填料塔的设计ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,填料塔的设计,设计步骤：,1、确定设计方案,2、合理选择填料及其类型,3、确定塔径、填料层高度等工艺尺寸,4、计算填料层的压降,5、进行填料塔内件的设计与选型,填料塔的设计设计步骤：1、确定设计方案2、合理选择填料及其类,1,一、设计方案的确定,（一）填料精馏塔设计方案的确定,包括：,1、装置流程的确定；,2、操作压力的确定；,3、进料热状态的确定；,4、加热方式的确定；,5、回流比的选择等；,上述选择原则与板式精馏塔设计基本相同，待学习板式塔设计再加以讨论。,一、设计方案的确定（一）填料精馏塔设计方案的确定,2,（二）填料吸收塔设计方案的确定,1、装置流程的确定,吸收流程一般有：,（1）逆流操作,（2）并流操作,（3）吸收剂部分再循环,（4）多塔串联操作,（5）串联并联操作,（二）填料吸收塔设计方案的确定1、装置流程的确定,3,2、吸收剂的选择,吸收剂的选择着重考虑以下几个方面：,（1）溶解性；,（2）选择性；,（3）挥发性；,（4）粘滞性；,（5）其他如腐蚀性、毒性、易燃易爆、不发泡、,冰点低、嘉廉易得、化学稳定性等。,3、操作温度与压力的确定,（1）温度的确定溶解度,（2）压力的确定溶解度和操作费,2、吸收剂的选择 吸收剂的选择着重考虑以下几个方面：,4,二、填料类型的选用,（一）填料类型散装填料和规整填料,1、散装填料拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料等。,2、规整填料网波纹填料和板波纹填料,（二）填料选择,1、填料种类选择要求传质效率、通量、填料层压降、填料的操作性能。,2、填料规格选择,散装填料工程直径；规整填料比表面积、经济性。,3、填料材质的选择陶瓷、金属和塑料三大类。,二、填料类型的选用（一）填料类型散装填料和规整填料（二）,5,三、填料塔工艺尺寸的计算,（一）塔径的计算,式中：,气体体积流量。由设计任务给定。,核心问题：如何计算空塔气速u,1、空塔气速的确定,1）泛点气速法,散装填料,规整填料,泛点气速可用经验公式法，也可采用Eckert通用关联图求解：,三、填料塔工艺尺寸的计算（一）塔径的计算 式中：气体体积,6,（,1,）贝恩霍根关联式,（2）Eckert关联图,见图21,横坐标：,纵坐标：,注：用Eckert关联图计算泛点气速时，填料因子为湿填料因子，即,泛点因子与液体喷淋密度有关，但为了工程计算方便，常采用与液体喷淋密度无关的泛点填料因子的平均值，见数据表11。,A，K,关联系数（可由表10查得）,（1）贝恩霍根关联式（2）Eckert关联图见图21,7,填料塔的设计ppt课件,8,填料塔的设计ppt课件,9,2） 气相动能因子（F因子）法,气相动能因子简称F因子，其定义为：,该公式多用于规整填料空塔气速的计算。可先从相关手册查出填料在操作条件下的F因子，后计算空塔气速u。且在低压条件下应用（0.2MPa）。,3）气相负荷因子（Cs 因子）法,气相负荷因子定义：,气相负荷因子法多用于规整填料空塔气速的确定。计算时，先求出最大气相负荷因子；,常用规整填料的最大气相负荷因子可通过有关填料手册查知，也可从图22曲线（适于波纹板填料）查得，如为其他填料，可以250Y型波纹板填料为基准，乘以修正系数C，见表12,后按下式计算：,2） 气相动能因子（F因子）法气相动能因子简称F因子，其定义,10,填料塔的设计ppt课件,11,2,、塔径的计算与圆整,计算的塔径从经济性考虑必须圆整；圆整后，再核算操作泛点气速。,3、液体喷淋密度的验算,喷淋密度是指单位时间、单位塔截面上液体的喷淋量，其计算式为：,式中：,液体喷淋密度，,液体喷淋量，,D填料塔直径， m,为使填料获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于某一极限值，称之为最小喷淋密度。,对散装填料：,式中：,最小喷淋密度，,最小润湿速率，,填料的总比表面积，,2、塔径的计算与圆整计算的塔径从经济性考虑必须圆整；圆整后，,12,最小润湿率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最小液体体积流量。,其值可由相关经验公式计算，或采用一些经验值。,对于直径小于75mm的散装填料，可取0.08;对于直径大于75mm的散装填料，取0.12.,对规整填料，其最小喷淋密度可从相关手册查知，设计中，常取0.2。,实际操作中采用的液体喷淋密度大于最小喷淋密度。若液体喷淋密度小于最小喷淋密度，则需进行调整，重新计算塔径。,注意：,最小润湿率是指在塔的截面上，单位长度的填料周边的最,13,（二）填料层高度计算及分段,1、填料层高度计算,1）传质单元数法,传质单元数的计算详见吸收章节；传质单元高度的计算因传质过程复杂，至今无通用的计算方法和公式。目前，在设计中多选用一些准数关联式进行计算，应用较多的是恩田公式：,修正的恩田公式为：,（二）填料层高度计算及分段 1、填料层高度计算1,14,其中：,其中：,15,填料塔的设计ppt课件,16,填料塔的设计ppt课件,17,2,）等板高度法,1、理论塔板数的计算参蒸馏章节,2、等板高度的计算,等板高度与许多因素有关，如填料的类型、尺寸、流体的物性、操作条件及设备尺寸等。其计算方法一般通过实验测定，或从相关手册查知。近年来研究这总结大量数据得到如下常压精馏时的等板高度计算式：,上述方法计算的填料层高度，在实际应用中应留有一定的余量，其经验公式为：,2）等板高度法 1、理论塔板数的计算参蒸馏章节2、等板高,18,填料塔的设计ppt课件,19,2,、填料层的分段,因液体向下流动时，通过一定的距离，易发生偏集流现象，造成气液分布不均，降低传质效率。设计中，应每隔一定的填料层高度，进行分段，同时加装液体再分布器。,（1）散装填料的分段,以h/D（分段高度与塔径之比）作为基本分段比例，h,max,为允许最大填料层高度。见表16。,2、填料层的分段 因液体向下流动,20,（2）规整填料的分段,亦可参阅表17推荐的分段高度值。,（2）规整填料的分段亦可参阅表17推荐的分段高度值。,21,四、填料层压降的计算,计算方法：通过关联图求得单位填料层高度的压降，结合填料层高度，进行计算。,（一）散装填料的压降计算,1、埃克特通用关联图计算,注意：用埃克特通用关联式计算压降时，填料因子为湿填料因子，简称压降填料因子。因其与液体喷淋密度有关，为工程计算方便，常采用与液体喷淋密度无关的压降填料因子平均值。部分散装填料因子压降填料因子平均值见表18 ：,四、填料层压降的计算 计算方法：通过关联图求得单位填料,22,2、由填料压降曲线查得,（二）规整填料压降的计算,1、由填料的压降关联式计算,2、由填料压降曲线得到,2、由填料压降曲线查得（二）规整填料压降的计算 1、由填料,23,五、填料塔附属内件的类型设计,（一）塔内件的类型,1、填料支撑板,2、填料压紧板,类型：栅板型、孔管型、驼峰型等。,选用：散装填料孔管型或驼峰型；,规整填料栅板型。,类型：压紧栅板、压紧网板、金属压紧器等。,选用：散装填料压紧网板或压紧栅板；,规整填料压紧栅板；,且：要求压紧装置的自由截面积大于70%。,五、填料塔附属内件的类型设计 （一）塔内件的类型1、填料,24,3、液体分布器,类型：喷头式、盘式、管式、槽式、槽盘式等。,4、液体收集及再分布装置,液体再分布器：截锥式分布器（最常用）无液体收集作用；,液体收集器：斜板式液体收集器，与液体再分布器联用。,（二）塔内件的设计,1、液体分布器设计的基本要求,（1）液体分布均匀足够的分布点密度（见表19，20）；分布点的几何均匀；降液点间的流量均匀性。,（2）操作弹性大液体分布器的操作弹性为24,（3）自由截面大自由截面积为50%70%。,（4）其他结构紧凑、占空间小、制作容易、调整和维修方便。,3、液体分布器类型：喷头式、盘式、管式、槽式、,25,2、液体再分布能力的计算,（1）重力型分布器布液能力的计算,类型：多孔型和溢流型，工业上以多孔型为主。,(2)压力型液体分布器布液能力计算,设计中，液体流量已知，给定开孔上方的液位高度（或压差），依据计算公式，可设定开孔数目，计算孔径；亦可设定孔径，计算开孔数目。,2、液体再分布能力的计算 （1）重力型分布器布液能力的,26,六、示例分析,见参考资料。,六、示例分析见参考资料。,27,