最常用的气液传质设备之一。传质机理如下所述:塔内液体依靠重力作用,由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘,然后横向流过塔板,从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下,自下而上穿过各层塔板的气体通道(泡罩、筛孔或浮阀等),分散成小股气流,鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上,气液两相密切接触,进行热量和质量的交换。在板式塔中,气液两相逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化,在正常操作下,液相为连续相,气相为分散相。 一般而论,板式塔的空塔速度较高,因而生产能力较大,塔板效率稳定,操作弹性大,且造价低,检修、清洗方便,故工业上应用较为广泛。 2、填料塔 填料塔是最常用的气液传质设备之一,它广泛应用于蒸馏、吸收、解吸、汽提、萃取、化学交换、洗涤和热交换等过程。几年来,由于填料塔研究工作已日益深入,填料结构的形式不断更新,填料性能也得到了迅速的提高。金属鞍环,改型鲍尔环及波纹填料等大通量、低压力降、高效率填料的开发,使大型填料塔不断地出现,并已推广到大型汽—液系统操作中,尤其是孔板波纹填料,由于具有较好的综合性能,使其不仅在大规模生产中被采用,且由于其在许多方面优于各种塔盘而越来越得到人们的重视,在某些领域中,有取代板式塔的趋势。近年来,在蒸馏和吸收领域中,最突出的变化是新型填料,特别是规整填料在大直径

填料塔结构示意图

填料塔结构示意图 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】

填料塔的结构及其工作原理 填料塔的作用是起到吸收作用,是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。 以下讲一下填料塔的结构特点: 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 填料的分类 填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料。 1.散装填料 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料: 拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍填料矩鞍填料金属环矩鞍填料球形填料 (1)拉西环填料于1914年由拉西(F. Rashching)发明,为外径与高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差,传质效率低,阻力大,通量小,目前工业上已较少应用。 (2)鲍尔环填料是对拉西环的改进,在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。与拉西环相比,鲍尔环的气体通量可增加50%以上,传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。 (3)阶梯环填料是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。

规整填料塔设计浅析

规整填料塔设计浅析 引言:规整填料,是一种在塔内按均匀几何图形排列、整齐堆砌的填料,具有较高的传质性能和生产能力。因此,规整填料塔的应用范围是越来越广泛,其设计的要求也越来越高。 1 规整填料塔的结构 填料塔由筒体、塔内件及填料构成。填料分为散装和规整填料两大类。塔内件有各种形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置与进料装置及气体分布装置等。筒体有整体式结构及法兰连接分段式结构。对于直径800mm 以上的大塔一般采用整体式结构,填料及所有塔内件从人孔送入塔内组装,如图1所示: 图1规整填料塔填料塔结构示意图 2 规整填料塔的特点 规整填料塔不仅结构简单,而且具有生产能力大(通量大)、分离效率高、持液量小、操作弹性大、压强降低等特点。通过填料材质的选择,可处理腐蚀性的物料。尤其对于压强降较低的真空精馏操作,更显示出其优越性。但是,规整填料塔的造价通常高于板式塔,对于含有悬浮物的料液、易聚合的物系则不适用,而且对于有侧线出料的场合等也不大适宜。

图2 规整填料 3 填料塔的设计 3.1 液泛气速计算 液泛是指逆流填料塔中气液两相交互作用达到一种特定流体力学现象。发生液泛时,持液量增加,气液鼓泡传质,气流脉动,液体被大量带出塔顶部,塔操作不稳定甚至被破坏。因此,填料塔只有在泛点气速以下才可能稳定地操作,但如果气速太低又会造成设备的浪费以及气、液体分布的不均匀。通常认为,液泛气速是填料塔逆流操作的极限气速,一般取操作气速为液泛气速的50%~80%[1]。规整填料塔设计的首要任务是根据填料类型,将其在操作条件下的泛点气速算出,再确定适宜的塔径和塔内实际操作气速下的填料层压降。 利用Bain-Haugen公式计算液泛气速在工业中使用非常广泛,而且参数少,易查找,计算精度较高,对规整填料非常适用。该公式是Bain-Haugen[2]修正Sherwood等提出的,修正后的公式为: 式中,L、G为液相、气相流率,kg/s;为液泛气速,m/s;为气相密度,kg/m3 ;为干填料因子,m-1;为液相、气相密度,kg/m3;为液相粘度,Pa?s。 根据各种填料的实验数据回归出的A、B 值,即可将该公式应用到不同的规整填料计算中3.2 塔径计算 塔径主要根据工艺条件的要求、生产的稳定性、生产的状态(连续、间歇)、以及塔的操作条件等参数确定,其设计是一个综合性的问题。塔内气速低,塔径就大,塔内的压降低;塔内气速高,塔径就小,塔内的压降就大,所以需要统筹考虑。 塔径计算方法主要有泛点算法、载点算法和FP-Cmax图法。FP-Cmax 图法是工业上普遍使用的用来计算规整填料塔塔径的方法,一般由填料生产厂家提供,所以计算结果准确性较高。利用该方法计算塔径时,首先计算出流动参数FP 值:

填料塔设计说明书

填 料 塔 设 计 说 明 书 设计题目:水吸收氨填料吸收塔学院:资源环境学院 指导老师:吴根义罗惠莉 设计者:赵海江 学号:2 专业班级:08级环境工程1班

一、设计题目 试设计一座填料吸收塔,用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h,其中含氨5%,要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小量的1.5倍。 二、操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ 三、吸收剂的选择 吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力,而对混合气体中的其他组分不吸收,且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂,氨气为吸收质。水廉价易得,物理化学性能稳定,选择性好,符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品,故采用纯溶剂。 四、流程选择及流程说明 逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,此即逆流操作。逆流操作的特点是传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。 五、塔填料选择 阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的间隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前使用的环形填料中最为优良的一种 选用聚丙烯阶梯环填料,填料规格:

六、填料塔塔径的计算 1、液相物性数 对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得,20℃水的有关物性数据如下: 密度为:L ρ=998.2 kg/m3 粘度为:μL=0.001004 Pa·S=3.6 kg/(m·h) 表面张力为σL=72.6 dyn/cm =940896 kg/h2 2、气相物性数据: 20℃下氨在水中的溶解度系数为:H=0.725kmol/(m3·kPa)。 混合气体的平均摩尔质量为: Mvm=0.05×17.03g/mol +0.95×29g/mol=28.40g/mol , 混合气体的平均密度为:ρvm =1.183 kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得20℃空气的粘度为: μv=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h) 3、气相平衡数据 20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa 。 4、物料衡算: 亨利系数 S L HM E ρ= 相平衡常数 754.03 .10102.18725.02 .998=??=== P HM P E m S L ρ E ——亨利系数 H ——溶解度系数 Ms ——相对摩尔质量

填料塔的结构及其工作原理

填料塔的结构及其工作原理 填料塔的作用是起到吸收作用,是化工、石油化工和炼油生产中最重要的设备之一。 以下讲一下填料塔的结构特点: 填料塔是以塔的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 填料的分类 填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料。 1.散装填料 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料: 拉西环鲍尔环阶梯环弧鞍填料矩鞍填料金属环矩鞍填料球形填料 (1)拉西环填料于1914年由拉西(F. Rashching)发明,为外径与高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差,传质效率低,阻力大,通量小,目前工业上已较少应用。

填料塔的设计

目录

前言 世界卫生组织和联合国环境组织发表的一份报告说:“空气污染已成为全世界城市居民生活中一个无法逃避的现实。”如果人类生活在污染十分严重的空气里,那就将在几分钟内全部死亡。工业文明和城市发展,在为人类创造巨大财富的同时,也把数十亿吨计的废气和废物排入大气之中,人类赖以生存的大气圈却成了空中垃圾库和毒气库。因此,大气中的有害气体和污染物达到一定浓度时,就会对人类和环境带来巨大灾难,对有害气体的控制更必不可少。 一.设计任务书 1.设计目的 通过对气态污染物净化系统的工艺设计,初步掌握气态污染物净化系统设计的基本方法。培养学生利用所学理论知识,综合分析问题和解决实际问题的能力、绘图能力、以及正确使用设计手册和相关资料的能力。 2.设计任务 试设计一个填料塔,常压,逆流操作,操作温度为25℃,以清水为吸收剂, ,气体处理量为1500m3/h,其中含氨%(体积分数),吸收脱除混合气体中的NH 3

要求吸收率达到99%,相平衡常数m=。 3.设计内容和要求 1)研究分析资料。 2)净化设备的计算,包括计算吸收塔的物料衡算、吸收塔的工艺尺寸计算、填料层压降的计算及校核计算。 3)附属设备的设计等。 4)编写设计计算书。设计计算书的内容应按要求编写,即包括与设计有关的阐述、说明及计算。要求内容完整,叙述简明,层次清楚,计算过程详细、准确,书写工整,装订成册。设计计算书应包括目录、前言、正文及参考文献等,格式参照学校要求。 5)设计图纸。包括填料塔剖面结构图、工艺流程图。应按比例绘制,标出设备、零部件等编号,并附明细表,即按工程制图要求。图纸幅面、图线等应符合国家标准;图面布置均匀;符合制图规范要求。 6)对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二.设计资料 1.工艺流程 采用填料塔设计,填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料,以增加两种流体间的接触表面。例如应用于气体吸收时,液体由塔的上部通过分布器进入,沿填料表面下降。气体则由塔的下部通过填料孔隙逆流而上,与液体密切接触而相互作用。结构较简单,检修较方便。广泛应用于气体吸收、蒸馏、萃取等操作。 2.进气参数 进气流量: 1500m3/h 进气主要成分:NH 3

化工设备填料塔结构

化工设备填料塔结构 10.2.1 填料塔的结构及其结构特性 1. 填料塔的结构 如图所示为填料塔的结构示意图,填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一样不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的间隙,在填料表面上,气液两相紧密接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流淌时,有逐步向塔壁集中的趋势,使得塔壁邻近的液流量逐步增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直截了当用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 2. 填料特性的评判 (1)比表面积a (2)间隙率

塔内单位体积填料层具有的间隙体积,m 2/m 3。ε为一分数。ε值大则气体通过填料层的阻力小,故ε值以高为宜。 关于乱堆填料,当塔径D 与填料尺寸d 之比大于8时,因每个填料在塔内的方位是随机的,填料层的平均性较好,这时填料层可视为各向同性,填料层的间隙率ε确实是填料层内任一横截面的间隙截面分率。 当气体以一定流量过填料层时,按塔横截面积计的气速u 称为“空塔气速”(简称空速),而气体在填料层孔隙内流淌的真正气速为1u 。二者关系为:ε/1u u =。 (3)塔内单位体积具有的填料个数n 依照运算出的塔径与填料层高度,再依照所选填料的n 值,即可确定塔内需要的填料数量。一样要求塔径与填料尺寸之比8/>d D (此比值在8~15之间为宜),以便气、液分布平均。若8/

填料塔的基本特点

填料塔的基本特点 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板,以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入,经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设置)分布后,与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙,在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备,正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件,它提供了气液两相接触传质的相界面,是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同,分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等;规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等,目前工业上使用最为广泛的是波纹填料,分为板波纹填料和网波纹填料; 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数,主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积:单位体积填料层的填料表面积,其值越大,所提供的气液传质面积越大,性能越优; 2.空隙率:单位体积填料层的空隙体积;空隙率越大,气体通过的能力大且压降低; 3.填料因子:填料的比表面积与空隙率三次方的比值,它表示填料的流体力学性能,其值越小,表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件,合理地选择填料; 2.根据给定的设计任务,计算塔径、填料层高度等工艺尺寸; 3.计算填料层的压降; 4.进行填料塔的结构设计,结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择,对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备,适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料,应根据它的特点进行技术经济评价,使所选用的填料既能满足生产要求,又能使设备的投资和操作费最低。 (1)填料种类的选择 填料的传质效率要高:传质效率即分离效率,一般以每个理论级当量填料层高度表示,即HETP值; 填料的通量要大:在同样的液体负荷下,在保证具有较高传质效率的前提下,应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料; 填料层的压降要低:填料层压降越低,塔的动力消耗越低,操作费越小;对热敏性物系尤为重要; 填料抗污堵性能强,拆装、检修方便。 (2)填料规格的选择

化工原理课程设计(规整填料塔)

填料精馏塔设计任务书 一、设计题目:填料塔设计 二、设计任务:苯-甲苯精馏塔设计 三、设计条件: 1、年处理含苯41%(质量分数,下同)的苯-甲苯混合液3万吨; 2、产品苯含量不低于96%; 3、残液中苯含量不高于1%; 4、操作条件: 填料塔的塔顶压力:4kPa(表压) 进料状态:自选 回流比:自选 加热蒸汽压力:101.33kPa(表压) 5、设备型式:规整填料塔 6、设备工作日:300天/年,24h连续运行 四、设计内容和要求 序号设计内容要求 1 工艺计算物料衡算、热量衡算、理论塔板数等 2 结构设计塔高、塔径、分布器、接口管的尺寸等 3 流体力学验算塔板负荷性能图 4 冷凝器的传热面积和冷却介质的 用量计算 5 再沸器的传热面积和加热介质的 用量计算 6 计算机辅助计算将数据输入计算机,绘制负荷性能图 7 编写设计说明书目录、设计任务书、设计计算及结果、流程图、参考资料等

目录 第1章流程的确定和说明 (3) 1.1加料方式 (3) 1.2进料状态 (3) 1.3冷凝方式 (3) 1.4回流方式 (3) 1.5加热方式 (3) 1.6加热器 (4) 第2章精馏塔设计计算 (5) 2.1操作条件和基础数据 (5) 2.1.1操作压力 (5) 2.1.2基础数据 (5) 2.2精馏塔工艺计算 (7) 2.2.1物料衡算 (7) 2.2.2热量衡算 (9) 2.2.3理论塔板数计算 (11) 2.3精馏塔的主要尺寸 (12) 2.3.1精馏塔设计的主要依据 (12) 2.3.2塔径设计计算 (15) 2.3.3填料层高度的计算 (16) 第3章附属设备及主要附件的选型计算 (17) 3.1冷凝器 (17) 3.1.1计算冷却水流量 (18) 3.1.2冷凝器的计算与选型 (18) 3.2再沸器 (18) 3.2.1间接加热蒸汽 (18) 3.2.2再沸器加热面积 (18) 3.3塔内其他结构 (19) 3.3.1接管的计算与选择 (19) 3.3.2液体分布器 (20) 3.3.3除沫器 (21) 3.3.4液体再分布器 (22) 3.3.5填料支撑板的选择 (22) 3.3.6塔底设计 (23) 3.3.7塔的顶部空间高度 (23) 第4章结束语 (24) 参考文献 (25)

填料塔设计

1.填料塔的一般结构 填料塔可用于吸收气体等。填料塔的主要组件是:流体分配器,填料板或床限制板,填料,填料支架,液体收集器,液体再分配器等。 2.填料塔的设计步骤 (1)确定气液负荷,气液物理参数和特性,根据工艺要求确定出气口上述参数(2)填料的正确选择对塔的经济效果有重要影响。对于给定的设计条件,有多种填充物可供选择。因此,有必要对各种填料进行综合比较,限制床层,以选择理想的填料。 (3)塔径的计算:根据填料特性数据,系统物理参数和液气比计算出驱替速度,再乘以适当的系数,得出集液器设计的空塔气速度,以计算塔径。;或者直接使用从经验中获得的气体动能因子的设计值来计算塔的直径。 (4)填充层的总高度通过传质单位高度法或等板高度法算出。

(5)计算填料层的压降。如果压降超过极限值,则应调整填料的类型和尺寸或降低工作气体的速度,然后再重复计算直至满足条件。 (6)为了确保填料塔的预期性能,填料塔的其他内部组件(分配器,填料支座,再分配器,填料限位板等)必须具有适当的设计和结构。结构设计包括两部分:塔身设计和塔内构件设计。填料塔的内部组件包括:液体分配装置,液体再分配装置,填料支撑装置,填料压板或床限制板等。这些内部构件的合理设计是确保正常运行和预期性能的重要条件。 废气处理设备 第六章小型吸收塔的设计32参考文献33设计师:武汉工程大学环境工程学院08级环境工程去除工艺气体中更多的有害成分以净化气体以进一步处理或去除工业废气中的更多有害物质,以免造成空气污染。1.2吸收塔的应用塔式设备是气液传质设备,广泛用于炼油,化工,石家庄汕头化工等生产。根部列车塔中气液接触部分的结构类型可分为板式塔和填料塔。根据气体和液体的接触方式的不同,吸收设备可分为两类:阶

填料塔结构设计

17.2填料塔结构设计 一、液体分布器 (喷林装置) 1、典型结构: (1)管式喷洒器 (2)莲蓬式喷洒器 (3)多孔直管分配器 (4)多孔盘管分配器 (5)溢流管式分配器 (6)筛孔盘式分配器 (7)槽式分配器 (8)排管式分配器 2、各结构特点 二、填料 自学 三、填料支承 1、支承要求 有足够的强度和刚度 而且有足够的自由截面 使支承处不发生液泛 2、类型 栅板 气体喷射式支承板 ???梁型钟罩型 四、液体再分配器 1.填料层的分段原因 P341 倒二行~~P 342 第一行 2.再分配器的作用: 收集上段填料层的液体,并使其在下段填料层重新均匀分布。 3.再分配器的类型 (1)分配锥 (2)边圈槽形分配器 (3)升气管式分配器 (4)斜板复合式分配器 五、除沫器 1.作用: 减少液体夹带,确保气体纯度,保证后续设备正常工作。 2.使用条件: 在空塔气速较大,塔顶溅液现象严重时,以及工艺过程不允许出塔气体夹带雾滴的情况下设置 3.除沫器的类型 (1)折板除沫器 (2)涤网除沫器 六、裙座结构 1.裙座的组成 座体、排净孔、基础环、筛板、盖板、人孔、管线引出孔、排气孔、保温支承圈 2.裙座与壳体的连接 (1)对接焊缝 座体外径与壳体外径相同 适用于一般情况下

(2)搭接焊缝 座体内径与壳体外径相同 由于受力较差对小塔或受力较小的情况下用 3.裙座的材料 采用普通碳钢考虑操作条件载荷封头材料等的因素取 七、管口结构及其他 1.进气管口 2.液体出口管 D大小取人、手孔倾斜安装 3.填料出口按N 4.其他结构同一般的容器相同 填料塔结构原理 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。 的塔身是一直立式圆筒(如上图所示), 塔身 底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。

填料塔设计机械设计

目录 第一章前言 ................................................................................. 错误!未定义书签。 塔设备设计简介 .................................................................. 错误!未定义书签。 填料塔结构简介 .................................................................. 错误!未定义书签。第二章设计方案的确定 ............................................................. 错误!未定义书签。 装置流程的确定 .................................................................. 错误!未定义书签。 吸收剂的选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。 填料的选择 .......................................................................... 错误!未定义书签。 材料选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。第三章工艺参数 ......................................................................... 错误!未定义书签。第四章机械设计 ......................................................................... 错误!未定义书签。 塔体厚度计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 封头厚度计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。 填料塔的载荷分析及强度校核 .......................................... 错误!未定义书签。 塔体的水压试验 .................................................................. 错误!未定义书签。 水压试验时各种载荷引起的应力 .............................. 错误!未定义书签。 水压试验时应力校核 .................................................. 错误!未定义书签。第五章零部件选型 ..................................................................... 错误!未定义书签。 人孔 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 法兰 ...................................................................................... 错误!未定义书签。 除雾沫器 .............................................................................. 错误!未定义书签。 填料支撑板 .......................................................................... 错误!未定义书签。

化工设备填料塔结构

10.2 填料塔 10.2.1 填料塔的结构及其结构特性 1. 填料塔的结构 如图所示为填料塔的结构示意图,填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 2. 填料特性的评价 (1)比表面积a 塔内单位体积填料层具有的填料表面积,m2/m3。填料比表面积的大小是气液传质比表面积大小的基础条件。须说明两点:第一,操作中有部分填料表面不被润湿,以致比表面积中只有某个分率的面积才是

浅谈填料塔的结构、性能及安装注意点

浅谈填料塔的结构、性能及安装注意点 ——南京市金陵石化烷基苯厂烷一平涛210046 关键字:填料塔安装注意点 引言 烷基苯联合装置400#的主要任务是:在催化剂氟化氢存在的条件下,使苯和 来自脱氢装置的C 10~C 13 直链烷烯烃混合物中的烯烃进行烷基化反应,生成直链 烷基苯。并经过脱苯、脱烷烃、烷基苯精馏等过程,制取高质量的洗涤剂用直链烷基苯。C-405与C-406作为其中最重要的一环,分别肩负着将烷烃(返回300#循环以及部分作为机泵的冲洗液)与烷基化物分离以及将烷基苯(主要产品)与重烷苯分离。这两个在整个联合装置内都处于比较重要的地位的塔,采用的却同样是填料塔的结构。 1.填料塔的主要内件 填料塔的主要内件主要由以下组成 1.1 填料 填料作为填料塔的重要组成部分,其作用相当 于板式塔中的塔盘,是塔中物料进行温度交换和 传质的主要场所。填料主要分为散装填料与规整 填料两种。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸 的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称 为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点 不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。 规整填料是按一定的几何构形排列,整齐堆砌的填料。规整填料种类很多,根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。 1.2 液体分布器 液体分布器是保证传质顺利进 行的重要塔内件之一。分散相得到 良好的分散和液滴群沿塔截面均匀 分布是塔内传质过程得以顺利进行 的必要条件。 大中型填料塔塔顶回流分布器 在无脏堵情况下应优先选择带管式 预分布器的二级槽式液体分布器 (见图1),以便于安装、检修,且不 易形成液沫夹带。 槽盘式气液分布器(见图2)是一种重力式液体分布器,由于该分布器的喷淋孔开在升气管的中上部,重脏物沉于盘底,小孔以下的空间内可以贮存大量的重脏物;轻脏物浮在液层上面;液层中的小孔难以被堵塞。 管式液体分布器一般都属于压力型分布器,目前应用十分广泛,其优点在

填料塔各种填料

填料塔各种填料 The Standardization Office was revised on the afternoon of December 13, 2020

各种填料 (1)拉西环填料于1914年由拉西(F. Rashching)发明,为外径与高度相等的圆环。拉西环填料的气液分布较差,传质效率低,阻力大,通量小,目前工业上已较少应用。 (2)鲍尔环填料是对拉西环的改进,在拉西环的侧壁上开出两排长方形的窗孔,被切开的环壁的一侧仍与壁面相连,另一侧向环内弯曲,形成内伸的舌叶,诸舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔,大大提高了环内空间及环内表面的利用率,气流阻力小,液体分布均匀。与拉西环相比,鲍尔环的气体通量可增加50%以上,传质效率提高30%左右。鲍尔环是一种应用较广的填料。 (3)阶梯环填料是对鲍尔环的改进,与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平

均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 (4)弧鞍填料属鞍形填料的一种,其形状如同马鞍,一般采用瓷质材料制成。弧鞍填料的特点是表面全部敞开,不分内外,液体在表面两侧均匀流动,表面利用率高,流道呈弧形,流动阻力小。其缺点是易发生套叠,致使一部分填料表面被重合,使传质效率降低。弧鞍填料强度较差,容破碎,工业生产中应用不多。 (5)矩鞍填料将弧鞍填料两端的弧形面改为矩形面,且两面大小不等,即成为矩鞍填料。矩鞍填料堆积时不会套叠,液体分布较均匀。矩鞍填料一般采用瓷质材料制成,其性能优于拉西环。目前,国内绝大多数应用瓷拉西环的场

填料塔设计

填料塔设计: 填料塔是指流体阻力小,适用于气体处理量大而液体量小的过程。液体沿填料表面自上向下流动,气体与液体成逆流或并流,视具体反应而定。填料塔内存液量较小。无论气相或液相,其在塔内的流动型式均接近于活塞流。若反应过程中有固相生成,不宜采用填料塔。 填料塔在塔内充填各种形状的填充物(称为填料),使液体沿填料表面流动形成液膜,分散在连续流动的气体之中,气液两相接触面在填料的液膜表面上。它属膜状接触设备。 填料塔以填料作为气、液接触和传质的基本构件,液体在填料表面呈膜状自上而下流动,气体呈连续相自下而上与液体作递向流动,并进行气、液两相间的传质和传热。两相的组分浓度和温度沿塔高连续变化。填料塔属于微分接触型的气、液传质设备。 填料塔又称填充塔。化工生产中常用的一类传质设备。主要由圆柱形的塔体和堆放在塔内的填料(各种形状的固体物,用于增加两相流体间的面积,增强两相间的传质)等组成。用于吸收、蒸馏、萃取等。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。 填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。 填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。 液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。 气体从塔底送入,经气体分布装置(小直径塔一般不设气体分布

装置)分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。 填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时,有逐渐向塔壁集中的趋势,使得塔壁附近的液流量逐渐增大,这种现象称为壁流。 壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均,从而使传质效率下降。 因此,当填料层较高时,需要进行分段,中间设置再分布装置。 液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分,上层填料流下的液体经液体收集器收集后,送到液体再分布器,经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

填料塔设计

化工原理课程设计 -填料塔的设计说明书 院(系)别:化学与化工学院 专业:应用化学 年级班: 09级3班 姓名: 学号: 指导老师:

前言: 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节,通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法;学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧;掌握各种结果的校核,能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性,还要考虑生产上的安全性、经济合理性。同时,通过课程设计,还可以使学生树立正确的设计思想,培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念,培养提高学生独立工作能力的有益实践。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求,另外还要有一定的潜力。节省能源,综合利用余热。经济合理,冷却水进出口温度的高低,一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响,因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 经过学习,我知道,填料塔吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。这次课程设计我把聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。

目录 一、设计任务 (5) 二、设计条件 (5) 三、设计方案 (5) 1、吸收剂的选择 (5) 2、吸收过程的选择 (5) 3、流程图及流程说明 (5) 4、塔填料选择 (6) 四、工艺计算 (6) 1、物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (7) 2、塔径计算 (8) 3、填料层高度计算 (9) 4.填料层压降计算 (11) 五、液体分布装置 (12) 1、液体分布器的选型 (12) 2、分布点密度计算 (12) 六、吸收塔塔体材料的选择 (13) 1、吸收塔塔体材料:Q235-B (13) 2、吸收塔的内径 (13) 3、壁厚的计算 (13) 4、强度校核 (14) 七、封头的选型依据,材料及尺寸规格 (14) 1、封头的选型:标准的椭圆封头 (14) 2、封头材料的选择 (14) 3、封头的高 (14) 4、封头的壁厚 (15) 八、液体再分布装置 (15) 九、气体分布装置 (16) 十、填料支撑装置 (16) 十一、液体分布装置 (16) 十二、除沫装置 (17) 1、设计气速的计算 (17) 2、丝网盘的直径 (17) 3、丝网层厚度H的确定 (18) 十三、管结构 (18) 1、气体和液体的进出的装置 (18) 2、填料卸出口 (19) 3、塔体各开孔补强设计 (19) 十四、填料塔高度的确定(除去支座) (20) 1吸收高度 (20) 2、支持圈高度 (20) 3、栅板高度 (20) 4、支持板高度 (20)

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