化工设计大赛设计说明书

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1、第四章设备设计与选型4.1塔设计及选型4.1.1概述塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或者液液相之间进行紧密接触，达到较为良好的相际传质及传热的目的。在塔设备中常见的单元操作有：吸收、精馏、解吸和萃取等。此外工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等效果。9.1.2塔结构尺寸确定依据塔设计依据于ChemCAD，SW-6等软件模拟结果。首先在ChemCAD中经过灵敏度分析，得出最优塔板数和回流比，然后利用ChemCAD塔设计

2、模块模拟出各个塔的塔径与塔高，最后利用SW-6进行设计与强度校核。4.1.3塔设备的设计目标作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相能充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：（1）满足工艺要求（p、t、耐腐）；（2）生产能力大，即气液处理量大→体积↓，紧凑；（3）压力降小，即流体阻力小→能耗↓，操作费用↓；（4）操作稳定，操作弹性大；（5）效率高，即气、液两相充分接触，相际间传热面积大；（6）结构简单、可靠、省材，制造、安装方便，设备成本低（

3、设备投资费用低）；（7）操作、维修方便（设备操作费用低）；（8）耐腐蚀，不易堵塞。事实上，对于现有的任何一种塔器，都不可能完全满足上述所有要求，但是我们可以在某些方面做到独特之处。以此来达到较大的生产效率，提高企业的生产效益。4.1.4塔的分类与总体结构（1）分类：①按操作压力：a.加压塔；b.常压塔；c.减压塔。②按单元操作：a.精馏塔；b.吸收塔；c.解吸塔；d.反应塔；e.干燥塔；f.萃取塔。③按形成相际接触界面：a.固定相界面；b.流动过程中形成相界面。④按内件结构：其中按内部结构又可分为

4、以下两种：a．板式塔（图4-1）。塔内装有一定数量的塔盘，是气液接触和传质的基本构件；属逐级（板）接触的气液传质设备；气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气液相密切接触而进行传质与传热；两相的组分浓度呈阶梯式变化。b．填料塔（图4-2）。塔内装有一定高度的填料，是气液接触和传质的基本构件；属微分接触型气液传质设备；液体在填料表面呈膜状自上而下流动；气体呈连续相自下而上与液体作逆流流动，并进行气液两相的传质和传热；两相的组分浓度或温度沿塔高连续变化。1—吊柱2—气体出口3—回流液入口

5、4—精馏段塔盘5—壳体6—料液进口7—人孔8—提馏段塔盘4—气体入口10—裙座11—釜液出口12—出入口图4-1板式塔结构1—吊柱；2—人孔；3—排管式液体分布器；4—床层定位器；5—规整填料；6—填料支承栅板；7—液体收集器；8—集液管；4—散管填料；10—填料支承装置；11—支座；12—除沫器；13—槽式液体再分布器；14—规整填料；15—盘式液体分布器；16—防涡流器图4-2填料塔的总体结构（2）总体结构：①塔体：即塔外壳，包括筒节、封头、连接法兰等。除操作压力（内压或外压）、温度外，要考虑

6、风载、地震载荷、偏心载荷及试压、运输吊装时的强度、刚度、稳定性等要求。②内件：塔板或填料及支承装置等。③支座：塔体与基础的连接结构，一般采用裙式支座。④附件：人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台、保温层等。4.1.5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，穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换；（3）具有热敏性的物料需减压操作，以防

7、过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。如可采用装填规整填料或散堆填料等，当要求真空度较低时，也可用筛板塔或浮阀塔；（4）黏性较大的物系，可以选用大尺寸填料。因为板式塔的传质效率较差；（5）含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等，不宜使用填料塔；操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔板上积有液层，可在其中安放换热管进行有效地加热或冷却。4.1.6其他因素（1）对于多种情况，塔径小于时，不宜采用板式塔，宜用填料塔

8、。对于大塔径塔设备来说，需进行加压或常压操作时，应优先选用板式塔；对于减压操作过程，宜采用新型填料；（2）一般比板式塔重；（3）大塔以填料塔造价便宜。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。现将板式塔与填料塔的主要结构特点列于表4-1：表4-1板式塔和填料塔的主要特点比较项目板式塔填料塔备注各块理论板压降约1KPa散装填料约0.3KPa规整填料约0.15KPa每块塔板的开孔率为5%-10%，又有25-50mm清液层，故压降大。压降小是填料塔的主