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1、1前 言气体吸收时气体混合物中一种或多种组分（溶质）溶解于液体（吸收剂） 的一种分离操作。由于填料塔具有结构简单、阻力小、加工容易，可用耐腐蚀材料制作，吸 收效果好，装置灵活等优点，所以在化工、环保等工业吸收操作中应用较普遍。 由于近年来性能优良的新型散装和规整填料的开发，塔内件结构和设备的改进， 促使填料塔的应用更加广泛。 填料塔的结构如图所示，主要包括塔体、塔填料和塔内件三大部分，本设 计主要是通过给定的一些塔的数据，进一步计算塔的结构尺寸，以及承受的各 项指标等等，并通过计算和选择，选出合适的塔的辅助构件，设计出一个合适 的填料 塔。在石油、化工及轻工等行业中所设计到的均相流体分离过程，
2、多采用吸收或 径流的方法进行。所采用的设备称为气液传质设备，也称塔设备。作为塔设备， 首先从结构上应能使气液两相在塔内充分接触，以获得较高的传质效率。按照 塔内件结构形式，塔设备可分为两大类板式塔和填料塔。填料塔中装有一 定高度的填料层，液体在填料表面行程液膜向下流动，气体自下而上与液体呈 连续变化。由于填料塔的特定结构和由之决定的气液两相膜式接触传质，使之 具有以下特点。1.生产能力大。2.压降低。3.分离效率较高。4.持液量小。5.操作液气比和弹性较大。填料塔由塔体和内件构成。塔体一般多为圆筒型，少数亦可方型。塔内件中核心组成部分是塔填料，分散堆型和规整型。此外，为固定填料层，设有填料支撑
3、板和填料压板；为使液体均匀分布，在填料层顶部设有液体初始分布器，为减少液体的壁流现象，常将填料层分段放置，在两段填料层之间这有液体收集再分布器，在液体初始分布器上方装有除雾沫器；对大直径填料塔，气体入填料层前需经气 填料是填料塔中的传质元件，它可以有不同的分类。填料的类型有两大类：拉西环矩鞍填料；鲍尔环；鲍尔环是在拉西环的壁面上开一层或两层长方形小窗。波纹填料有丝网形和孔板形两大类。对填料的基本要求有：传质效率高，要求填料能提供大的气液接触面。即要求具有大的比表面积，并要求填料表面易于被液体润湿。只有润湿的表面才是气液接触表面。生产能力大，气体压力降小。因此要求填料层的空隙率2大。不移引起偏流
4、和沟流。经久耐用具有良好的耐腐蚀性，较高的机械强度和必要的耐热性。取材容易，价格便宜。 填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。现介绍几种较为典型的散装填料。其中有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍环、矩鞍环、金属环矩鞍环、球形填料等。第 1 章 填料塔的设计数据塔体内径=3400mm，塔高近似取 H=1Di 30000mm。计算压力=1.1MPa，设计温度 t=200 2cp设置地区:基本风压值=6
5、00N/，地震设防烈度为 3q02m8 度，场地土类：I 类，设计地震分组：第二组，设计基本地震加速度为 0.2g。塔内设有四个填料层，并选取合适的填料，介 4质密度为=700kg/,液体的质量流量mq=10000 Kg/h13m沿塔每个填料层开设一个人孔，人孔数为 4 5个，相应在人孔处安装半圆形平台 4 个，平台宽度为B=900mm，高度为 1000mm。塔外保温层厚度为=100mm，保温材料密度 6s=300kg/。23m塔体与群座间悬挂一台再沸器，其操作质量为 7=4000kg，偏心距 e=2000mm。em3塔体与封头材料选用 16MnR，其=170 MPa， 8 t=170 MPa
6、,=345 MPa,E=1.9 MPa。 s510群座材料选用 Q238-B。 9塔体与群座对接焊接，塔体焊接接头系数 10。00. 1塔体与封头厚度附加量 C=2mm。 11第 2 章 按计算压力计算塔体和封头厚度2.1 塔体厚度计算(mm) ctiC pDp204.111 . 111702 34001 . 1考虑厚度附加量 C=2mm，经圆整，取。mmn142.2 封头厚度计算 mmpDpctic02.111 . 15 . 011702 34001 . 1 5 . 02考虑厚度附加量 C=2mm，经圆整，取，但由于DN3400mm的mmn14椭圆形封头厚度没有 14mm，最低只有20mm，
7、所以选择20mm。4第 3 章 塔设备质量载荷3.1 筒体圆筒、封头、群座质量01m圆筒质量： （kg）353103011771m封头质量： （kg）4160208022m群座质量： （kg）76.411806. 313463m(kg)4358876.411841603531032101mmmm注： （1）塔体圆筒总高度为：mH30（2）查得 DN3400mm，厚度 14mm 的圆筒质量为1177kg/m；（3）查得 DN3400mm，厚度 20mm 的椭圆形封头质量为 2080kg/m（封头 曲面深度 850mm，直边高度 50mm） ；（4）群座高度 3060mm， （厚度按 16mm 计
8、）。3.2 塔段内件质量02m填料封层高度 5.0m 由设计温度可知，填料选择金属半环填料=（kg）02m6896638040 . 54 . 3785. 04 . 34 . 340 . 5380422iD（查得金属半环填料密度为 380kg/）3m3.3 保温层质量03m5=03m0322222224mHDDnini=3003002. 024 . 311. 0202. 024 . 3785. 022+(kg)111293006 . 582. 52其中，为封头保温层质量，kg03m3.4 平台、扶梯质量04m=n04m21222422 niniDBDFFHqq0=0.785294015045 .
9、 0014. 024 . 39 . 02014. 024 . 322=4829(kg)注：手册查得平台质量：kg/；笼式扶梯质量kg/m；笼式扶1500q2m40Fq梯总高：=29m；平台数量：n=4。FH3.5 操作时物料质量 1102 054fwihNhDm=0.785=41398(kg)7006 . 57005 . 541 . 04 . 32注：物料密度=700kg/；封头容积；填料层高度5.5m；填13m36 . 5 mVf0h料塔板层数 N=4；塔板上液层高度=0.1m。wh3.6 附件质量am按经验取附件质量为 =0.25=10897(kg)am01m3.7 充水质量wm(kg)2
10、8343810006 . 521000304 . 3785. 02422wfwiwVHDm63.8 质量汇总全塔操作质量/kg19170405040302010eammmmmmmm全塔最小质量/kg1310132 . 004030201mineammmmmmm水压试验时最大 质量/kg4337340504030201maxewammmmmmmmm第 4 章 风载荷与风弯矩计算4.1 以 23 段为例计算风载荷3P= 3P6 333023110eDlfqKK（N）式中-体型系数，对圆筒形容器，1K =0.71K-10m 高处基本风压值， =600N/0q0q2m -风压高度变化系数，查表得3f：
11、=1.003f-计算段长度，=7000mm3l3l-脉动影响系数，查得=0.7233-塔的基本自振周期，对等直径、1T 等 厚度圆截面塔：=90.33H=90.331T3 3010ieDEHm3 3510340014109 . 13000019170430000=2.01(s)7-脉动增大系数，根据自振周期，查得：=2.61T-振型系数，查得=0.163z3z-风振系数23K=1+=1+=1.4123K3233 fv 00. 116. 072. 06 . 3-塔有效直径。设笼式扶梯与塔顶管线成，3eD90取以下 a，b 式中较大者a. = 图 23eD4332KKDeoib. =3eDpsoe
12、oiKdD2243=400mm，3Kmmdo400mmpe10033mmlAK2577000100090012234a. =3eDmm428925740010023432b. =3eDmm448920040025710023432取=4489mm3eD(N)17302104489700000. 1600311. 17 . 06 3P4.2 各计算段风载荷汇总计算 段mmli20 /mNq1KivziiK2ifmHi平 台 数4KmmDei NPi110006000.70.720.0062.61.0170.6410040321102220006000.70.720.022.61.0520.723
13、004032256537000600 0.70.720.162.61.4161.001012574489186874100006000.70.790.462.61.7551.252012574489413605100006000.70.831.002.62.5191.423023604301646158第 5 章 风弯矩计算截面 0-0 2225 432152 121 100lllllPllPlPMw=1102+2565Error! Reference source not found.+1868721000+35002000100041360+64615（1000+2000+70005000
14、700020001000+10000+5000）= 2.36mmN /109截面 1-1=11 wM 2225 43253 232 2llllPllPlP=25655000700020004136035002000186871000+6461550001000070002000=2.23mmN /109截面 2-2 2225 4354 343 322lllPllPlPMw9=1724050001000070004578050007000359553500=1.98mmN /109第 6 章 地震弯矩计算地震弯矩计算时，为了便于分析、计算，可化简图。取第一振型脉动增大系数为02. 01则衰减指数95. 002. 055 . 002. 005. 09 . 0sT01. 21塔得总高度 H=30m全塔操作质量kgm1917040重力加速度2/81. 9smg 地震影响系数max112152 . 0wTT 查得（设防烈度 8 级）24. 0max查得3 . 0gT024. 002. 005. 002. 08/05. 002. 011319. 102. 07 . 106. 002. 005. 017 . 106. 005. 01
