填料吸收塔课程设计.ppt

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1、填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计第一节第一节 概述概述第二节第二节 设计计算过程设计计算过程第三节第三节 注意事项注意事项填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n填料吸收塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一。它具有填料吸收塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一。它具有填料吸收塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一。它具有填料吸收塔是化学工业中最常用的气液传质设备之一。它具有结构简单、便于用耐腐蚀材料制造以及压降小等优点，采用新结构简单、便于用耐腐蚀材料制造以及压降小等优点，采用新结构简单、便于用耐腐蚀材料制造以及压降小等优点，采用新结构简单、便于用耐腐蚀材料制造以及压降小等优点，采用新

2、型高效填料可以获得很好的经济效果，常用于吸收、精馏等分型高效填料可以获得很好的经济效果，常用于吸收、精馏等分型高效填料可以获得很好的经济效果，常用于吸收、精馏等分型高效填料可以获得很好的经济效果，常用于吸收、精馏等分离过程。本讲以填料吸收塔为例，介绍其设计方法。离过程。本讲以填料吸收塔为例，介绍其设计方法。离过程。本讲以填料吸收塔为例，介绍其设计方法。离过程。本讲以填料吸收塔为例，介绍其设计方法。n n在设计吸收装置时，必须事先规定或已知：在设计吸收装置时，必须事先规定或已知：在设计吸收装置时，必须事先规定或已知：在设计吸收装置时，必须事先规定或已知：n n 在单位时间所应处理的气体总量；在单

3、位时间所应处理的气体总量；在单位时间所应处理的气体总量；在单位时间所应处理的气体总量；n n 气体组成；气体组成；气体组成；气体组成；n n 被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度；被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度；被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度；被吸收组分的吸收率或排出气体的浓度；n n 所使用的吸收液；所使用的吸收液；所使用的吸收液；所使用的吸收液；n n 操作温度和压力。操作温度和压力。操作温度和压力。操作温度和压力。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计吸收吸收溶质与溶剂是否发溶质与溶剂是否发生显著的化学反应生显著的化学反应化学吸收化学吸收物理吸收物理吸收混合气体进入液相混合气体进入液

4、相的组分的组分单组分吸收单组分吸收多组分吸收多组分吸收过程进行中温度的过程进行中温度的变化情况变化情况等温吸收等温吸收非等温吸收非等温吸收我们的设计任务均为单组分、等温的物理吸收过程我们的设计任务均为单组分、等温的物理吸收过程1010气体出口装置气体出口装置气体出口装置气体出口装置9 9液体进口装置液体进口装置液体进口装置液体进口装置8 8液体分布装置液体分布装置液体分布装置液体分布装置7 7填料压紧装置填料压紧装置填料压紧装置填料压紧装置6 6填料填料填料填料5 5塔体塔体塔体塔体4 4液体再分布器液体再分布器液体再分布器液体再分布器3 3填料支承板填料支承板填料支承板填料支承板2 2液体出

5、口装置液体出口装置液体出口装置液体出口装置1 1气体进口气体进口气体进口气体进口编号编号编号编号名名名名 称称称称填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n 吸收剂的选择吸收剂的选择吸收剂的选择吸收剂的选择n n 决定操作温度和压力决定操作温度和压力决定操作温度和压力决定操作温度和压力n n 确定气液平衡关系；确定气液平衡关系；确定气液平衡关系；确定气液平衡关系；n n 选择液气比和确定流程；选择液气比和确定流程；选择液气比和确定流程；选择液气比和确定流程；n n 选择填料选择填料选择填料选择填料n n 计算塔径和填料层高度；计算塔径和填料层高度；计算塔径和填料层高度；计算塔径和填料层高度；n

6、 n 压力损失计算；压力损失计算；压力损失计算；压力损失计算；n n塔内辅助装置的选择和计算；塔内辅助装置的选择和计算；塔内辅助装置的选择和计算；塔内辅助装置的选择和计算；填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n一、吸收流程的确定一、吸收流程的确定n n二、填料的选择二、填料的选择n n三、基础物性数据整理三、基础物性数据整理n n四、物料衡算四、物料衡算n n五、填料塔的工艺尺寸的计算五、填料塔的工艺尺寸的计算n n六、填料层压降计算六、填料层压降计算n n七、塔内辅助装置的选择和计算七、塔内辅助装置的选择和计算填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n贾绍义，柴诚敬主编.化工原理课程设计

7、化工原理课程设计（化工传递与单元操作课程设计）（化工传递与单元操作课程设计）.天津：天津大学出版社，2002n n（向高年级同学借阅）n n匡国柱，史启才主编史启才主编.化工单元过程及设备化工单元过程及设备课程设计课程设计.北京：化学工业出版社，2001n n1.1.填料支承结构的设计填料支承结构的设计填料支承结构的设计填料支承结构的设计n n涂伟平，陈佩珍，程达芬编涂伟平，陈佩珍，程达芬编.化工过程及设备设计化工过程及设备设计.北京：化学工业出北京：化学工业出版社，版社，20002000：103-106.103-106.n n2.2.填料塔附属设备的设计填料塔附属设备的设计填料塔附属设备的设

8、计填料塔附属设备的设计n nE.E.E.E.路德维希编路德维希编.化工装置实用工艺设计（第化工装置实用工艺设计（第2 2卷）卷）.北京：化学工业北京：化学工业出版社，出版社，20002000：321-329.321-329.n n3.3.制图标准制图标准制图标准制图标准n n魏崇光，郑晓梅主编魏崇光，郑晓梅主编.化工工程制图（化工制图）化工工程制图（化工制图）.北京：化学工业出北京：化学工业出版社，版社，19941994：10-1410-14，66-71.66-71.n n刘雪暖，汤景凝主编刘雪暖，汤景凝主编.化工原理课程设计化工原理课程设计.山东：石油大学出版社，山东：石油大学出版社，200

9、12001：112-121.112-121.n n4.4.丙酮丙酮丙酮丙酮-水相平衡常数水相平衡常数水相平衡常数水相平衡常数n n汤金石主编汤金石主编.化工原理课程设计化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，北京：化学工业出版社，19901990：210.210.n n5.5.容器法兰的选择容器法兰的选择容器法兰的选择容器法兰的选择n n董达勤主编董达勤主编.化工设备机械基础（二版）化工设备机械基础（二版）.北京：化学工业出版社，北京：化学工业出版社，19941994：324-325324-325n n6.6.填料塔附属设备的设计填料塔附属设备的设计填料塔附属设备的设计填料塔附属设备的设计n

10、n汤金石主编汤金石主编.化工原理课程设计化工原理课程设计.北京：化学工业出版社，北京：化学工业出版社，19901990：225-225-233.233.n n7.7.扩散系数的计算扩散系数的计算扩散系数的计算扩散系数的计算n n刘光启，马连湘，邢志有主编刘光启，马连湘，邢志有主编.化工物性算图手册化工物性算图手册.北京：化学工业出北京：化学工业出版社，版社，20022002：694-695694-695，712712n n8.8.吸收塔的设计吸收塔的设计吸收塔的设计吸收塔的设计n n匡国柱，史启才主编匡国柱，史启才主编.化工单元过程及设备过程设计化工单元过程及设备过程设计.北京：化学工业北京：

11、化学工业出版社：出版社：249-299.249-299.n n9.9.填料塔内件的计算填料塔内件的计算填料塔内件的计算填料塔内件的计算n n王树楹主编王树楹主编.现代填料塔技术指南现代填料塔技术指南.北京：中国石化出版社，北京：中国石化出版社，19981998：163-201.163-201.n n10.10.填料塔结构的设计填料塔结构的设计填料塔结构的设计填料塔结构的设计n n刘雪暖，汤景凝主编刘雪暖，汤景凝主编.化工原理课程设计化工原理课程设计.山东：石油大学出版社，山东：石油大学出版社，20012001：92-106.92-106.n n11.11.筒体和封头的设计筒体和封头的设计筒体和

12、封头的设计筒体和封头的设计n n魏崇光，郑晓梅主编魏崇光，郑晓梅主编.化工工程制图（化工制图）化工工程制图（化工制图）.北京：化学工业出北京：化学工业出版社，版社，19941994：183-196.183-196.填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n例：例：矿石焙烧炉送出的气体冷却到矿石焙烧炉送出的气体冷却到25后送入后送入填料塔中，用填料塔中，用20清水洗涤以除去其中的清水洗涤以除去其中的SO2。入塔的炉气流量为入塔的炉气流量为2400m3/h，其中，其中SO2的摩尔的摩尔分率为分率为0.05，要求，要求SO2的吸收率为的吸收率为95%。吸收塔。吸收塔常压操作，因该过程液气比很大，吸收

13、温度基常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。本不变，可近似取为清水的温度。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n根据气、液两相流动方向的不同，分为根据气、液两相流动方向的不同，分为逆流操逆流操作作和和并流操作并流操作两类，工业上常采用两类，工业上常采用逆流操作逆流操作。n n除了少数情况只需单独进行吸收外，一般需对除了少数情况只需单独进行吸收外，一般需对吸收后的溶液继以脱吸，使溶剂再生，循环使吸收后的溶液继以脱吸，使溶剂再生，循环使用。用。因此，除了吸收塔以外，还需与其他设备因此，除了吸收塔以外，还需与其他设备一道组成一个完整的吸收一道组成一个完整的吸收-脱

14、吸流程。脱吸流程。洗油脱除煤气中粗苯流程简图洗油脱除煤气中粗苯流程简图吸收塔过程的原则流程吸收塔过程的原则流程1-吸收塔；吸收塔；2-富液泵；富液泵；3-贫液泵；贫液泵；4-解吸塔解吸塔填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n 根据题目条件，采用清水做吸收剂根据题目条件，采用清水做吸收剂n n 为提高传质效率，选用逆流吸收为提高传质效率，选用逆流吸收n n 采用单塔吸收、部分溶剂循环的吸收流程采用单塔吸收、部分溶剂循环的吸收流程填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n长期的研究，开发出许多性能优良的填料，如图是几种填料的长期的研究，开发出许多性能优良的填料，如图是几种填料的长期的研究，开发

15、出许多性能优良的填料，如图是几种填料的长期的研究，开发出许多性能优良的填料，如图是几种填料的形状。形状。形状。形状。拉西环拉西环鲍尔环鲍尔环弧鞍形填料弧鞍形填料矩鞍形填料矩鞍形填料网网环环波纹填料结构波纹填料结构阶梯环阶梯环金属鞍环金属鞍环填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计拉西环拉西环拉西环拉西环鲍尔环鲍尔环鲍尔环鲍尔环阶梯环阶梯环阶梯环阶梯环 环环环环n n按填料结构及其使用方式可以分为按填料结构及其使用方式可以分为按填料结构及其使用方式可以分为按填料结构及其使用方式可以分为散堆填料散堆填料散堆填料散堆填料和和和和规整填料规整填料规整填料规整填料。规规规规整整整整填填填填料料料料格栅填料格

16、栅填料格栅填料格栅填料格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格格里奇格栅填料、网孔格栅填料、蜂窝格栅填料等栅填料等栅填料等栅填料等 波纹填料波纹填料波纹填料波纹填料金属丝网波纹填料、金属孔板波纹填料、金属丝网波纹填料、金属孔板波纹填料、金属丝网波纹填料、金属孔板波纹填料、金属丝网波纹填料、金属孔板波纹填料、金属压延孔板波纹填料金属压延孔板波纹填料金属压延孔板波纹填料金属压延孔板波纹填料脉冲填料脉冲填料脉冲填料脉冲填料脉冲填料脉冲填料脉冲填料脉冲填料散散散散堆堆堆堆填填填填料料料料拉西环拉西环拉西环拉西环拉西环填料拉西环填料拉西

17、环填料拉西环填料鲍尔环鲍尔环鲍尔环鲍尔环金属鲍尔环填料、塑料鲍尔环填料、改型金属鲍尔环填料、塑料鲍尔环填料、改型金属鲍尔环填料、塑料鲍尔环填料、改型金属鲍尔环填料、塑料鲍尔环填料、改型鲍尔环填料鲍尔环填料鲍尔环填料鲍尔环填料 阶梯环阶梯环阶梯环阶梯环金属填料、塑料阶梯环金属填料、塑料阶梯环金属填料、塑料阶梯环金属填料、塑料阶梯环弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料弧鞍填料 矩鞍填料矩鞍填料矩鞍填料矩鞍填料瓷质、聚丙烯矩鞍填料瓷质、聚丙烯矩鞍填料瓷质、聚丙烯矩鞍填料瓷质、聚丙烯矩鞍填料环矩鞍填料环矩鞍填料环矩鞍填料环矩鞍填料金属环矩鞍填料金属环矩鞍填料金属环矩鞍填料金属环矩鞍

18、填料球形填料球形填料球形填料球形填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料聚丙烯浮球填料、多面空心填料填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n 比表面积比表面积比表面积比表面积n n单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以单位体积填料的填料表面积称为比表面积，以 a a 表示，其单表示，其单表示，其单表示，其单位为位为位为位为mm2 2/m/m3 3。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积。填料的比表面积愈大，所提供的气液传

19、质面积。填料的比表面积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。愈大。因此，比表面积是评价填料性能优劣的一个重要指标。n n 空隙率空隙率空隙率空隙率n n单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以 表示，其单表示，其单表示，其单表示，其单位为位为位为位为mm3 3/m/m3 3，或以，或以，或以，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的表示

20、。填料的空隙率越大，气体通过的表示。填料的空隙率越大，气体通过的表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。一重要指标。一重要指标。一重要指标。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n 填料因子填料因子填料因子填料因子n n填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即填料的比表面积与空隙率三次方的比值，即a a/3

21、3，称为，称为，称为，称为填料因子，以填料因子，以填料因子，以填料因子，以 表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为表示，其单位为1/m1/m。填料因子分为干。填料因子分为干。填料因子分为干。填料因子分为干填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的 a a/3 3 称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体润湿后，填料表

22、面覆盖了一层液膜，润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，润湿后，填料表面覆盖了一层液膜，a a和和和和 均发生相应的均发生相应的均发生相应的均发生相应的变化，此时的变化，此时的变化，此时的变化，此时的a a/3 3 称为湿填料因子，它表示填料的流称为湿填料因子，它表示填料的流称为湿填料因子，它表示填料的流称为湿填料因子，它表示填料的流体力学性能，体力学性能，体力学性能，体力学性能，值越小，表明流动阻力越小。值越小，表明流动阻力越小。值越小，表明流动阻力越小。值越小，表明流动阻力越小。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计 填料性能的优劣通常根据填料性能的优劣通常根据填料

23、性能的优劣通常根据填料性能的优劣通常根据效率、通量及压降三要素效率、通量及压降三要素效率、通量及压降三要素效率、通量及压降三要素衡量。在相同的操作条件衡量。在相同的操作条件衡量。在相同的操作条件衡量。在相同的操作条件下，填料的比表面积越大，下，填料的比表面积越大，下，填料的比表面积越大，下，填料的比表面积越大，气液分布越均匀，表面的气液分布越均匀，表面的气液分布越均匀，表面的气液分布越均匀，表面的润湿性能越好，则传质效润湿性能越好，则传质效润湿性能越好，则传质效润湿性能越好，则传质效率越高；填料的空隙率越率越高；填料的空隙率越率越高；填料的空隙率越率越高；填料的空隙率越大，结构越开敞，则通量大

24、，结构越开敞，则通量大，结构越开敞，则通量大，结构越开敞，则通量越大，压降亦越低。采用越大，压降亦越低。采用越大，压降亦越低。采用越大，压降亦越低。采用模糊数学方法对九种常用模糊数学方法对九种常用模糊数学方法对九种常用模糊数学方法对九种常用填料的性能进行了评价，填料的性能进行了评价，填料的性能进行了评价，填料的性能进行了评价，得出如下表所示的结论。得出如下表所示的结论。得出如下表所示的结论。得出如下表所示的结论。填料名称填料名称填料名称填料名称评估值评估值评估值评估值语言值语言值语言值语言值排序排序排序排序丝网波纹填料丝网波纹填料丝网波纹填料丝网波纹填料0.860.86很好很好很好很好1 1孔

25、板波纹填料孔板波纹填料孔板波纹填料孔板波纹填料0.610.61相当好相当好相当好相当好2 2金属金属金属金属IntaloxIntalox0.590.59相当好相当好相当好相当好3 3金属鞍形环金属鞍形环金属鞍形环金属鞍形环0.570.57相当好相当好相当好相当好4 4金属阶梯环金属阶梯环金属阶梯环金属阶梯环0.530.53一般好一般好一般好一般好5 5金属鲍尔环金属鲍尔环金属鲍尔环金属鲍尔环0.51 0.51 一般好一般好一般好一般好6 6瓷瓷瓷瓷IntaloxIntalox0.41 0.41 较好较好较好较好 7 7瓷鞍形环瓷鞍形环瓷鞍形环瓷鞍形环0.380.38略好略好略好略好8 8瓷拉西

26、环瓷拉西环瓷拉西环瓷拉西环0.360.36略好略好略好略好9 9填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以填料种类的选择要考虑分离工艺的要求，通常考虑以下几个方面：下几个方面：下几个方面：下几个方面：n n(1)(1)传质效率要高传质效率要高传质效率要高传质效率要高 n n一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料一般而言，规整填料的传质效率高于散装填料n n(2)(2)通量要大通

27、量要大通量要大通量要大n n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速或气相动能因子的填料速或气相动能因子的填料速或气相动能因子的填料n n(3)(3)填料层的压降要低填料层的压降要低填料层的压降要低填料层的压降要低n n(4)(4)填料抗污堵性能强，拆装、检修方便填料抗污堵性能强，拆装、检修方便填料抗污堵性能强，拆装、检修方便填料抗污堵性能强，拆装、检修方便填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n填料规

28、格是指填料的公称尺寸或比表面积填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积填料规格是指填料的公称尺寸或比表面积。n n 散装填料规格的选择散装填料规格的选择散装填料规格的选择散装填料规格的选择 n n工业塔常用的散装填料主要有工业塔常用的散装填料主要有工业塔常用的散装填料主要有工业塔常用的散装填料主要有DN16DN16、DN25DN25、DN38DN38、DN50DN50、DN76DN76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离

29、效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填阻力增加，通量减少，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有使塔的分离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有使塔的分

30、离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定，一般塔径与填料公称直径的比值一规定，一般塔径与填料公称直径的比值一规定，一般塔径与填料公称直径的比值一规定，一般塔径与填料公称直径的比值D D/d d应大于应大于应大于应大于8 8。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n（2 2）规整填料规格的选择）规整填料规格的选择）规整填料规格的选择）规整填料规格的选择n n工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习工业上常用规整填料的型号和规格的表示方法很多，国内习惯用比表面积表示，主要

31、有惯用比表面积表示，主要有惯用比表面积表示，主要有惯用比表面积表示，主要有125125、150150、250250、350350、500500、700700等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质等几种规格，同种类型的规整填料，其比表面积越大，传质效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。效率越高，但阻力增加，通量减少，填料费用也明显增加。选用时应从分离要求、通量要求

32、、场地条件、物料性质及设选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设选用时应从分离要求、通量要求、场地条件、物料性质及设备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技备投资、操作费用等方面综合考虑，使所选填料既能满足技术要求，又具有经济合理性。应予指出，一座填料塔可以选术要求，又具有经济合理性。应予指出，一座填料塔可以选术要求，又具有经济合理性。应予指出，一座填料塔可以选术要求，又具有经济合理性。应予指出，一座填料塔可以选用同

33、种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格用同种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格用同种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格用同种类型，同一规格的填料，也可选用同种类型不同规格的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的的填料；可以选用同种类型的填料，也可以选用不同类型的填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填填料；有的塔段可选用规整填料，而有的塔段可选用散装填填料；有的塔段可选用规整填料，而

34、有的塔段可选用散装填料。设计时应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料。设计时应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料。设计时应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料。设计时应灵活掌握，根据技术经济统一的原则来选择填料的规格。料的规格。料的规格。料的规格。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。n n(1)(1)陶瓷填料陶瓷填料陶瓷填料陶瓷填料n n陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格便宜，陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及

35、耐热性，陶瓷填料价格便宜，陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格便宜，陶瓷填料具有很好的耐腐蚀性及耐热性，陶瓷填料价格便宜，具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其具有很好的表面润湿性能，质脆、易碎是其 最大缺点。在气最大缺点。在气最大缺点。在气最大缺点。在气体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。体吸收、气体洗涤、液体萃取等过程中应用较为普遍。n n(2)(2)塑料填料塑料填料塑料填料塑料填料n n塑料填料

36、的材质主要包括聚丙烯（塑料填料的材质主要包括聚丙烯（塑料填料的材质主要包括聚丙烯（塑料填料的材质主要包括聚丙烯（PPPP）、聚乙烯（）、聚乙烯（）、聚乙烯（）、聚乙烯（PEPE）及聚）及聚）及聚）及聚氯乙烯（氯乙烯（氯乙烯（氯乙烯（PVCPVC）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料）等，国内一般多采用聚丙烯材质。塑料填料的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和有机溶剂的腐的耐腐蚀性能较好，可耐一般的无机酸、碱和

37、有机溶剂的腐蚀。其耐温性良好，可长期在蚀。其耐温性良好，可长期在蚀。其耐温性良好，可长期在蚀。其耐温性良好，可长期在100100 C C以下使用。塑料填料质以下使用。塑料填料质以下使用。塑料填料质以下使用。塑料填料质轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄轻、价廉，具有良好的韧性，耐冲击、不易碎，可以制成薄壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收、解吸、萃取、壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收、解吸、萃取、壁结构。它的通量大、压降低，多用于吸收、解吸、萃取、壁结构。它的通量大、

38、压降低，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通除尘等装置中。塑料填料的缺点是表面润湿性能差，但可通过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。过适当的表面处理来改善其表面润湿性能。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n(3)(3)金属填料金属填料金属填料金属填料n n金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。碳金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。碳金属填料可用

39、多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。碳金属填料可用多种材质制成，选择时主要考虑腐蚀问题。碳钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或钢填料造价低，且具有良好的表面润湿性能，对于无腐蚀或低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一低腐蚀性物系应优先考虑使用；不锈钢填料耐腐蚀性强，一般能耐除般能耐除般能耐除般能耐除Cl Cl 以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面以外常见

40、物系的腐蚀，但其造价较高，且表面以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面以外常见物系的腐蚀，但其造价较高，且表面润湿性能较差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的减压润湿性能较差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的减压润湿性能较差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的减压润湿性能较差，在某些特殊场合（如极低喷淋密度下的减压精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效精馏过程），需对其表面进行处理，才能取得良好的使用效果；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只果；钛材、特种合金钢

41、等材质制成的填料造价很高，一般只果；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只果；钛材、特种合金钢等材质制成的填料造价很高，一般只在某些腐蚀性极强的物系下使用。一般来说，金属填料可制在某些腐蚀性极强的物系下使用。一般来说，金属填料可制在某些腐蚀性极强的物系下使用。一般来说，金属填料可制在某些腐蚀性极强的物系下使用。一般来说，金属填料可制成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲成薄壁结构，它的通量大、气体阻力小，且具有很高的抗冲击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范

42、围最击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最击性能，能在高温、高压、高冲击强度下使用，应用范围最为广泛。为广泛。为广泛。为广泛。填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n对于水吸收对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料聚丙烯阶梯环填料填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n1.液相物性数据液相物性数

43、据n n2.气相物性数据气相物性数据n n3.气液相平衡数据气液相平衡数据1.填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，水的物性数据。由手册查得，水的物性数据。由手册查得，水的物性数据。由手册查得，2020时水的有关物性时水的有关物性时水的有关物性时水的有关物性数据如下：数据如下：数据如下：数据如下：n n 密度：密度：密度：密度：n n 粘度：粘度：粘度：粘度：n n 表面张力：表面张力：表面

44、张力：表面张力：n n SOSO2 2在水中的扩散系数：在水中的扩散系数：在水中的扩散系数：在水中的扩散系数：填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n 混合气体的平均摩尔质量：混合气体的平均摩尔质量：混合气体的平均摩尔质量：混合气体的平均摩尔质量：n n 混合气体的平均密度：混合气体的平均密度：混合气体的平均密度：混合气体的平均密度：n n 混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得混合气体的粘度可近似取空气的粘度，查手册得2020空气空气空气空气的粘度为：的粘度为：的粘度为：的粘度为：n n 查手册得查手册

45、得查手册得查手册得SO2SO2在空气中的扩散系数为：在空气中的扩散系数为：在空气中的扩散系数为：在空气中的扩散系数为：填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n 由手册查得：常压下由手册查得：常压下由手册查得：常压下由手册查得：常压下2020时时时时SOSO2 2在水中的亨利系数：在水中的亨利系数：在水中的亨利系数：在水中的亨利系数：n n 相平衡常数为：相平衡常数为：相平衡常数为：相平衡常数为：n n 溶解度系数为：溶解度系数为：溶解度系数为：溶解度系数为：填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n1.物料衡算与吸收操作线方程物料衡算与吸收操作线方程n n2.吸收剂用量对操作线的影响吸收剂用

46、量对操作线的影响n n3.最小液气比最小液气比填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计 或操作线方程：操作线方程：填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n由图解得由图解得 n n若若 n n则则 n n或或 n n所以所以 操作液气比操作液气比 n n 进塔气相摩尔比：进塔气相摩尔比：进塔气相摩尔比：进塔气相摩尔比：n n 出塔气相摩尔比：出塔气相摩尔比：出塔气相摩尔比：出塔气相摩尔比：n n 进塔惰性气相流量：进塔惰性气相流量：进塔惰性气相流量：进塔惰性气相流量：n n 该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下该

47、过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下该过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即：式计算，即：式计算，即：式计算，即：n n 对于纯吸收过程，进塔液相组成为对于纯吸收过程，进塔液相组成为对于纯吸收过程，进塔液相组成为对于纯吸收过程，进塔液相组成为:n n 取操作液气比为：取操作液气比为：取操作液气比为：取操作液气比为：填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n1.填料塔塔径的计算填料塔塔径的计算n n1.1 1.1 泛点气速的计算泛点气速的计算泛点气速的计算泛点气速的计算n n1.2 1.2 塔径的计算及校核塔径的计算及校核塔径的计算及校核塔径的计算及校核n n

48、2.填料层高度的计算填料层高度的计算n n2.12.1气相总传质单元高度的计算气相总传质单元高度的计算气相总传质单元高度的计算气相总传质单元高度的计算n n2.22.2气相总传质单元数的计算气相总传质单元数的计算气相总传质单元数的计算气相总传质单元数的计算填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n填料塔的直径填料塔的直径填料塔的直径填料塔的直径D D与操作空塔气速与操作空塔气速与操作空塔气速与操作空塔气速u u及气体体积流量及气体体积流量及气体体积流量及气体体积流量VsVs之间存在以下关系：之间存在以下关系：之间存在以下关系：之间存在以下关系：n n式中：式中：式中：式中：D D 塔径，塔径，

49、塔径，塔径，m;m;n n Vs Vs气体体积流量，气体体积流量，气体体积流量，气体体积流量，mm3 3/s;/s;n n u u 操作空塔气速，操作空塔气速，操作空塔气速，操作空塔气速，m/sm/s填料吸收塔课程设计填料吸收塔课程设计n n液泛气速为操作气速的最大极限速度，所以操作气速必须小于液泛气速为操作气速的最大极限速度，所以操作气速必须小于液泛气速为操作气速的最大极限速度，所以操作气速必须小于液泛气速为操作气速的最大极限速度，所以操作气速必须小于液泛气速，一般取操作气速为液泛气速的液泛气速，一般取操作气速为液泛气速的液泛气速，一般取操作气速为液泛气速的液泛气速，一般取操作气速为液泛气速

50、的50%80%50%80%，即泛点率，即泛点率，即泛点率，即泛点率（操作气速与液泛气速的比值）约为（操作气速与液泛气速的比值）约为（操作气速与液泛气速的比值）约为（操作气速与液泛气速的比值）约为0.50.80.50.8。n n若泛点率小，操作气速小，压力降小，能耗低，操作弹性大；若泛点率小，操作气速小，压力降小，能耗低，操作弹性大；若泛点率小，操作气速小，压力降小，能耗低，操作弹性大；若泛点率小，操作气速小，压力降小，能耗低，操作弹性大；但塔径增大，设备投资高，生产能力低，同时不利于气、液充但塔径增大，设备投资高，生产能力低，同时不利于气、液充但塔径增大，设备投资高，生产能力低，同时不利于气、