填料塔說明書

1、29 設(shè)計項目計算與說明計算結(jié)果一、 原始數(shù)據(jù)2、 填料吸收塔設(shè)計方案的確定1、吸收工藝流程的確定2、填料的選擇三、基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1、 液相物性數(shù)據(jù)2、氣相物性數(shù)據(jù)3、氣液相平衡數(shù)據(jù)四、物料衡算5、 填料塔的工藝尺寸的計算1、塔徑計算2、 填料層高度計算六、填料層壓降計算七、液體分布器簡要設(shè)計八、持液量計算九、塔的附件設(shè)計十、進出口管道直徑計算1、 氣體管道直徑2、 液體管道直徑十一、塔體圓筒與封頭設(shè)計1、殼體材料的選取2、筒1體厚度3、封頭厚度 4、水壓試驗校核十二、塔設(shè)備質(zhì)量計算十三、塔設(shè)備固有周期計算1、等直徑塔設(shè)備第一振型固有周期計算十四、風(fēng)載荷及彎矩計算1、風(fēng)力計算2、風(fēng)彎矩校核計算十

2、五、地震載荷及地震彎矩計算十六、圓筒應(yīng)力校核1、各載荷引起的軸向應(yīng)力2、筒體的強度與穩(wěn)定性校核十七.塔體水壓試驗和吊裝時的應(yīng)力校核1.水壓試驗時各種載荷引起的應(yīng)力2、水壓試驗時應(yīng)力校核十八、裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計1、基礎(chǔ)環(huán)尺寸取2、基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核3、基礎(chǔ)環(huán)的厚度(Q245R)十九、地腳螺栓設(shè)計1、地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力2、地腳螺栓的螺紋小徑二十、人孔及手孔選擇二十一、焊縫校核一、原始數(shù)據(jù)礦石焙燒爐出來的氣體中含SO2，為了防止大氣污染，采用清水洗滌工藝除去其中的SO2。焙燒爐出來的氣體溫度為25，洗滌水的溫度為常溫20。試設(shè)計一座吸收塔，設(shè)計參數(shù)如下：序號爐氣流量Nm3/h爐氣SO2含量（摩爾分數(shù)

3、）操作壓力 MPa操作溫度 要求SO2的吸收率%530000.060. 152095采用常規(guī)逆流操作流程，氣體自塔底進入，由塔頂排出，液相相反，特點是傳質(zhì)推動力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。吸收流程如下：2、填料的選擇作為吸收過程，一般要求具有操作液氣比大等特點，因而更適合選用填料塔。填料塔阻力小，效率高，有利于過程節(jié)能。與板式塔相比，具有生產(chǎn)能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大、塔內(nèi)持液量小等突出優(yōu)點。對于水吸收二氧化硫的過程，操作溫度及操作壓力較低，二氧化硫吸收產(chǎn)物具有腐蝕性，而塑料材料的耐酸腐蝕性比較好，故工業(yè)上通常選用塑料散裝填料。在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)的綜合性能

4、較好，故選用38mm×19mm×1.0mm聚丙烯階梯環(huán)填料。 主要性能參數(shù)見下表：公稱直徑(d)mm實際尺寸（）mm個數(shù)（n）/m3比表面(a)/m3838×19×1.027200132.5空隙率()m3/m3堆積密度干填料因9157.51753、 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)1、液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。20時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度： 粘度： 表面張力： SO2在水中的擴散系數(shù)： 2、氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量： 混合氣體的平均密度： 混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，20時空氣的 粘度如下： 查手冊得，SO2在

5、空氣中的擴散系數(shù)： 3、 氣液相平衡數(shù)據(jù)查手冊得，20時SO2在水中的亨利系數(shù)： 相平衡常數(shù)： 溶解度系數(shù)： 4、 物料衡算進塔氣相摩爾比： 出塔氣相摩爾比： 進塔惰性氣相流量： 計算：該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按計算，又因為對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為0，則 取操作液氣比為1.4，則： 物料衡算： 5、 填料塔的工藝尺寸的計算1、塔徑計算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點氣速。 氣相質(zhì)量流量： 液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算，即 Eckert通用關(guān)聯(lián)圖的橫坐標： 查圖5-21得2： 查表5-11得2： 取 由 圓整塔徑，取泛點率校核： 填料規(guī)格校核： 、

6、液體噴淋密度校核： 取最小潤濕速率為 查附錄五得2： 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用=1200mm合理。2、 填料層高度計算與液相平衡時的摩爾比 脫因系數(shù) 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算 查表5-13得2： 液體質(zhì)量通量由中式子，得： 氣膜吸收系數(shù)氣體質(zhì)量通量由中式子，得：、液膜吸收系數(shù)由，查表5-14得2 ： 則 =0.491m 所以，設(shè)計取填料高度為 查表5-16得2，對于階梯環(huán)填料，分段高度與塔徑之 比，允許的最大填料層高度 取 則 計算得填料層高度=5000mm< 不需分段六、填料層壓降計算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降 橫坐標為 查表5-

7、18得2， 縱坐標為 查圖5-21得2， 七、液體分布器簡要設(shè)計 按Eckert建議值，時，每240的塔截面設(shè)一個噴淋點，即噴淋密度為42點/。因該塔液相負荷較大，設(shè)計取噴淋密度為120點。 布液點數(shù)：。按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設(shè)計。結(jié)果為：進液管內(nèi)徑為158mm，面積為19606.68，取小孔直徑為8，需布點數(shù)為390點，布3排，每排130點，8、 持液量計算對水的持液量每個填料的表面積=當量球形填料直徑全塔持液量=kg除沫器設(shè)計除沫器是用來除去填料 層頂部逸出的氣體中的液滴，安裝在液體分布器上方。根據(jù)需要，選用全徑型絲網(wǎng)除沫器。絲網(wǎng)除沫器是一種分離效率高，阻力較小，重量較

8、輕，所占空間不大的除沫器。由金屬或塑料絲編織成網(wǎng)，卷成盤狀而成。1. 設(shè)計氣速的計算氣體通過除沫器的速度是影響除沫器取得高效率的重要因素。這里我們采用DP式絲網(wǎng)。 設(shè)計氣速 k=0.198 2. 絲網(wǎng)盤直徑 絲網(wǎng)除沫器的操作氣速 這里我們?nèi)?金屬絲網(wǎng)直徑為610mm，取絲網(wǎng)厚度H=100mm，絲網(wǎng)重度為2000，絲網(wǎng)層的蓄液厚度為30mm。裙座的設(shè)計 塔體常采用裙座支承。裙座形式根據(jù)承受載荷情況不同，可分為圓筒形和圓錐形兩種。這里我們采用圓筒形裙座，因為圓筒形裙座制造方便，經(jīng)濟上合理。 裙座與塔底焊接采用對接接頭，裙座筒體外與塔體下封頭外徑相等，焊縫必須采用全熔透的連續(xù)焊。材料選用Q235-A

9、·F。十、進出口管道直徑計算1、氣體管道直徑 由公式，對氣體u取1020m/s,選氣體u為 15m/s,代入得： 圓整后取標準直徑： 單位長度重量：52.38kg/m 2、液體管道直徑 由公式，對液體u取0.81.5m/s，選液體u為 1m/s, 代入得：圓整后取標準直徑： 單位長度重量：20.10Kg/m 十一、塔體圓筒與封頭設(shè)計1、殼體材料的選取該塔工作溫度25oC,設(shè)計壓力為，塔內(nèi)徑為1200mm，介質(zhì)為和。材料選用Q345R，腐蝕余量C2=2mm，鋼板負偏差C1=0.3mm。采用單面焊對接接頭，無損檢測比例100%，焊接接頭系數(shù)。當厚度為616mm時，；當厚度為1636mm時

10、，2、 筒體厚度計算壓力液體靜壓力=<5% 所以不用考慮計算厚度（假設(shè)厚度為616mm） 設(shè)計厚度 名義厚度 取3mm有效厚度對于低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不小于3mm，若再加上2mm的腐蝕裕量，名義厚度應(yīng)至少取5mm。由鋼材標準規(guī)格，名義厚度取6mm。因為在616mm的范圍內(nèi)，與假設(shè)相符，所以名義應(yīng)力取6mm合適。所以： 3、封頭厚度由于橢圓形封頭深度較半圓形封頭小得多，易于沖壓成型，是目前中,低壓容器中應(yīng)用較多的封頭之一，故采用標準橢圓形封頭，即K=1。材料與筒體相同。封頭壁厚 設(shè)計厚度 名義厚度 有效厚度 對于低合金鋼制的容器，規(guī)定不包括腐蝕裕量的最小厚度應(yīng)不

11、小于3mm，若再加上2mm的腐蝕裕量，名義厚度應(yīng)至少取5mm。由鋼材標準規(guī)格，名義厚度取6mm。因為在616mm的范圍內(nèi)，與假設(shè)相符，所以名義應(yīng)力取6mm合適。所以： 標準公稱直徑mm曲面高度mm直邊高度mm壁厚S mm內(nèi)表面積m³容積V m³質(zhì)量G kg12003002561.650.25578.6 4、水壓試驗校核水壓試驗壓力 耐壓試驗時容器強度校核 所以，符合設(shè)計要求。十二、塔設(shè)備質(zhì)量計算塔設(shè)備高度計算 塔釜液所占空間高度 封頭高度 0.325m 上部空間高度 1.248m填料層高度 5m 下部空間高度 0.84m裙座總高度（包含下部封頭高度0.325m） 1.571

12、m塔附屬高度h=0.19所以，塔的整體高度H： H=0.325+1.248+5+0.84+1.571+0.19=9.180m圓筒殼、裙座殼和封頭質(zhì)量 附屬件（人孔、接管、法蘭等）質(zhì)量塔內(nèi)件（塔盤、填料等）質(zhì)量保溫材料質(zhì)量操作溫度25，無需保溫操作平臺及扶梯質(zhì)量籠式扶梯單位質(zhì)量 鋼制平臺 平臺寬度 操作時物料質(zhì)量水壓試驗時充水質(zhì)量 塔設(shè)備正常操作時的質(zhì)量(忽略偏心質(zhì)量)塔設(shè)備在水壓試驗時的最大質(zhì)量塔設(shè)備在停工檢修時的最小質(zhì)量 十三、塔設(shè)備固有周期計算1、等直徑、等厚度塔的第一振型固有周期計算彈性模量 固有周期（m為單位高度的質(zhì)量） 十四、風(fēng)載荷及彎矩計算1、 風(fēng)力計算設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90o

13、角，由下列公式計算并取其中的最大值。 塔設(shè)備所受的水平風(fēng)力： 體型系數(shù) 風(fēng)振系數(shù) 杭州地區(qū)基本風(fēng)壓 0-1段： 得 代入公式，得： 1-2段： 得 代入公式，得： 2-3段： 得 代入公式，得： 3-4段： 得 代入公式，得： 2、 風(fēng)彎矩校核計算 對裙座底部危險截面0-0對裙座底部危險截面1-1對裙座底部危險截面2-2十五、地震載荷及地震彎矩計算阻尼調(diào)整系數(shù) 設(shè)計地震烈度為7級，查得，取（II 類場地土，近震），取阻尼比 (處于平行直線段) 截面0-0： 截面1-1： 截面2-2： 偏心距彎矩計算： 十六、圓筒應(yīng)力校核1、各載荷引起的軸向應(yīng)力（1）內(nèi)壓在筒體中引起的軸向拉應(yīng)力（2）.操作質(zhì)量

14、引起的軸向壓應(yīng)力截面0-0： 表示00以上塔設(shè)備的操作質(zhì)量 令裙座厚度；有效厚度；截面1-1 查參數(shù)表得截面2-2： （3）最大彎矩引起的軸向應(yīng)力截面0-0： 其中， 截面1-1： 其中， 為人孔或較大管線引出孔處的斷面模量查的 截面2-2： 其中， 2、筒體的強度與穩(wěn)定性校核(1) .塔體的最大組合軸向拉應(yīng)力校核截面2-2塔體的最大組合軸向拉引力發(fā)生在正常操作時的2-2截面上。其中，； 滿足要求(2) .塔體與裙座的穩(wěn)定校核截面2-2： 塔體2-2截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求 其中， 查圖5-9得，截面1-1： 塔體1-1截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求 其中， 查圖5-8得,，

15、截面0-0： 塔體0-0截面上的最大組合軸向壓應(yīng)力 滿足要求 十七.塔體水壓試驗和吊裝時的應(yīng)力校核1、水壓試驗時各種載荷引起的應(yīng)力(1) .試驗壓力和液柱壓力引起的環(huán)向應(yīng)力 (2) .試驗壓力引起的軸向拉應(yīng)力(3) .最大質(zhì)量引起的軸向壓應(yīng)力(4) .彎矩引起的軸向載荷2、 水壓試驗時應(yīng)力校核（1）筒體環(huán)向應(yīng)力校核滿足要求（2）最大組合軸向拉應(yīng)力校核滿足要求（3）最大組合軸向壓應(yīng)力校核滿足要求十八、裙座基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計1、基礎(chǔ)環(huán)尺寸取 2、基礎(chǔ)環(huán)的應(yīng)力校核 其中， 取以上兩者的較大值選用75號混凝土，由表8-9查得其許用應(yīng)力：。，滿足要求3、基礎(chǔ)環(huán)的厚度(Q345R) 假設(shè)螺栓直徑為M24，由表8-11查得，當時，由表8-10查得： 取其中較大值，故按有筋板時計算基礎(chǔ)環(huán)厚度： 圓整后取19、 地腳螺栓設(shè)計1、地腳螺栓承受的最大拉應(yīng)力 取以上兩數(shù)中的較大者，2、地腳螺栓的螺紋