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1、艺设备选型河南大学濮阳工学院华龙队参赛成员:吕向阳I徐静宇I吕 洁I何碧娇I袁 鑫指导老师:原超毅I石贤举I杨河峰I郭立鹏I袁珍珍目录第一章 总述11.1 过程设备的基本要求11.2 1 土11 T F JIJ11.3 过程设备设计与选型的主要内容1第二章塔设备设计32.1 塔设计依据32.2 塔设备设计要求32.3 塔设备选型原则32.4 塔类型的选择42.4.1 影响因素 52.4.2 板式塔的具体选择62.4.3 填料塔的具体选择62.4.4 塔型的结构与选择82.4.5 塔设备选型方法.82.4.6 塔设备具体选择结果82.5 塔设备设计条件92.6 塔设备设计条件122.6.1 塔型
2、的选择.122.6.2 水力学参数.122.6.3 乙尺寸概算132.7 塔结构参数设计182.7.1 塔的尺寸182.7.2 内部的结构与尺寸212.7.3 开孔方位及尺寸.252.8 塔水力 学校核252.10 塔设备设计结果582.11 塔设备条件图60第三章反应器设计613.1 反应器简介613.1.1 反应器设计的基本简介613.1.2 反心崙设计基本方程.613.2 反应器设计要求623.3 反应器分类623.3.1 固定床反应器623.3.2 1,.,/）乙厅643.3.3 力z 653.3.4 攵. _口告的 663.4 ZX 应箱设计条件673.4.1 反应器选型.673.4
3、.2 催化剂选择.683.4.3 反应器设计条件确疋.693.4.4 反应方程723.4.6 反应机理723.4.7 区皮而计算不例.743.4.9 壳程换热设计783.4.10 反应器接負尺寸.803.4.11 裙座设计813.4.12 管板与元体连接.813.4.13 反应器设计结果汇总823.4.14 反应器强度校核结果843.5 设备条件图96第四章换热器选型974.1 换热而设计依据974.2 换热器简介974.3 换热器选型原则984.3.1 管壳式换热器的分类.994.3.2 换热器型 表不 法.994.3.3 艺条件选择994.3.4 换热器类型选择.1014.4 换热器设计条
4、件1044.5 换热器结构参数设计及强度计算1054.6 换热器选型览表1124.7 、后吉弓虫1154.8 设备条件图149第五章泵选型1505.!概述1505.2 选型原贝1505.3 各类泵的性能参数1505.4 典型化工用泵特点和选用要求1515.5 泵选型1525.5.1 P1O1 选型1525.6 泵选型结果156第六章压缩机的选型1586.1 选型依据1586.2 压缩机类型及特点1586.3 选型原贝1596.4 C202 选型1606.5 压缩机选型览表161第七章储罐选型设计1627.1 储罐选型依据1627.2 储罐分类1627.3 储罐选型原则1627.3.1 立式平底
5、筒形储罐的选型方法1627.4 储罐材料选则1637.5 儲 各、的1637.6 VAC合成段储罐1647.6.1 附酸储罐 V1011647.6.2 乙烯储罐 V1031647.6.4 储罐选型览表.165年戸1。石电VAC明0 工名也杀住型第一章总述1.1 过程设备的基本要求过程设备最基本的要求是满足安全性与经济性,安全是核心,在充分保证安全的前提下 尽可能做到经济。经济性包括经济的制造过程,经济的安装、使用与维护，设备的长期安全 运行本身就是最大的经济。在满足工艺要求的前提下,为了确保安全与经济,过程设备应满 足以下基本要求。首先,结构合理，安全可靠。过程设备上所有部件都必须有足够的强度
6、、刚度和稳定性, 可靠的密封性和一定的耐久性。其次,设备必须具有先进的技术经济指标,技术经济指标是 衡量过程设备优劣的重要参数。再次,运转性能好，操作简单，运转方便;最后，还要具有 优良的环境性能。上述要求很难全部满足,设计选用时应针对具体问题具体分析,满足主要 要求，兼顾次要要求。1.2 过程设备设计的作用设备艺设计是工程设计的基础。化工设备从艺设计的角度可以分为两类:类是标 准设备或定型设备，是成批、成系列生产的设备,并可以从厂家的产品目录或手册中查到其 规格及型号，可直接从设备生产厂家购买;另类是非标设备或称非定型设备，是根据艺 要求、通过艺计算及设备专业设计人员设计、需要专门设计的特殊
7、设备,然后由有资格的 厂家制造。1.3 过程设备设计与选型的主要内容(1)确定单元操作所用设备的类型。这项工作应与工艺流程设计结合起来进行。(2)确定设备的材质。根据工艺操作条件(温度、压、介质的性质)和对设备的 艺要求确定符合要求的设备材质。这项工作应与设备设计专业人员共同完成。(3)确定设备的设计参数。设备的设计参数是由工艺流程设计、物料衡算、热量衡算、 设备的艺计算多项工作得到的。对不同的设备,它们有不同的设计参数。(4)对塔设备,需要确定进出口物料的流量、组成、温度、压塔径与塔的材质、填 料类型与填料高度或塔板类型与塔板数等,对于精储塔还要确定塔顶冷凝器和塔底再沸器的 热负荷、换热流体
8、的种类等;对换热器,则需要知道热负荷、换热面积、；冷热流体的种类及 流量。(5)确定定型设备(即标准设备)的型号或牌号以及数量。定型设备是些加工厂成 批、成系列生产的设备，即那些可以直接向生产厂家订货或购买的现成设备。(6)对已有标准图纸的设备，确定标准图的图号和型号。随着中国化工设备标准化的推进,有些本来用于非标设备的化工装置,已逐步走向系列化、定型化。这些设备包括换热 器系列、容器系列、搪玻璃设备系列以及圆泡罩、F1型浮阀和浮阀塔塔盘系列等,它们已经 有了国家标准。(7)对非标设备,向化工设备专业设计人员提出设计条件和设备草图,明确设备的型 式、材质、基本设计参数、管口、维修安装要求、支承
9、要求及其他要求(如防爆、人孔、 手孔、卸料口、液面计接口等)。(8)编制工艺设备一览表。在初步设计阶段,根据设备艺设计的结果,编制工艺设 备览表,可按非定型工艺设备和定型工艺设备两类编制。初步设计阶段的工艺设备一览表 作为设计说明书的组成部分提供给有关部门进行设计审查。第二章塔设备设计2.1 塔设计依据表2-1塔设计依据化工设备设计基础规定HG/T 20643-2012钢制化工容器强度计算规定20582-2011钢制化工容器结构设计规定20583-2011石油化工塔型设备设计规范SH 3030-2009钢制压容器GB 150-2011钢制塔制容器JB/T 4710-20052.2 塔设备设计要
10、求(1)塔设备主要用于传质过程,因此首先必须使气液两相充分接触,以 获得较髙的传质效率;同时还应保证塔设备的经济性。为了满足业生产的需求, 塔设备应满足以下基本要求:(2)气液两相充分接触,相际传热面积大;(3)生产能力大,即气液相处理能力大;在较大的气(汽)液流速下, 仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。(4)操作稳定,弹性大；(5)流体流动阻小,流体通过塔设备的压降小；(6)结构简单、耗用材料少,制造与安装容易;(7)耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。2.3 塔设备选型原则(1)生产能力大,弹性好。随着化工装置大型化,生产能力要求尽量地 大,而根据生产经验，工艺
11、流程中精馆往往是限制环节。很多精徳塔设计中考虑 诸如造价、结构或压降、分离效率等因素较多,而常常未将塔的操作弹性放在重 要位置,从而造成投产后设备不大适应艺条件和生产能力的较大波动。(2)满足工艺要求,分离效率高。艺上要分离的液体有很多特殊要求, 如沸点低、难分离、有腐蚀性、有污垢物等,对塔型要慎重选择。（3）运转可靠性高,操作、维修方便。（4）结构简单,加工方便,造价较低。（5）塔压降小。对于真空塔或者要求塔压降低的塔来说，压降小的意义 更为明显。（6）通常选择塔型未必能满足所有的原则,应抓住主要矛盾,最大限度 满足工艺要求。2.4 塔类型的选择工业上使用的塔类型主要是填料塔和板式塔两种,如
12、何从中选取个合适的 类型有很多方面需要考虑,很难简单的进行判断。考虑操作性能和成本费用,两 种塔可以进行如下比较:表2-2填料塔和板式塔的比较项目填料塔板式塔塔径适宜于大小塔径的塔,但对大塔 要解决液体再分布的问题一般推荐使用塔径大于800mm的大塔压降压较小,较适于要求压降小 的场合压降一般比填料塔大空塔气速空塔气速较大空塔气速大塔效率分离效率高，塔径1.5m以下效率 高，随着塔径增大，效率常会下降效率较稳定,大塔板效率比小塔板有所 提高液气比对液体喷淋量有一定要求适用范围较大持液量较小较大安装检修较困难较容易材料可用非金属耐腐蚀材料一般用金属材料造价直径800mm以下，一般比板式塔 便宜，
13、直径增大，造价显著增加直径大时一般比填料塔造价低重量较重较轻类型选择时需要考虑多方面的因素,如物料性质、操作条件、塔设备的性能, 以及塔的制造、安装、运转和维修等。对于真空精馆和常压精镭,通常填料塔塔 效率优于板式塔,应优先考虑选用填料塔,其原因在于填料充分利用了塔内空间, 提供的传质面积很大,使得汽液两相能够充分接触传质。面对于加压精储,若没 有特殊情况,一般不采用填料塔。这是因为填料塔的投资大,耐波动能力差。同样,吸收过程也分为液膜控制、气膜控制和介于两者之间的共同控制吸收 三种类型。气膜控制的吸收与真空精储相似,应优先考虑选用高效规整填料塔; 液膜控制的吸收与加压精储相似,往往选用板式塔
14、或汽液湍动大、持液量高的散 装填料塔;介于两者之间的,宜采用比表面积大、持液量高、液相湍动大的填料 塔,一般多采用散装填料塔。2.4.1 影响因素2.5 .1.1与物性有关的因素(1)易起泡的物系,如处理量不大时,以选用填料塔为宜。因为填料能 使泡沫破裂,在板式塔中则易引起液泛。(2)具有腐蚀性的介质,可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构 简单、造价便宜的筛板塔盘、穿流式塔盘或舌形塔盘,以便及时更换。(3)具有热敏性的物料须减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选 用压降较小的塔型。(4)粘性较大的物系,可以选用大尺寸填料。板式塔的传质效率太差。(5)含有悬浮物的物料,应选择液流通道大的塔
15、型,以板式塔为宜。(6)操作过程中有热效应的系统,用板式塔为宜。2.6 .1.2与操作条件有关的因素(1)若气相传质阻大,宜采用填料塔。(2)大的液体负荷,可选用填料塔。(3)液气比波动的适应性,板式塔优于填料塔。(4)操作弹性,板式塔较填料塔大,其中以浮阀塔最大,泡罩塔次之。2.7 .1.3其他因素(1)对于多数情况，塔径大于800 mm的，宜用板式塔，小于800 mm时, 则可用填料塔。但也有例外,鲍尔环及某些新型填料在大塔中的使用效果可优于 板式塔。(2) 一般填料塔比板式塔重。(3)大塔以板式塔造价较廉。(4)填料塔用于吸收和解吸过程,可以达到很好的传质效果，它具有通 量大、阻小、传质
16、效率高等性能。因此实际过程中,吸收、解吸和气体洗涤过 程绝大多数都使用填料塔。下面分别对填料塔与板式塔进行具体介绍。2.4.2板式塔的具体选择板式塔的设计主要是选择塔型、选择流体流动形式、操作状态鼓泡或喷 射态等。板式塔一般认为用于大型塔是经济合理的,比一般填料塔具有效率高和 能力大的优点。2.4.2.1 塔板种类:根据塔板上气、液两相的相对流动状态,板式塔分为穿流式和溢流式。目前 板式塔大多采用溢流式塔板。穿流式塔板操作不稳定,很少使用。1.1.1 各种塔盘性能比较:工业上需分离的物料及其操作条件多种多样,为了适应各种不同的操作要 求,迄今已开发和使用的塔板类型繁多。这些塔板各有各的特点和使
17、用体系,现 将几种主要塔板的性能比较。表2-3主要塔板性能量化比较塔板 类型生产 能力塔板效率操作弹性压降结构成本泡罩板1.01.051复杂1浮阀板1.2-131.1-1.290.6一般0.7-0.9筛板1.2-1.41.130.5简单0.4-0.5舌型板1.3-1.51.130.8简单0.5-0.6对于普通分储塔来说,长期以来最常用的塔盘是F1型浮阀塔盘。其基本原 理是让汽相沿塔盘横向流过泡沫层,造成强烈的汽液混合,从而在两相之间产生 良好的传热传质过程。但是浮阀塔盘的制造成本相对较高,过去往往采用单个面 积较大的浮阀。大浮阀的使用使得流过单一浮阀的气速截面积过大,汽相接触的 比表面积降低,
18、反过来会影响传质效率。1.1.3 填料塔的具体选择填料是填料塔的核心元件,它提供了气液两相接触传质与换热的表面,与塔 内件一起决定了填料塔的性能。目前,填料的开发与应用仍沿着散装填料与规整 填料两个方向进行,常用填料的分类情况列于下表:表2-4常用填料的分类与名称填料类型填料名称散装填 料环形拉西环形拉西环,十字环,内螺旋环开孔环形鲍尔环,改进型鲍尔环,阶梯环鞍形弧鞍形,矩鞍形，改进矩鞍形环鞍形金属环矩鞍形,金属双弧形，纳特环其他新型塑料球形，花环形，麦勒环形规整填波纹型垂直波纹型网波纹型，板波纹型料水平波纹型Spraypak Panapak非波纹型珊格形Glitsch Grid板片形压延金属
19、板,多孔金属板绕圈形古德洛形,Hyperfil表2-5九种常用填料的性能对比填料名称评估值评价排序丝网波纹填料0.86很好1孔板波纹填料0.61相当好2金属 Intalox0.59相当好3金属鞍形环0.57相当好4金属阶梯环0.53一般好5金属鲍尔环0.51一般好6瓷 Intalox0.41较好7瓷鞍形环0.38略好8瓷拉西环0.36略好9而目前,我国塔盘的研究进展迅速,技术创新成果卓越。而苏尔寿公司生产 的Mellapak是板波纹填料的代表,其结构特征是:板波填料的波纹片上有若干 压延小孔,孔刺向外突出,能起毛细管的作用,有利于填料的湿润与液体的均布。 波纹片上打有若干的小孔起压均衡作用，有
20、利于汽液的均匀分布。它与网波填 料相比,造价低,具有较强的抗污能力,与散堆填料相比,有更好的操作性能。表26 Mellapak系列技术数据表Mellapak250.X250.Y170.X170.YSpecific surface area250m2/m3250m2/m3170m2/m3170m2/m3Element height(approx)500mm400mm500mm800mmSurface structuresmoothMaterial thickness0.5 to 2mmMaterialCeramic,plastic,stainless steel对于本厂区使用的填料塔,我们使用性
21、能更为优异的250X、170Y型波纹板填料。1.1.4 塔型的结构与选择塔设备的总体结构均包括:塔体、内件、支座及附件。塔体是典型的高大直立容器,多由筒节、封头组成。当塔体直径大于800mm 时,各塔节焊接成一个整体;直径小的塔多分段制造,然后再用法兰连接起来。内件是物料进行艺过程的地方,由塔盘或填料支承等件组成。支座常用裙式支座。附件包括人、手孔,各种接管、平台、扶梯、吊柱等。1.1.5 塔设备选型方法塔内参数由多方面决定,尤其与艺参数有着密切的关系。所以在设备选型 中本着“两个标准，四个软件”的选型方法进行选型。表2- 7塔设备选型方法项目工具来源作用两个标准化工设备设计全书塔设备设计化学
22、工业部设备 设计技术中心站主编（2002 年）设计标准化艺设计手册中国石化集团上 海有限公司主编 （2003 年）设计标准四个软件Aspen Plus V8.4Aspen Tech公司开发模拟水力学参数及选型 结果核算CUP-TOWER中国石油大学开发塔水力学校核SW6-2011全国化工设备设 计技术中心站塔机械强度设计与校核KG-TOWERkoch-glitsch板式塔水力学校核1.1.6 塔设备具体选择结果综合塔型的选择原则,考虑到各塔的操作压、操作温度、处理负荷、物料 性质、前后设备的具体情况以及工业上的经验等,最终确定各塔的类型如表所示:表2-8塔设备初选结果设备位号设备名称选择类型T
23、101醋酸蒸发塔浮阀塔T201醋酸精徳塔填料塔T202醋酸乙烯精储塔填料塔T203醋酸乙烯精储塔填料塔T301醋酸喷淋塔填料塔T302CO2吸收塔填料塔T3O3CO2解析塔填料塔2.5 塔设备设计条件本次塔设备选型设计需要对本厂区使用的7个塔进行选型设计,并且选择 T202醋酸乙烯精徳塔进行详细说明。根据Aspen艺计算结果得到艺优化参数如下:表2-9 T202醋酸乙烯精储塔设计参数参数数值设计压0.132Mpa设计温度85 理论板数30块进料板位置第6块摩尔回流比2.4塔顶采出比0.412进料流量13818.8Kg/h表2-10T202主要介质、组成StageC2H402CH3COOHVAc
24、H2OCO2C3H4OC3H6O2C4H8O2CH3CHOC2H610.3602868.97E-063.59E-I20.3782920.2249480.0236530.0016410.0067022.86E-050.0039820.0004620.1109872.65E-066.01E-110.6578950.2102970.0072780.0019130.0092437.07E-050.0021680.00014530.101962.52E-063.77E-100.7751290.1052210.006690.001540.0077159.95E-050.0015120.00013140.1
25、00162.48E-061.81E-090.8069440.0775170.0065720.0012180.0059890.0001170.0013520.00012850.0997312.47E-068.I5E-090.8137050.0724710.0065440.0010380.0049350.000130.0013160.00012860.0154183.81E-O84.01E-080.8996270.0765220.0010850.0010370.0048140.0001580.0013093.O2E-O570.0001745.81E-114.49E-080.9767850.0173
26、721.12E-050.0008620.004250.0001740.0003725.25E-0781.83E-068.41E-144.58E-080.9921670.0034511.08E-070.0006650.0034380.0001779.95E-058.49E-0991.90E-081.20E-164.60E-080.9958850.0006681.02E-090.0005060.0027360.0001782.63E-05I.36E-10101.96E-10I.72E-I94.61E-080.9971320.0001299.69E-120.0003840.002)690.00017
27、96.95E-062.16E-I2112.03E-122.46E-224.61 E-080.9977862.47E-059.15E-140.0002910.0017170.0001791.83E-063.43E-14122.10E-143.51E-254.61E-080.9982364.74E-068.64E-160.0002210.0013590.0001794.84E-075.45E-16132.17E-165.O1E-284.62E-080.9985789.10E-078.15E-180.0001670.0010740.0001791.28E-078.67E-18142.25E-187.
28、15E-314.62E-080.9988451.74E-077.69E-200.0001270.0008490.0001793.36E-O81.38E-I9152.32E-201.02E-334.62E-080.9990553.34E-087.26E-229.57E-050.000670.0001798.86E-092.19E-21162.40E-221.46E-364.62E-080.999226.41E-096.85E-247.24E-050.0005280.0001792.34E-093.48E-23172.48E-242.08E-394.62E-080.999351.23E-096.4
29、7E-265.47E-050.0004160.0001796.15E-105.52E-25182.56E-262.97E-424.62E-080.9994522.35E-106.10E-284.12E-050.0003270.000181.62E-108.77E-27192.65E-284.23E-454.62E-080.9995324.5 IE-115.76E-303.11E-050.0002570.000184.27E-11I.39E-28202.74E-306.04E-484.62E-080.9995958.63E-125.43E-322.34E-050.0002010.000181.1
30、3E-112.21E-30212.83E-328.62E-514.62E-080.9996451.65E-125.12E-341.75E-O50.0001570.000182.97E-123.52E-32222.93E-34I.23E-534.62E-080.9996833.17E-134.83E-361.31E-O50.0001220.0001817.82E-135.59E-34233.02E-361.76E-564.62E-080.9997136.06E-144.56E-389.78E-069.47E-050.0001822.06E-138.88E-36243.13E-382.51E-59
31、4.62E-080.9997361.16E-144.30E-407.24E-067.28E-050.0001845.43E-141.41E-37253.23E-403.58E-624.62E-080.9997532.22E-154.06E-425.32E-065.55E-050.0001861.43E-142.24E-39263.34E-425.10E-654.63E-080.9997644.26E-163.83E-443.86E-064.I8E-050.000193.76E-153.56E-41273.45E-447.28E-684.66E-080.999778.15E-173.61E-46
32、2.76E-063.09E-050.0001969.91E-165.65E-43283.56E-46I.04E-704.86E-080.999771.56E-173.41E-481.93E-062.23E-050.0002062.60E-168.98E-45293.68E-481.48E-736.17E-080.9997612.95E-183.21E-5O1.29E-061.55E-050.0002226.73E-171.43E-46303.8OE-5O2.12E-761.45E-070.9997435.38E-193.O2E-528.14E-071.0IE-050.0002461.66E-1
33、72.26E-48II2.6 塔设备设计条件2.6.1 塔型的选择由以上比较,综合考虑塔板的效率、分离效果和设备的成本、维修等,我们 初步选择规整填料塔,填料为MELLAPAK 250X查询填料手册可知,该类型塔 板的特性总结如表所示:表2-11 M250X规整填料的特性数据填料型号填料规 格填料表面材质比表面积波纹倾角Mellapak250X金属薄片不锈钢250m2/m330水力直径空隙率峰高金属板片厚度密度填料因子15mm98.9%12.5mm0.2mm200m3/kg3.28m-1持液量参数载点因 子泛点因子每米填料理论 板数等板高度43.973.1572.4642.00.52.6.2
34、水力学参数提取Aspen plus各塔板上的物性参数,选取塔板上气液相负荷最大的第6块 塔板进行手工计算和校核,并用Aspen plus进行塔的设计和校核,通过比较来检 查计算的正确性。表2-12 T-202第21块塔板物性参数StageTemperature liquid from/Temperature vapor to/Mass flow liquid from / (kg/hr)Mass flow vapor to/ (kg/hr)677.876480.1064335996.7226091.09Volume flow liquid from / (m3/hr)Volume flow v
35、apor to/ (m3/hr)Molecular wt liquid fromMolecular wtvapor toDensity liquidfrom / (kg/m3)42.091886880.77537.016831.0165855.1939Density vapor to/ (kg/m3)Viscosity liquid from/cPViscosity vapor to/cPSurface tension liquid from (mN/m)Foaming index3.7918820.2562250.00943317.04918-4.686782.6.3 艺尺寸概算2.63.I
36、塔径计算式中:气体体积流量 =吧上=1.911m核心问题:计算空塔气速U,主要有三种方法1 .泛点气速法采用Bain-Hougen关联式,可以计算填料的泛点气速 喑（細n磽。,嘴 液相质量流量也=18055.21kg/hr气相质量流量伍=21969.15kg/hr气相密度W=3.791882kg/m3气体体积流量匕=6880.775m3/i液相密度比=859,6004kg/m3液相黏度厶=0.009732cP空隙率 = 0.989填料因子巾=3.2808小一】比表面积a = 250m2/m3重力加速度g = 9.81m/s2对于规整填料:=0.50.85uF对金属孔板波纹填料,常数A=0.29
37、1, K=1.75得泛点气速uF = 2.6125m/s泛点率的选择主要考虑一下两方面的因素,是物性的发泡情况,对于易起 泡沫的物系,泛点率应取低限值,而无泡沫的物系,可以取较高的泛点率;是 填料塔的操作压,对于加压操作的塔,应取较高的泛点率,对于减压操作的塔, 应取较低的泛点率。考虑到醋酸组分可近似看做无泡沫物系,且为常压操作,取 泛点率u=0.8 uF故空塔气速=1.1079m/sD = - = 1.482m 1500mm （圖整）J mi塔横截面积nD2.S = = 1766m22 .气相动能因子（F因子）法f = iypv适用条件:压小于0.2MPa。在业设计中推荐为1.82.1,取F
38、 = 2.0,故u = 0.9735D = = 1.58148m 2 !600mm （圆整） J7TU3 .气相负荷因子（Cs因子）法PvCs = u = 0.065JpL -pvu = 1.0241源D= = 1.5419m 七 !550mm （圆整）t263.2填料装填计算1 .填料层高度采用等板高度法,取HETP = 0.5m;理论板数N7=30。则填料层高度Z = HETP （ - 2） = 14.0m填料堆积设计高度:Z = 1.5Z = 21m填料装填体积D21.52,V = Z S = Z it = 21 * 3.14 * = 37.1m3填料装填质量M = pV = 20 37
39、.1 = 7420kg液体喷淋密度是指单位塔截面积上,单位时间内喷淋的液体体积,单位是 m3/ （m2-h）o填料塔中汽液两相的相间传质主要是在填料表面流动的液膜上进 行的。要形成液膜,填料表面必须被液体充分润湿，而填料表面的润湿状况取决 于塔内的液体喷淋密度以及填料材质的表面润湿性能。U =y = 17.815m3/（m2 - h）查询业塔新型规整填料应用手册（刘乃鸿主编），在O60m3/ （m2h） 的范围之内，设计是合理的。可以保证填料的充分润湿，和一定的操作余量。实际操作时,采用的液体喷淋密度应大于最小喷淋密度。若喷淋密度过小, 可用增大回流比或采用液体再循环的方法加大液体流量,以保证
40、填料表面的充分 润湿;也可采用减小塔径予以补偿;可采用表面处理方法,改善其表面的润湿性 能。2.63.3 塔板压降查询现代塔器技术,可得干填料压降: P/Z= 802QgJPg） = 1209.3Pa/m湿填料压降: 3XU/ 1.72+3.8X1O-3XIZ P/Z = 948 X 104.46X10 3 UQgJpg）= 3057Pa/m工作状态下,填料层总压降: P = 3057 x 21Pa = 64.197kPa业上推荐的250X孔板波纹填料的压降范围在0.25kPa/m0.32MPa/m之 间,计算结果符合这要求。2.63.4 持液量填料层的持液量是指在一定操作条件下,在单位体积填
41、料层内所积存的液体 体积，以（m3液体/m3填料,%）表示,持液量可分为静持液量、动持液量和 总持液量,总持液量是指在一定操作条件下存留于填料层中的液体的总量,即总 持液量为动静持液量之和。关于持液量的计算既可由实验测定,也有相关的经验公式,通常金属板波纹 （如本设计使用的Mell叩ak 250X材质304不锈钢）的操作符合低于75%极限 负荷时，其持液量为35%。通常持液量的经验关联式主要关联了雷诺数Re,弗 劳德数Fr和填料的特性尺寸等。如持液量计算公式和Billet-Schultes关联式。2.63.5 塔厚的计算1.筒体壁厚设计压为0.132MPa,设计温度为85,内径为1500mm,
42、筒体材料选用Q345R,根据& PcDj 2 -pc取焊接接头系数为=0.85,查得t = 189MPa则计算厚度为:=0.62mm0.132 X 15002 X 189 X 0.85 -0.132又设计厚度:3d =PcDt2十 口。“2C2为腐蚀裕量取2mm,则设计厚度6d为2.62mm,取钢板负偏差为0.3mm,故名义厚度6n = 5d + 0.3 = 2.92 mm,圆整得 = 3mm。由GB150-2011,综合考虑风压载荷,应,稳定性等因素，故选择筒体名义厚度6“ = 6 mm。2,封头壁厚为椭圆形封头,材料选用Q345R,壁厚同筒体壁厚,即6rl = 6 mm。2.6.3.6褶座设计1 .选材裙座不直接与塔内介质接触,也不承受塔内介质的压,裙座筒体材料选用 Q345R。2裙