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1、化工设备设计 一一 填料及其相关数据的计算填料及其相关数据的计算1.填料材料填料材料 该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用50mm聚丙烯阶梯环塔填料。 2.填料塔工艺尺寸填料塔工艺尺寸塔径 填料层高度计算设计取填料层高度为：z=15.6m 二填料层是否分层以及每一层的二填料层是否分层以及每一层的高度高度查表：对于阶梯环填料，。将填料层分为两段设置，每段5.2m，三段间设置一个液体再分布器。填料塔直径液体分布器的选型：液体在塔顶的初始均匀喷淋，是保证填料塔达到预期分离效果的重要条件。液体分布装置的安装位置，须高于填料层表面200mm,以提供足够的自由空间，让上升气流不受约束地穿过分布器
2、。根据该物系性质，可选用目前应用较为广泛的多孔型布液装置中的排管式喷淋器。多孔型布液装置能提供足够均匀的液体分布和空出足够大的气体通道（自由截面一般在70%以上），也便于制成分段可拆结构。液体引入排管喷淋器的方式采用液体由水平主管一侧引入，通过支管上的小孔向填料层喷淋。由于液体的最大负荷低于，按照设计参考数据可提供良好的液体分布：主管直径-50mm,支管排数-5,排管外缘直径-760mm，最大体积流量-12.5排管式喷淋器采用塑料制造气体的入塔分布设计位于塔底的进气管时，主要考虑两个要求：压力降要小和气体分布要均匀。由于填料层压力降较大，减弱了压力波动的影响，从而建立了较好的气体分布；同时，本
3、装置由于直径较小，可采用简单的进气分布装置。由于对排放的净化气体中的液相夹带要求不严，可不设除液沫装置。三吸收塔封头的选型依据，材料三吸收塔封头的选型依据，材料及尺寸规格及尺寸规格封头的选型依据：一般情况下选用椭圆型封头，当制造条件限制时可选用人工敲打的蝶型封头。根据分析本填料吸收塔选用Q235-B制作塔体和封头设计壁厚封头相关数据，DN为800mm,曲面高度为200mm,直边高度25mm,内表面积0.754,容积0.0796持液量h的计算选择持液量维持在5-8分钟的持液高度，现取持液时间为8分钟 mDLhL344. 12 .9987 . 0785. 0601808.2158785. 0608
4、22四四 喷淋装置喷淋装置 喷淋装置的作用是为了能有效的分布液体提高填料表面的有效利用。本设计考虑到填料塔的半径为700mm较大，则选用的是盘式分布器。溢流盘式分布器是目前最广泛应用的分布器，特别适用于大型的填料塔，他的优点是操作弹性大，不易堵塞，操作可靠，便于分块安装，由分布盘和进口管两部分组成，分布盘上开有的筛孔或的溢流管以避免堵塞管长塔径塔径D 分布分布盘直盘直径径D2 分布分布盘厚盘厚度度 缓冲缓冲管尺管尺寸寸 700mm 560mm 46 1084mm 800mm 640mm 900mm 740mm w左表格是分布盘结构参考数据：五五 液体再分布器液体再分布器w 本设计采用的是分配锥
5、形的再分布器，其最简单沿壁流下的液体用分配锥再将它导入中央截锥小头的直径一般为 ,本设计取8000.8=640mm，为了增加气体流过是的自由截面积，在分配锥上开设4个管孔，锥体与塔壁夹角取在，取h=80mm。 w 本设计取填料塔D=800mm分布盘的直径为640mm,分布盘的厚度为5mm 以下分布盘边缘锯齿的结构名名称称齿齿高高宽宽齿齿齿齿距距板板厚厚数数值值10201020102030六 填料的支撑装置 w填料支承结构是用于支撑塔内填料及所有的气体和液体的重量之装备。对填料的基本要求是：有足够的强度以支撑填料的重量；提供足够的自由截面以使气液两相流体顺利通过，防止在此生产液泛；有利于液体的再
6、分布；耐腐蚀，易制造。w 常用的填料支承板主要有栅板式和气体喷射式结构。本设计采用的是栅板式w因为填料塔的直径为800mm，故可以将栅板分为两块，栅条间距为填料直径的0.60.8倍。w塔径D=800mm，可以采用整体栅板，栅板直径D=780mm,栅板间距t=45mm，需要将其搁置在焊接于塔壁的支持圈或支持块上。支持圈采用碳钢，厚度为8mm,重量为63.5kg 公称公称直径直径 D L0 R L hS 800mm 780mm 389mm 390mm 779mm 508mm 七 塔顶除雾沫器 w 穿过填料层的气体有的时候夹带液体和雾滴，因此有时候需要塔顶气体排出口设置除雾沫器，以尽量除去气体中被夹
7、带的液体雾沫，常用有填料除雾器，折流板式除雾器，丝网除雾器。w 本设计采用丝网除雾器，丝网除雾器是一种分离效率较高阻力较小，重量较轻，所占空间不大的除雾器，可除去含有大于5um的雾滴，效率可达到98%99%，压力降不超过250Pa。w 设计气速的计算 9 9 8 . 21 . 1 8 3 50 . 12 . 9/1 . 1 8 3 5LGGukms丝网的直径140 .6 8 940 .5 53 .1 42 .9SVDmu丝网层高度H一般取300400mm八 管结构 气体和液体的进出的装置气体和液体的进出的装置w 流体的进出口结构设计，首先要确定的是管道口径，根据管口所输气体或液体的流量大小，由
8、下式计算管口的直径 4SVduw 气体进出口装置w 气体进口装置的设计，应能防止淋下的液体进入管内，同时要使气体分散均匀。因此，不宜使气体直接由接管口或水平管冲入塔内，而应使气体的出口朝向下方，使气流折转向上。工业上，一般气体进料流速为10-20m/s mmuVDSi30936001514. 3400044厚度为8mm，所以取外径为0.325mw 液体进出口装置 工业上，一般液体进料流速为0.5-1.5m/sw ，厚度为4mm,所以取外径45mmw 液体出口装置的设计应便于塔内液体的排放，防止破碎的环塞住出口，并且要保证塔内有一定的液封高度，防止气体断路。本设计选用的是弯管式液体的出口装置。m
9、muVDSi0 .3736000 .114.3878.344 填料卸出口填料卸出口w 根据填料塔的特点，需要有填料卸出口，以便于检修时将填料卸出，填料卸出口的结构与人孔或手孔类似塔的高度系由主体高度Hz（塔板或填料所在空间的高度）、顶部空间高度Ha（填料以上部分，包括筒节、封头及上面的引出管）、底部空间高度Hb（填料下部的筒节，但不包括下封头及引出管高度，因为该高度和裙座高度重合），以及裙座高度Hs等部分所组成，所以塔高H为： HHzHaHbHs w 在具体绘制过程中，需要注意底部筒节和裙座之间两者之间并不是刚好对接，如塔的实际总高和按式（6-1）的计算会有一些差别，有时是多几毫米，有时是少几
10、毫米。填料塔的高度则包括填料层高度，喷林装置、再分器、气液进出口所需的高度，底部及顶部高度以及裙座高度等部分 Ha的计算的计算w 由表得 DN=700mm时，封头曲面高度h1=175mm,直边的高度为25mm。分布器离塔顶的高度为900mm,塔顶的除雾沫器高度为200mm, 引出管的高度200mm故w Ha=175+25+900+200+200=1500mmHb的计算 w 由上面求持液量高度h=mm,弯管式液体进口装置的高度H=120+120+200=440mm故 Hb =1029.2+440+225=1694.2mmw 整塔高度的计算（除去支座）H=1500+1694.2+7000+80=1
11、0274.2mm10.3m(1)0.101pMPa当在操作压力下12 113,1,0.18,2tMPaCmmCmm0.101 8002 0.22.55772 2 113 1 0.101idtpDCmmp （2）当出现液泛时，塔体内将充满液体水，此时w 11.3 0.110653MPaw w 圆整后取3mm81. 92 .998maxgh61012 113,1,0.18,2tMPaCmm CmmmmCppDtid592. 222 . 0110653. 011132800110653. 0 2筒体厚度w 故取 厚的Q235-B的钢板制作筒体。w 同理可知， 厚度Q235-B的钢板制作封头。w 水压
12、实验的校核： 而 11.3 MPaw 因为Q235-B的屈服极限 将其带入上式：w 水压实验满足强度要求。23534()dnQBmmmm由 上 计 算 可 知 ， 根 据 此 值 ， 在材 料 中 允 许 的 最 小 厚 度所 以 ，与 封 头 的 厚 度 一 样4nmm4nmm()0.92TeTsePD 由81. 92 .998ghT110653. 0106420.181.82enCmm235sMPaMPaDPeeTT5 .2112359 . 037.2482. 12)82. 1800(110653. 02)(九九 法兰的选取法兰的选取w 法兰具有较好的强度和紧密性，适度的尺寸范围，在设备和
13、管道上都能应用，比较普遍，本设计主要采用的法兰有：w HG20593 法兰法兰 PL40(B)-0.6RF Q235Aw 法兰法兰 T 800-0.25 GB4707-92 Q235Aw 法兰 A 800-0.25 GB4707-92 Q235A十十 手孔手孔w 压力容器开设手孔是为了检查设备的内部空间以及安装和折卸设备的内部构件。w 手孔一般是250mm。本设计个在支撑板的上部开了一个，共三个，大小为150mm。w 旋柄快开手孔（JB590-64,P 2.5和2.6kg/）w 此处选用公称压力为2.5kg/,总重为38.1kg的I类材料（JB590-64-1）w 填料塔各接管的设计（接管的选
14、型，尺寸，接管形式，是否补强）1 气体加入口的接管气体加入口的接管w 接管外径是325mm，查表得矢高h为32mm, 连接方式为焊接。此处需要补强，因为圆筒内径,开孔最大直径d,故采用局部补强，采用补强圈补强.2.液体入口接管液体入口接管w 接管外径45mm,查得矢高为0.5mm,连接方式为焊接。此处不需要补强 十一十一 封头壁厚设计封头壁厚设计w 本设计采用的是标准椭圆形封头w 设计壁厚：w 同理可知， 厚度Q235-B的钢板制作封头w 水压实验的校核： w 而 11.3 MPaw w 因为Q235-B的屈服极限将其带入上式：w w 水压实验满足强度要求。mmCppDtid592.222.0
15、110653.011132800110653.024nmm()0.92TeTseP D 由81. 92 .998ghT110653. 0106420.181.82enCmmMPaDPeeTT5 .2112359 . 037.2482. 12)82. 1800(110653. 02)(十二十二 总质量的计算和裙座的选取总质量的计算和裙座的选取1.填料吸收塔塔体总质量填料吸收塔塔体总质量 w 1.填料吸收塔塔体总质量：填料吸收塔塔体总质量：w 塔的质量塔的质量.（不含封头）（不含封头）w DN=800mm, w 所以， w 3.封头的质量封头的质量w DN=800mm,w 即 54321mmmmm
16、m附加质量水压试验时水的质量，填料质量，为封头质量，为塔体质量54321,mmmmm)(8,/6041不包括封头的筒节，每米质量为mLmkgqmmnkgqLm480860124,2523.9nmmhmmqkg直边高度的椭圆形封头，其质量2222 23.947.8mqkg填料及附件质量填料及附件质量w 手孔约重25.3kg，（两个），其他接口管和填料的质量总和按913.09kg计算：w 水压实验的质量 w 裙座 w 结构采用圆筒型结构，材料如群座壳、-基础环、地脚螺栓采用Q235-A,的圆筒式裙座，群座与塔体的连接采用对接形式，裙座通体的外径与筒体的外径相等。焊缝必须采用全熔透的连续焊。高度为1000mm,厚度为4mm，质量m5=354kg 4mkgm92.56662 .998)10754. 0214. 34 . 0(3 .116247.填料吸收塔塔体总质量填料吸收塔塔体总质量 mw M= 480+47.8+939.39+5666.92=7134.11kg 54321mmmmmThank you!