摘要毕业设计说明书GRADUATE THESIS设计题目：2500M3/h二氧化硫填料吸收塔设计学 院：机械工程学院2013年6月6日摘要摘 要吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，。要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。关键词 吸收；填料塔；二氧化硫- 1 -AbstractAbstractAbsorption is the use of the components in the mixed gas solubility in the liquid to separate the gaseous homogeneous mixture differences in a unit operation. Mainly used in chemical production raw gas purification,recycling and other useful components. Gas-liquid two-phase separation is carried out through their close contact, and in normal operation,the gas phase is the continuous phase and the dispersed liquid phase,gas phase composition in a continuous change in the composition of the gas phase is separated out gradually. Continuity was packed column gas-liquid mass transfer contacting device,is a differential contact countercurrent operation. Bottom of the column a support plate for supporting the packing and allow the liquid through. Packing support plate,a whole puzzle and huddle in two ways. The filler layer above the liquid distribution means,so that the liquid was uniformly sprayed on the filler layer. The void filler layer more than 90%,generally higher flood point,the unit tower cross-sectional area of the high capacity of the packed column,studies show that the pressure is less than 0.3MPa,the packed column separation efficiency is better than a plate tower. The curriculum design task is to absorb water,sulfur dioxide. Requirements of the design including column diameter,packed tower height,tower tube size,etc.,need to get through the material balance basic data needed,and then calculate the required size of the various design parameters for mapping foundation,to provide data reference.Keywords absorption; packed tower; sulfur dioxide- 3 -目 录目 录摘 要IABSTRACTII第1章 绪论1 1.1 填料塔国内外发展状况及现状11.1.1 塔填料的现状和发展趋势11.1.2 塔内件的现状和发展趋势21.1.3 工艺流程的现状和发展趋势31.1.4 塔板一填料复合塔板3 1.2 课题来源4 1.3 吸收在工业生产中的应用4 1.4 塔设备概述41.4.1 塔设备在化工生产中的作用和地位41.4.2 塔设备选型5第2章 吸收塔的设计方案82.1 吸收流程选择8 2.2 吸收塔设备及填料的选择92.2.1 吸收塔设备的选择92.2.2 填料的选择10第3章 吸收塔工艺条件的计算143.1 基础物性数据143.1.1 液相物性数据143.1.2 气相物性数据143.1.3 气、液相平衡数据143.2 物料衡算153.3 填料塔的工艺尺寸计算153.3.1 塔径的计算153.3.2 液体喷淋密度校核173.4 填料层高度计算173.4.1 传质单元数的计算173.4.2 传质单元高度的计算173.4.3 填料层高度的计算193.5 塔附属高度的计算203.6 填料层压降计算20第4章 塔内件的选型224.1 除沫器224.1.1 操作气速的计算224.1.2 直径DN的计算234.2 液体分布器的选型234.2.1 分布点密度计算244.2.2 布液计算244.3 液体再分布器254.4 填料支承装置264.5 填料压紧装置284.6 气体和液体的进出口装置设计294.6.1 液体进料口管计算294.6.2 液体出口管计算304.6.3 气体进料口管计算304.6.4 气体出口管计算304.7 管道法兰选择314.8 塔体人孔设置及选型324.9 裙座的选择324.10 开孔补强334.10.1 接管补强334.10.2 人孔补强35第5章 填料塔的机械设计395.1 填料塔机械设计简介395.2 塔机械性能设计基本参数395.2.1 塔设计地区状况395.2.2 塔的设计参数405.2.3 塔的危险截面的确定405.3 按设计压力计算塔体和封头的壁厚405.4 设备质量载荷的计算415.4.1 塔壳体和裙座质量415.4.2 塔内填料的质量425.4.3 平台扶梯的质量425.4.4 操作时物料的质量425.4.5 塔附件的质量435.4.6 塔设备各种质量435.5 风载荷与风弯矩的计算435.4.1 塔设备的分段435.4.2 各段的风载荷455.5.3 危险截面风弯矩465.6 危险截面的地震载荷475.7 各项载荷引起的轴向应力485.7.1 设计压力引起的轴向拉应力485.7.2 操作质量引起的轴向压应力485.7.3 最大弯矩引起的轴向应力485.8 塔体和裙座强度与稳定性校核495.9 吊装时应力校核505.10 基础环设计515.11 基础环的厚度计算535.12 地脚螺栓选取53结 论55参考文献56谢 辞57第1章 绪论第1章 绪论1.1填料塔国内外发展状况及现状填料塔是化工类企业中最常用的气、液传质设备之一，在塔体内设置填料使气液两相能够达到良好传质所需的接触状况。填料塔具有结构简单、便于用耐腐蚀材料制造、适于小直径塔的场合以及压降小等优点。但用于大直径的塔时则有效率低、重量大、造价高以及清理检修麻烦且填料损耗大等缺点。近年来，人们对填料塔作了大量的实质性研究，并取得了突破性进展，主要表现在一些新型高效塔内件和塔填料的问世，加上人们对传质过程的仿真模拟及放大效应的解决，使填料塔在以前以板式塔应用为主的场合，尤其是大型塔的应用中得到了很好的应用，并取得了很好的经济效果。现从填料塔的塔填料、塔内件、工艺流程，特别是塔填料三方面来说明填料塔技术的现状和发展趋势。1.1.1 塔填料的现状和发展趋势首先从塔填料来看，塔填料是填料塔的核心构件，是气液两相进行热和质交换的场所，它为气液两相间热、质传递提供了有效的相界面。塔填料的性质决定了填料塔的操作，只有性能优良的塔填料再辅以理想的塔内件，才有望构成技术上先进的填料塔。因此，人们对塔填料的研究十分活跃。对塔填料改进与更新的目的在于:改善流体的均匀分布，提高传递效率，减少流动阻力，增大流体的流量以满足降耗、节能、设备放大、高纯产品制备等各种需要。目前，塔填料的开发，除研究各种散装和规整填料结构外，还对填料的材质、加工方法、表面特性等进行研究。规整填料是继散堆填料之后在近20余年来发展的高效新型填料，国外有许多品种。规整填料的应用已成为许多厂分离和净化工序技术改造的热点，成为各厂提高产量、改进分离效果、减少能耗、安全生产和稳定操作的重要技术措施。规整填料的特点为:分离效率高。这种填料可根据需要制造成具有较大的比表面积，因此可提高单位高度的理论板数。如金属丝网填料每米高的理论板数可达10块以上。通量及操作弹性大。规整填料允许的气、液通量较大，所以与相同塔径的板式塔相比，其产量一般可大幅度增加。同时允许通量在较大的范围内变化。规整填料本身的弹性比可高达100，但实际填料塔的弹性比主要受到塔内液体分布器操作弹性的限制。阻力压降小。即使在较大负荷下规整填料的压降也是比较小的，这是其显著特点。放大效应低。与颗粒填料不同，规整填料用于大型塔时，其效率降低较少。在规整填料方面，我国也有不少研究成果。天津大学与英国Aston大学联合开发出了以UnaPak命名的脉冲规整填料。天津市天久新技术开发公司开发了高效廉价的板花规整填料。其80型(比表 线，并自已开发了碳钢渗铝板波纹填料；清华大学和面积80m2/m3)的传质效率与MelaPak350Y型(比 上海化工研究院分别开发了压延板网波纹填料；中表面积350耐/m3)相当；天津大学填料塔新技术公 石化洛阳工程公司开发了LH型规整填料。这些成司1991年引进了苏尔寿公司的Melapak自动生产 果都在工业生产中取得了成功的应用。规整填料不仅在一般情况下能够提高填料塔的分离效率，节约能耗，且还能适宜于一些特殊情况的应用，如难分离物系、热敏物系以及对压力降较为敏感的真空蒸馏等。国内在对原有的板式塔实施规整填料技术改造后，已有许多成功的应用实例。1.1.2塔内件