填料塔的設計ppt課件

填料塔的設計,設計步驟：,1、確定設計方案,2、合理選擇填料及其類型,3、確定塔徑、填料層高度等工藝尺寸,4、計算填料層的壓降,5、進行填料塔內(nèi)件的設計與選型,1,一、設計方案的確定,（一）填料精餾塔設計方案的確定包括：1、裝置流程的確定；2、操作壓力的確定；3、進料熱狀態(tài)的確定；4、加熱方式的確定；5、回流比的選擇等；上述選擇原則與板式精餾塔設計基本相同，待學習板式塔設計再加以討論。,2,（二）填料吸收塔設計方案的確定,1、裝置流程的確定吸收流程一般有：（1）逆流操作（2）并流操作（3）吸收劑部分再循環(huán)（4）多塔串聯(lián)操作（5）串聯(lián)并聯(lián)操作,3,2、吸收劑的選擇,吸收劑的選擇著重考慮以下幾個方面：,（1）溶解性；（2）選擇性；（3）揮發(fā)性；（4）粘滯性；（5）其他如腐蝕性、毒性、易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、嘉廉易得、化學穩(wěn)定性等。,3、操作溫度與壓力的確定,（1）溫度的確定溶解度（2）壓力的確定溶解度和操作費,4,二、填料類型的選用,（一）填料類型散裝填料和規(guī)整填料1、散裝填料拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、弧鞍填料、矩鞍填料、環(huán)矩鞍填料等。2、規(guī)整填料網(wǎng)波紋填料和板波紋填料,（二）填料選擇1、填料種類選擇要求傳質效率、通量、填料層壓降、填料的操作性能。2、填料規(guī)格選擇散裝填料工程直徑；規(guī)整填料比表面積、經(jīng)濟性。3、填料材質的選擇陶瓷、金屬和塑料三大類。,5,三、填料塔工藝尺寸的計算,（一）塔徑的計算,式中：,氣體體積流量。由設計任務給定。,核心問題：如何計算空塔氣速u,1、空塔氣速的確定,1）泛點氣速法,散裝填料,規(guī)整填料,泛點氣速可用經(jīng)驗公式法，也可采用Eckert通用關聯(lián)圖求解：,6,（1）貝恩霍根關聯(lián)式,（2）Eckert關聯(lián)圖見圖21,橫坐標：,縱坐標：,注：用Eckert關聯(lián)圖計算泛點氣速時，填料因子為濕填料因子，即,泛點因子與液體噴淋密度有關，但為了工程計算方便，常采用與液體噴淋密度無關的泛點填料因子的平均值，見數(shù)據(jù)表11。,A，K關聯(lián)系數(shù)（可由表10查得）,7,8,9,2）氣相動能因子（F因子）法,氣相動能因子簡稱F因子，其定義為：,該公式多用于規(guī)整填料空塔氣速的計算。可先從相關手冊查出填料在操作條件下的F因子，后計算空塔氣速u。且在低壓條件下應用（0.2MPa）。,3）氣相負荷因子（Cs因子）法,氣相負荷因子定義：,氣相負荷因子法多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。計算時，先求出最大氣相負荷因子；常用規(guī)整填料的最大氣相負荷因子可通過有關填料手冊查知，也可從圖22曲線（適于波紋板填料）查得，如為其他填料，可以250Y型波紋板填料為基準，乘以修正系數(shù)C，見表12后按下式計算：,10,11,2、塔徑的計算與圓整,計算的塔徑從經(jīng)濟性考慮必須圓整；圓整后，再核算操作泛點氣速。,3、液體噴淋密度的驗算,噴淋密度是指單位時間、單位塔截面上液體的噴淋量，其計算式為：,式中：,液體噴淋密度，,液體噴淋量，,D填料塔直徑，m,為使填料獲得良好的潤濕，塔內(nèi)液體噴淋量應不低于某一極限值，稱之為最小噴淋密度。,對散裝填料：,式中：,最小噴淋密度，,最小潤濕速率，,填料的總比表面積，,12,最小潤濕率是指在塔的截面上，單位長度的填料周邊的最小液體體積流量。其值可由相關經(jīng)驗公式計算，或采用一些經(jīng)驗值。,對于直徑小于75mm的散裝填料，可取0.08;對于直徑大于75mm的散裝填料，取0.12.,對規(guī)整填料，其最小噴淋密度可從相關手冊查知，設計中，常取0.2。,實際操作中采用的液體噴淋密度大于最小噴淋密度。若液體噴淋密度小于最小噴淋密度，則需進行調(diào)整，重新計算塔徑。,注意：,13,（二）填料層高度計算及分段,1、填料層高度計算,1）傳質單元數(shù)法,傳質單元數(shù)的計算詳見吸收章節(jié)；傳質單元高度的計算因傳質過程復雜，至今無通用的計算方法和公式。目前，在設計中多選用一些準數(shù)關聯(lián)式進行計算，應用較多的是恩田公式：,修正的恩田公式為：,14,其中：,15,16,17,2）等板高度法,1、理論塔板數(shù)的計算參蒸餾章節(jié),2、等板高度的計算,等板高度與許多因素有關，如填料的類型、尺寸、流體的物性、操作條件及設備尺寸等。其計算方法一般通過實驗測定，或從相關手冊查知。近年來研究這總結大量數(shù)據(jù)得到如下常壓精餾時的等板高度計算式：,上述方法計算的填料層高度，在實際應用中應留有一定的余量，其經(jīng)驗公式為：,18,19,2、填料層的分段,因液體向下流動時，通過一定的距離，易發(fā)生偏集流現(xiàn)象，造成氣液分布不均，降低傳質效率。設計中，應每隔一定的填料層高度，進行分段，同時加裝液體再分布器。,（1）散裝填料的分段以h/D（分段高度與塔徑之比）作為基本分段比例，hmax為允許最大填料層高度。見表16。,20,（2）規(guī)整填料的分段,亦可參閱表17推薦的分段高度值。,21,四、填料層壓降的計算,計算方法：通過關聯(lián)圖求得單位填料層高度的壓降，結合填料層高度，進行計算。,（一）散裝填料的壓降計算,1、?？颂赝ㄓ藐P聯(lián)圖計算,注意：用埃克特通用關聯(lián)式計算壓降時，填料因子為濕填料因子，簡稱壓降填料因子。因其與液體噴淋密度有關，為工程計算方便，常采用與液體噴淋密度無關的壓降填料因子平均值。部分散裝填料因子壓降填料因子平均值見表18：,22,2、由填料壓降曲線查得,（二）規(guī)整填料壓降的計算,1、由填料的壓降關聯(lián)式計算,2、由填料壓降曲線得到,23,五、填料塔附屬內(nèi)件的類型設計,（一）塔內(nèi)件的類型,1、填料支撐板,2、填料壓緊板,類型：柵板型、孔管型、駝峰型等。選用：散裝填料孔管型或駝峰型；規(guī)整填料柵板型。,類型：壓緊柵板、壓緊網(wǎng)板、金屬壓緊器等。選用：散裝填料壓緊網(wǎng)板或壓緊柵板；規(guī)整填料壓緊柵板；且：要求壓緊裝置的自由截面積大于70%。,24,3、液體分布器,類型：噴頭式、盤式、管式、槽式、槽盤式等。,4、液體收集及再分布裝置,液體再分布器：截錐式分布器（最常用）無液體收集作用；液體收集器：斜板式液體收集器，與液體再分布器聯(lián)用。,（二）塔內(nèi)件的設計,1、液體分布器設計的基本要求,（1）液體分布均勻足夠的分布點密度（見表19，20）；分布點的幾何均勻；降液點間的流量均勻性。,（2）操作彈性大液體分布器的操作彈性為24,（3）自由截面大自由截面積為50%70%。,（4）其他結構緊湊、占空間小、制作容易、調(diào)整和維修方便。,25,2、液體再分布能力的計算,（1