填料塔课程设计

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1、 - 1 - 目目 录录 1. 前言(4) 2. 设计任务(6) 3. 设计方案说明 (6) 4. 基础物性数据 （6） 5. 物料衡算 (6) 6. 填料塔的工艺尺寸计算 （8） 7. 附属设备的选型及设备（14） 8. 参考文献 (19) 9. 后记及其他（20） - 2 - 1 1. .前前 言言 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， 它是化工类企 业中最常用的气液传质设备之一。 而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发 展的关键。聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与 其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便 等优点

2、，但其明显的缺点是表面润湿性能。 1.11.1 填料塔技术填料塔技术 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

3、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。 1.2 1.2 填料的类型填料的类型 填料的种类很多，根据装填

4、方式的不同，可分为散装填料和规整填料。 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。 - 3 - 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。 根据设计的费用和分离要求来考虑，本设计采用散装填料。 1.31.3 填料的几何特性填料的几何特性 填料的几何特性数据主要包括比表面积、空隙率、填料因子等，是评价填料 性能的基本参数。 1.41.4 填料的性能评价填料的性能评价 填料性能的

5、优劣通常根据效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件 下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效率 越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低 填料塔的流体力学性能 1.51.5 填料塔的流体力学性能填料塔的流体力学性能 主要包括填料层的持液量、 填料层的压降、 液泛、 填料表面的润湿及返混等。 1.61.6 填料的选择填料的选择 填料的选择包括填料种类的选择、填料规格的选择（散装填料规格的选择、 规整填料规格的选择） 、填料材质的选择等，所选填料既要满足生产工艺的要求， 又要使设备投资和操作费用最低。在填料的选择中，我选用 DN50 填料。因为设

6、 计任务的年产量比较小，塔径为 800mm，不适合用尺寸大的填料。而在同类填料 中，尺寸越小的，分离效率越高，但它的阻力将增加，通量减小，填料费用也增 加很多。而 DN50 填料正处于两者之间。是理想的填料类型。 1.71.7 填料塔的内件填料塔的内件 填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、液体分布装置、液体收 集再分布装置等。合理地选择和设计塔内件，对保证填料塔的正常操作及优良的 传质性能十分重要。 - 4 - 2. 2. 设计任务设计任务 原料气组成: 丙酮空气双组分混合气体 丙酮含量 14.0%（体积%） 处理量: 1.310 7 4.1107 Nm 3 /a （标准体积流量） 年吸收能力 1.210 7 m 3 ，年开工