填料吸收塔完整版本

5.4填料吸收塔5.4.1設(shè)計(jì)目標(biāo)具有適宜的流體力學(xué)條件，可使氣液兩相接觸良好;結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，處理能力大，壓降低；強(qiáng)化質(zhì)量傳遞和能量傳遞。5.4.2設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)表5-11塔設(shè)備設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)名稱標(biāo)準(zhǔn)號(hào)《鋼制壓力容器一分析設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》JB4732-95《鋼制塔式容器》JB4710-92《安全閥的設(shè)置和選用》HG/T20570.2-95《鋼制化工容器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)定》HG20583-98《鋼制化工容器制造技術(shù)規(guī)疋》HG20584-98《化工設(shè)備設(shè)計(jì)基礎(chǔ)規(guī)定》HG/T20643-98《設(shè)備進(jìn)、出管口壓力損失計(jì)算》HG/T20570.9-955.4.3設(shè)計(jì)方案的確定5.4.3.1裝置流程的確定填料吸收塔的操作方式有①逆流操作；②并流操作；③吸收劑部分再循環(huán)操作；④多塔串聯(lián)操作；⑤串聯(lián)-并聯(lián)混合操作。采用逆流操作時(shí)，氣相自塔底進(jìn)入由塔底排出，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排出。逆流操作的特點(diǎn)是，傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高，吸收劑利用率高，工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作，該吸收塔的設(shè)計(jì)采用逆流操作。吸收劑的選擇吸收過(guò)程是依靠氣體溶質(zhì)在吸收劑中的溶解度來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此，吸收劑性能的優(yōu)劣，是覺得吸收效果的關(guān)鍵之一。選擇吸收劑時(shí)，主要考慮一下幾個(gè)方面：①溶解度；②選擇性；③揮發(fā)性；④粘度；⑤其他。該吸收塔選用廉價(jià)的水作為吸收劑，同時(shí)，塔頂進(jìn)入的水也起到冷凝作用，使得氣相丙烯腈溫度下降而液化。操作溫度壓力的確定由aspen模擬的結(jié)果，塔頂?shù)牟僮鲏毫?20，溫度為39.4C；塔底的操作壓力為140，溫度為39.4C。填料的類型與選擇填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。（1）填料的類型根據(jù)裝填方式不同，填料可分為散裝填料與規(guī)整填料。A、 散裝填料是一個(gè)個(gè)具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，一般以隨機(jī)的方式堆積在塔內(nèi)，又稱為亂堆填料或顆粒填料，主要包括：①拉西環(huán)填料；②鮑爾環(huán)填料；③階梯環(huán)填料；④弧鞍填料；⑤矩鞍填料；⑥環(huán)矩鞍填料等。B、 規(guī)整填料是按一定的集合圖形排列，蒸汽堆徹的填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料等，目前工業(yè)上常用的規(guī)整填料為波紋填料，其基本類型有絲網(wǎng)形和孔板形兩大類，可用陶瓷、塑料、金屬等材質(zhì)制造。加工中，波紋與塔軸的傾角有300和450兩種，傾角為300的用代號(hào)BX（或X）表示，傾角為450用代號(hào)CY（或Y）表示。金屬絲網(wǎng)波紋填料是網(wǎng)波紋填料的主要形式，是由金屬絲網(wǎng)制成的。其特點(diǎn)是壓降低、分離效率高，特別適用于精密精餾及真空精餾裝置，為難分離物系、熱敏性物系的精餾提供了有效的手段。金屬網(wǎng)板波紋填料是板波紋填料的主要形式。該填料的波紋板片上沖壓有許多?4-?6mm勺小孔，可起到分配板片上的液體，加強(qiáng)橫向混合的作用。金屬孔板波紋填料強(qiáng)度高，耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于大直徑塔及氣液負(fù)荷較大的場(chǎng)合波紋填料的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，阻力小，傳質(zhì)效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點(diǎn)是不適于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清理困難，造價(jià)高。總體來(lái)講，規(guī)整填料可以實(shí)現(xiàn)單位理論級(jí)的壓降最小，從而它們非常適合于要求能耗最小并需要很多理論級(jí)的分離過(guò)程。分離熱敏性物系時(shí)，它們又可使塔底溫度最低。盡管規(guī)整填料的投資一般比散裝填料高，但對(duì)分離過(guò)程的經(jīng)濟(jì)考察發(fā)現(xiàn)，在總費(fèi)用中能耗經(jīng)常是決定性因素，因此，許多情況下，寧可采用規(guī)整填料而不用散裝填料。（2） 填料的選擇填料的選擇包括確定填料的種類、規(guī)格及材質(zhì)等，所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求，又要使設(shè)備投資和操作費(fèi)用較低?？紤]到本塔的氣相負(fù)荷較大，塔徑較大，考慮選用規(guī)整填料。進(jìn)行規(guī)整填料種類的選擇，應(yīng)主要注意一下幾個(gè)方面的問(wèn)題。（3） 填料種類的選擇填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通常考慮一下幾個(gè)方面。傳質(zhì)效率傳質(zhì)效率即分離效率，它有兩種表示方法：一是以理論級(jí)進(jìn)行計(jì)算的表示方法，以每個(gè)理論級(jí)當(dāng)量的填料層高度表示，即HETP值；另一是以傳質(zhì)效率進(jìn)行計(jì)算的表示方法，以每個(gè)傳質(zhì)單元高度相當(dāng)?shù)奶盍蠈痈叨缺硎?，即HTU?。在滿足工藝要求的前提下，應(yīng)選用傳質(zhì)效率高，即HETP值低的填料。常用規(guī)整填料的HETP值如表1。表5-12幾種常見規(guī)整填料的特性參數(shù)填料型號(hào) 理論板數(shù)（1/m）比表面積（m2/m3）空隙率/%壓力降（MPa/m）液體負(fù)荷（m3/m2.hr）最大F因子JKB-125Y1-1.212598.52X10-40.2-1003JKB-250Y2-3250973X10-40.2-1002.6CB-700Y5-7700859.3X10-40.2-1001.6CB-250Y2.5-3250973X10-40.2-1002.6JWB-700Y8-10700874.6-6.6X10-40.2-201.3-2.4JWB-250X2.5-3250971.05X10-40.2-203-3.5SKB-250Y2-2.5250973X10-40.2-1002.6SKB-350Y3.5-4350952X10-40.2-1002.0②通量在相同的液體負(fù)荷下，填料的泛點(diǎn)氣速愈高或氣相動(dòng)能因子愈大,則通量愈大，塔的處理能力愈大。因此，在選擇填料種類時(shí)，在保證具有較高傳質(zhì)效率的前提下，應(yīng)選擇具有較高泛點(diǎn)氣速或氣相動(dòng)能因子的填料。填料層的壓降填料層的壓降是填料的主要應(yīng)用性能，填料層的壓降愈低,動(dòng)力消耗越低，操作費(fèi)用愈小。選擇低壓降的填料對(duì)熱敏性物系的分離尤為重要。填料的操作性能填料的操作性能主要指操作彈性、抗污阻性及抗熱敏性等。所選填料應(yīng)具有較大的操作彈性，以保證塔內(nèi)氣液負(fù)荷發(fā)生波動(dòng)時(shí)維持操作穩(wěn)定。同時(shí)，還應(yīng)具有一定的抗污阻、抗熱敏能力，以適應(yīng)物料的變化及塔內(nèi)溫度的變化。填料層分段當(dāng)確定了總填料層高度后，應(yīng)考慮填料層是否需分擔(dān)，分段的目的是保證填料層中分布均勻，同時(shí)為上升氣體提供橫向混合的空間和機(jī)會(huì)，從而減小放大效應(yīng)，提高傳質(zhì)效率。表5-13常見規(guī)整填料的分段高度填料種類 分段高度h/m孔板波紋-250Y6500(BX)絲網(wǎng)3700(CY)絲網(wǎng)1.5543.5填料規(guī)格工業(yè)上常用規(guī)整填料的規(guī)格和型號(hào)有很多表示方法， 國(guó)內(nèi)習(xí)慣用比表面積表示。同種類型的規(guī)整填料，其比表面積越大，傳質(zhì)效率越高，但阻力增加，通量減小，填料費(fèi)用也明顯增加。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、設(shè)備投資及操作費(fèi)用等方面綜合考慮。543.6填料材質(zhì)的選擇工業(yè)上，填料的材質(zhì)分為陶瓷、金屬和塑料三大類。陶瓷填料。陶瓷填料具有較好的耐腐蝕性及耐熱性，一般可耐出氫氟酸以外的其他各種無(wú)機(jī)酸和有機(jī)酸。陶瓷填料易碎，不宜在高沖擊強(qiáng)度下使用，但具有較好的潤(rùn)濕性能。金屬填料。金屬填料可用多種材質(zhì)制成，碳鋼填料造價(jià)低，且具有較好的表面潤(rùn)濕性能，可適用于無(wú)腐蝕或低腐蝕的體系；不銹鋼填料耐腐蝕性強(qiáng)，但造價(jià)較高。金屬填料的抗沖擊性強(qiáng)，能在高溫、高壓、高強(qiáng)度下應(yīng)用，工業(yè)上主要以金屬填料為主。塑料填料。塑料填料的材質(zhì)主要包括聚丙烯（PP、聚乙烯（PE及聚氯乙烯（PVC等，其耐腐蝕性能較好，可耐一般的無(wú)機(jī)酸、堿和有機(jī)溶劑等，但具有冷脆性，不宜在O°c—下使用，但表面潤(rùn)濕性能稍差。543.7不同填料的液體噴淋點(diǎn)密度為保證填料充分潤(rùn)濕，傳質(zhì)良好且投資費(fèi)用較低，應(yīng)選用合適的液體噴淋密度。常用填料的液體噴淋密度如表&表5-14常用填料的液體噴淋密度填料類型 噴淋密度/m-2金屬波紋板-250Y>100500(BX)絲網(wǎng)>200700(CY)絲網(wǎng)>300由上述的分析可知，Mellapak-250Y型規(guī)整填料，每米填料的理論板數(shù)較大,液相通量較大，填料層的壓降較小，比表面積較大，是理想的規(guī)整填料?？紤]到體系氫氰酸（HCN有腐蝕作用，選用不銹鋼材質(zhì)。Mellapak規(guī)整填料為瑞士蘇爾壽公司為克服金屬絲網(wǎng)波紋填料由于價(jià)貴、易堵和易腐蝕而在推廣應(yīng)用上有局限性的缺點(diǎn)， 而推出的一種能廣泛應(yīng)用的規(guī)整填料。它由金屬薄片壓成帶斜齒的波紋形片組成填料盤。 波紋對(duì)軸線傾角為3O0,450，板片上可開小孔，以促使液體分散和橫向混合，板片上可壓出溝紋以增進(jìn)

液體均布和潤(rùn)濕。在安裝時(shí)，每盤填料上下交錯(cuò) 90°安放。目前已成為高效、低壓降、通量大的通用性規(guī)整填料?？捎媒饘佟⑺芰?、陶瓷做成。所選Mellapak-250Y型規(guī)整填料的規(guī)格如下表。表5-15Mellapak-250Y型規(guī)整填料的規(guī)格項(xiàng)目指標(biāo)比表面積（m2/m3） 250每米填料理論板數(shù)（m-1） 2.5-2.8空隙率 97%壓力降MPa/m 3 X10-4堆密度(Kg/m3) 200氣相F因子 2.5-3.5當(dāng)量直徑mm 12.7液體負(fù)荷(m3/m2.hr) 0.2-100波紋傾角度 45 0峰高mm 45材質(zhì)密度（不銹鋼）（Kg/m3） 170-2000545吸收塔的物料衡算由aspen模擬結(jié)果，可將物料衡算結(jié)果總結(jié)如下:5.4.5.1進(jìn)料組成塔頂表5-16塔頂進(jìn)料情況溫度20C(1)壓力120KPa20°C(13)140KPa組分摩爾流量/Kmol/h質(zhì)量流量/Kg/h水(1)86.861563.43水（13）88.291589.14C3H3N0.00870.375CHN0.0010.031總流量175.153152.976塔底表5-17塔底進(jìn)料情況273273溫度40r壓力140KPa組分摩爾流量/Kmol/h質(zhì)量流量/Kg/h水27.78500C3H3N429.4522760.9C2H3N15.971064.6CHN90.942455.4CO270.123085.2CO-O238.531155.9C3H816.24714.7C3H6-018.40352.9總流量707.4330578.75換算成操作條件下的總體積流量為-707.4322.44L2Z3^m3/^21516.81m3/h273 101325545.2產(chǎn)品組成塔頂表5-18塔頂產(chǎn)品組成溫度39.4r壓力120KPa組分摩爾流量/Kmol/h質(zhì)量流量/Kg/h水274.5044941.072C3H3N11.209481.987CHN80.6342177.118CO270.0883083.872CO-O241.2621237.86C3H816.207713.108C3H6-018.385352.17N23981.18111473.068O2150.8584827.456總流量4634.32829287.711換算為塔頂條件下的總體積流量為101325V=4634.328 22.4 40―273120000m3/h二140955m3/h

101325塔底表5-19塔底產(chǎn)品組成溫度39.4°C壓力140KPa組分摩爾流量/Kmol/h質(zhì)量流量/Kg/h水1429.14925724.682C3H3N429.34518461.83C2H3N26.3081078.628CHN10.251276.25CO270.0883083.872C0-020.0050.15C3H80.0440.044C3H6-010.0010.042N20.1955.46020.0200.64總流量1965.40648636.603546工藝計(jì)算5.4.6.1空塔氣速的計(jì)算泛點(diǎn)氣速是填料塔操作氣速的上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點(diǎn)氣速，操作空塔氣速與泛點(diǎn)氣速之比稱為泛點(diǎn)率。常用散裝填料泛點(diǎn)率的經(jīng)驗(yàn)值為u/uF二0.6~0.95。（1）貝恩（Bain）-霍根（Hougerj）關(guān)聯(lián)式法。填料的泛點(diǎn)氣速可由貝恩（Bain）-霍根（Houger）關(guān)聯(lián)式計(jì)算2上片］=A-K2上片］=A-K（匹）1/4（丸）1/8：L Wv ：L其中，八 xfi，可得%=0.6560mPa s， 「V = mV /V =1.42Kg/m3，，l=1/7（a/一）=992.2Kg/m3，由化工原理課程設(shè)計(jì)（王國(guó)勝主編）第95頁(yè)表5-6查得對(duì)金屬孔板波紋填料A=0.291，K=1.75，將數(shù)據(jù)代入可得lg[1.42992.2）0.65600.2]lg[1.42992.2）0.65600.2]=0.291-1.75（3152.976 1.4230578.75”（9922采用單變量求解，可得泛點(diǎn)氣速u^4.46m/s,取u=0.954.46=4.24m/s?？傻盟経=4V: 421516.81/3600(3.144.24)=3.82m。氣相動(dòng)能因子法(F因子)氣相動(dòng)能因子簡(jiǎn)稱因子，其定義為F二u..,「V，多用于規(guī)整填料空塔氣速的確定。由于氣相負(fù) 荷較大，可將動(dòng)能因子取為上限，則可得空塔氣速為u=F/ =3.5V0.9631 3.5665s進(jìn)一步可得塔徑D2=.4V二u=421516.81/3600(3.143.51)=3.51m氣相負(fù)荷因子法氣相負(fù)荷因子簡(jiǎn)稱Cs因子，其定義為Cs=u/ V—，多用于規(guī)整填料空塔氣S YP「Pv速的確定。由流動(dòng)參數(shù)t=匹(丄)0.5=57368.686(0.963)0.5“.01223，查波紋板填

wvPL 148449.7961.045料的最大負(fù)荷因子圖，可得Cs,max=0?17，故Cs=°.8Cs,max=0.17x0.8勻.136 ，從而可料的最大負(fù)荷因子圖，可得得u=Cs得u=Cs/=0.136/0.963961.045-0.963=4.29m/s，進(jìn)一步得塔徑D3=、4V二u=421516.81/3600(3.144.29)=3.48m實(shí)際塔徑應(yīng)取上述三種計(jì)算結(jié)果中的較大者， 并進(jìn)行圓整。故圓整后的塔徑為4m實(shí)際的空塔氣速為u=3.26m/s，泛點(diǎn)率為0.73。5.4.6.2液體噴淋密度填料塔的液體噴淋密度是指單位時(shí)間，單位塔截面上液體的噴淋量，其計(jì)算式為20.785D其中，Lh為液體噴淋量,m3/h其中，Lh為液體噴淋量,m3/h;U為液體噴淋密度,m3/(m2.h)D為塔徑，m。代入數(shù)據(jù)，可得液體噴淋密度57.980.78542=4.62m3/(m2.h)。設(shè)計(jì)中，規(guī)整填料的最小噴淋密度可設(shè)為 0.2m3/(m2.h),可得最小量為2 3(L)min=0.20.7854=2.512m/h。5.4.6.3填料層高度計(jì)算及分段由aspen模擬結(jié)果，理論板數(shù)為7,又由Mellapak規(guī)整填料，每米填料的理論板數(shù)為2.5-2.8，取下限2.5，考慮到經(jīng)驗(yàn)的等板高度與實(shí)際值的差異，取安全系數(shù)為1.5，貝U可得填料層高度為h=1.57/2.5=4.2m。由表2知，填料層段數(shù)為1。5.4.6.4填料層的壓降對(duì)逆流操作的填料塔，液體由塔頂噴淋，借重力作用經(jīng)填料層流下；氣體則由塔底進(jìn)入，借壓力差的作用由下而上流過(guò)填料層。 為克服濕填料層對(duì)氣體流動(dòng)的阻力，氣體流過(guò)填料層時(shí)必然產(chǎn)生壓力的降低， 簡(jiǎn)稱為壓降。在填料層中氣體的壓降值愈填料類型、尺寸和液體噴淋密度直接相關(guān)。目前，每種類型塔填料的比壓降數(shù)值，都由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。由Mellapak-250Y填料的比壓降與F因子關(guān)聯(lián)圖，可查得，在F=3.5，噴淋密度U=4.62m3/(m2.h)時(shí)，每米填料的壓降約為 500Pa。則填料層的總壓降為0.5X4.2=2.1KPa。5.4.6.5填料塔內(nèi)件的構(gòu)型與設(shè)計(jì)填料塔的內(nèi)件主要有填料支撐裝置、 填料壓緊裝置、液體分布裝置、液體收集再分布裝置等。合理地選擇和設(shè)計(jì)塔內(nèi)件，對(duì)保證填料塔的正常操作及優(yōu)良的傳質(zhì)性能十分重要。(1)填料支撐板填料支撐的作用是支撐塔內(nèi)的填料。 填料支撐裝置，第一應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度，能承住填料層和其中持液的重量， 以及操作中附加的重量和壓力；第二應(yīng)具有大于填料層孔隙率的開孔率， 防止在支撐板首先發(fā)生液泛，進(jìn)而導(dǎo)致整個(gè)填料層過(guò)早液泛；第三結(jié)構(gòu)合理，利于氣液兩相均勻分布，阻力小，好拆裝。其結(jié)構(gòu)有板式和梁式兩種，每種又都有不同的類型，綜合考慮塔徑和液量，本塔選用多梁支撐板。（2）填料壓板和床層限制板為防止在上升氣流的作用下填料床層發(fā)生松動(dòng)或跳動(dòng)，需在填料層上方設(shè)置填料壓緊裝置，以保證填料塔長(zhǎng)期穩(wěn)定操作，高效優(yōu)質(zhì)分離。常用散裝填料的壓緊裝置有壓緊網(wǎng)板、壓緊柵板、金屬壓緊器等。床層限制板與填料壓板基本相同，安裝時(shí)必須固定于塔內(nèi)壁上，以防止床層松動(dòng)，其產(chǎn)生的壓降約為 400-700Pa。本塔選用柵格壓板。（3）液體分布器液體分布裝置對(duì)填料塔操作性能的好壞、傳質(zhì)效率的高低至關(guān)重要。性能優(yōu)良的液體分布器設(shè)計(jì)時(shí)主要考慮以下幾點(diǎn)：液體分布均勻a、 分布點(diǎn)密度液體分布器分布點(diǎn)密度的選取與填料類型及規(guī)格、塔徑大小、操作條件等密切相關(guān)，塔徑越大，分布點(diǎn)密度越??；液體噴淋密度越小，分布點(diǎn)密度越大。根據(jù)Sulzer公司的建議，理想的Mellapak填料，液體分布器的分液點(diǎn)密度應(yīng)大于100。b、 分布點(diǎn)的幾何均勻性分布點(diǎn)在塔截面上的幾何均勻分布是較分布點(diǎn)密度更重要的問(wèn)題，常用的排列方式有正方形、正三角形等，本塔采用正三角形排列。c、 降液點(diǎn)間流量的均勻性為保證各分布點(diǎn)的流量均勻，需要分布器總體的合理設(shè)計(jì)、精細(xì)的制作和正確的安裝。高性能的液體分布器，要求各分布點(diǎn)與平均流量的偏差小于 6%。操作彈性大一般要求液體分布器的操作彈性為2-4。自由截面積大液體分布器的自由截面積是指氣體通道占塔截面積的比值。性能優(yōu)良的液體分布器，其自由截面積為50-70%。液體分布器依據(jù)其工作原理不同，可分為重力型和壓力型；按液體初始分布器的結(jié)構(gòu)特征可將常用分布器分為噴灑式、盤式、管式和槽式四種基本類型。其中，槽式液體分布器具有較大的操作彈性和極好的抗固體雜質(zhì)的能力，對(duì)于處理大氣、液流量；分布含有固體懸浮物的流體，分布粘度較大的液體特別有效，是其他類型分布器所不及的。故本塔選用槽式液體分布器。槽式液體分布器的第二級(jí)的分布槽結(jié)構(gòu)極為重要，全連通的分布槽能保持相同的分布液位，但制造難度頗大，多用于小塔；隔音式的液體分布槽制造頗容易，但難以保持各分布槽具有相同的分布液位，因此難以保證液體分布均勻；部分聯(lián)通式的分布槽，具有二者折中的優(yōu)缺點(diǎn)，是當(dāng)前較為常用的一種結(jié)果型式。本塔選用槽式分布器中的部分聯(lián)通式分布槽。（4）液體分布器的部液能力重力型液體分布器的工作動(dòng)力為液體位頭或堰液頭，槽式液體分布器屬于重力型液體分布器，其分布能力的計(jì)算公式為：L^=-do2g，H其中，Ls為液體流量，m3/s;n為開孔數(shù)目；「為孔流系數(shù)，通常取=0.55-0.60；do為孔徑，m;.汨為開孔上方的液位高度，m假設(shè)每60cm2設(shè)置一個(gè)噴淋點(diǎn)，則液體噴淋點(diǎn)密度為1/6010^=166.67 100 ， 總 的 孔 數(shù) 為224,nD/A0=0.7854.0/（6010）=2093.3，可圓整為2093。4液體分布器的部液能力應(yīng)當(dāng)大于體系的液體流量，取Ls=1.3L=1.357.98=75.38m3/h， =0.60，：H=0.20m，可得孔徑d°二d°二3.27mm3.1420930.60 、29.810.20可圓整為4.0mm>（5）液體收集器和液體再分布器液體收集器是填料塔中收集上段填料層流下液體的內(nèi)件。對(duì)于液體測(cè)線采出或填料層分段進(jìn)行液體再分布之處都要設(shè)置液體收集器，本塔填料層只有一段且無(wú)測(cè)線抽出，故不設(shè)置液體收集器。液體再分布器的設(shè)置是為減少流體“壁流”，提高傳質(zhì)效率，在個(gè)填料段間必須安裝液體再分布器，收集上段填料流下的液體使之混合，進(jìn)而為下段填料提高足夠的分液點(diǎn)和優(yōu)秀的液體分布質(zhì)量。同樣，本塔不設(shè)置液體再分布器。（6）氣體入塔分布器和除沫器a、 氣體入塔分布器填料塔內(nèi)企業(yè)兩相在填料層中逆向流動(dòng)時(shí)，其分布是互相影響的，即使液相初始分布是均勻的，但由于氣相填料層中的分布嚴(yán)重不均勻，必將導(dǎo)致填料層中意分布的不均，從而引起傳質(zhì)惡化。對(duì)于大塔，入塔其他的均勻分布問(wèn)題更為重要。氣體入塔分布器的設(shè)置應(yīng)注意一下幾點(diǎn)：設(shè)置好進(jìn)氣管數(shù)量、尺寸和布置方位，以保證較低的流速；塔底要有足夠的氣體穩(wěn)定空間；最下一段填料層的下方設(shè)置氣體分布器，通過(guò)其“節(jié)流、整流”作用使氣體均勻進(jìn)入填料層。b、 除霧沫器為捕集出塔氣中夾帶的液滴和霧沫，通常在塔頂液體初始分布器的上方設(shè)置一定型式的除霧沫器。除霧沫器有折流板式、旋流板式、填料層除霧沫器等形式，由于本體系含有腐蝕性氣體氫氰酸，因此采用可除去10卩m以上噴霧的填料層除霧沫器。化工中常以焦炭、砂石及各種小尺寸、大比表面積的散堆塔填料作為除霧元件構(gòu)成填料層除霧沫器。（7）液體過(guò)濾器和塔底出液消旋器a、 液體過(guò)濾器為防止液體初始分布器和各自分布器的堵塞，防止填料層為雜質(zhì)污染或堵塞，設(shè)置過(guò)濾器對(duì)進(jìn)塔原料液、塔頂回流液等進(jìn)行過(guò)濾，清除雜質(zhì)。b、 塔底出液消旋器液體由塔底出口排出時(shí)，在排液口處會(huì)形成一個(gè)向下的漩渦，不但能影響塔底液面的穩(wěn)定，而且由可能帶走氣體。如果液體為泵送，則帶氣會(huì)影響泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，可能產(chǎn)生“氣縛”或“氣蝕”現(xiàn)象。因此，在塔底液體出口前需設(shè)置防止渦流產(chǎn)生的擋板亦即消旋器。547塔體設(shè)計(jì)547.1塔體（1） 塔體材質(zhì)選擇吸收塔體系壓力不高，因此，容器材質(zhì)的選擇可適當(dāng)放寬，但考慮到本體系含有腐蝕性的氫氰酸等物質(zhì)，參考鋼制化工容器材質(zhì)選擇標(biāo)準(zhǔn)，蒙乃爾合金耐酸腐蝕力強(qiáng)，但價(jià)格昂貴，綜合考慮，塔體材質(zhì)選用Q345（2） 塔體厚度計(jì)算塔體厚度時(shí)，取塔內(nèi)壓力最大壓力進(jìn)行計(jì)算，即p=140Kpa取最大允許壓力為正常工作壓力的1.2倍，得［血］=1401.2=168Kpa，工作溫度為40C，由內(nèi)壓容器的計(jì)算公式、.二 PD一2［匚］-p其中，許用應(yīng)力［汀=150Mpa，焊縫系數(shù)，=0.85，代入數(shù)據(jù)，得:=0.6mmo對(duì)低合金鋼制容器，當(dāng)內(nèi)徑不大于 3800mm寸，=2Di/1000=3.2mm，取腐蝕裕量為0.5mm/a，按15年計(jì)算，取負(fù)偏差為 1.0mm可得塔體名義厚度n=11.7mm，圓整為12mm5.4.7.2封頭塔頂、塔底均采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，便于加工設(shè)計(jì)。由標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的厚度計(jì)算公式2［刁:-0.5p選用16MnR鋼板，與塔體計(jì)算方法相同，可得塔頂、塔釜封頭的厚度為12mm查表得4m的封頭厚度范圍在20-36mm范圍內(nèi)，可取為25mm塔釜封頭直徑為4m，塔頂、塔底兩個(gè)封頭的尺寸（mm如下表：表5-20標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭公稱直徑4000曲面咼度1000直邊高度50厚度25內(nèi)表面積（m2）17.9721容積（m3）9.0059547.3裙座裙座有圓筒形和錐形兩種形式，本塔選用圓筒形裙座。裙座與塔體的連接采用對(duì)接型式的焊接，采用連續(xù)的圓滑過(guò)渡焊。（1） 裙座厚度裙座塔體厚度不應(yīng)小于 6mm取裙座的內(nèi)徑與塔釜封頭外徑相等，即為4000mm取裙座直徑與塔體直徑相等，裙座厚度為30mm（2） 裙座的缺口尺寸裙座筒體與拼焊塔釜接頭連接時(shí)，在封頭拼接接頭處的裙座筒體應(yīng)切缺口，查塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定，得缺口的尺寸寬度K=120mmR=60mm接管塔頂進(jìn)料管塔頂進(jìn)料為液體，其體積流量為0.0161m3/s，可取進(jìn)料流速為u=1.2m/s，得進(jìn)料管直徑d二0.0161/1.2/0.785=0.1307m=130.7mm，圓整為d=132mm公稱直徑D/mm外徑/mm壁厚/mm1501593②塔頂出料管與塔頂進(jìn)料管相同的方法，可得公稱直徑D/mm外徑/mm壁厚/mm1720175015塔頂為避免夾帶液滴，應(yīng)在塔頂設(shè)置除沫器③塔底進(jìn)料管公稱直徑D/mm外徑/mm壁厚/mm1660170020④塔底出料管公稱直徑D/mm外徑/mm壁厚/mm1251334由塔器設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)定可得，塔底出料管的最小伸出長(zhǎng)度為 200mm547.5通道管塔釜封頭上的接管一般需通過(guò)裙座上的通道管引到裙座的外部。 通道管規(guī)格選為無(wú)縫鋼管，查得通道管的尺寸為①325x8mm547.6人孔人孔直徑一般為450-500mm當(dāng)塔直徑較大時(shí)，人孔可取得大些，本塔裙座為常壓人孔，其基本尺寸（mm如下。表5-21人孔5.4.7.7排氣孔和排氣管為減小腐蝕及避免可燃、有毒氣體的積聚，保證檢修人員的安全，應(yīng)在裙座上部設(shè)在排氣孔或排氣管。排氣孔數(shù)量及規(guī)格如表2。表5-22排氣孔排氣孔尺寸/mm排氣孔數(shù)量排氣孔中心距裙座頂端的距離/mm①10042205.4.7.8檢查孔裙座應(yīng)設(shè)檢查孔，檢查孔有圓形和長(zhǎng)圓形兩種，本塔選用圓形檢查孔，根據(jù)塔徑得其規(guī)格尺寸如表3。5-23檢查孔表檢杳孔直徑/mm檢查孔數(shù)量檢查孔寬度/mm中心高H/mm①5002250950547.9排凈孔裙座筒體底部應(yīng)對(duì)開兩個(gè)排凈孔，孔的規(guī)格為： ①25mmh=60mm5.4.7.10基礎(chǔ)環(huán)基礎(chǔ)環(huán)的內(nèi)、外徑可參考下面的公式計(jì)算Do^Dis(160~400)Djb=Djs_（160?400）其中，Dob為基礎(chǔ)環(huán)的外徑，mm;Dib為基礎(chǔ)環(huán)的內(nèi)徑，mm;Dis為裙座內(nèi)徑，mm。由基礎(chǔ)環(huán)尺寸，可得可取基礎(chǔ)環(huán)的內(nèi)徑、外徑分別為4300mm3700mm有筋板時(shí)，基礎(chǔ)環(huán)的厚度為6b6b5.4.7.11地腳螺栓座地腳螺栓座結(jié)構(gòu)有多種形式，常用的有外螺栓座及單環(huán)板螺栓座兩種型式。單環(huán)板螺栓座多用于塔不很高，且基礎(chǔ)環(huán)板的計(jì)算厚度小于 20mm的場(chǎng)合，故本塔選用外螺栓座。地腳螺栓座的規(guī)格如表4。表5-24地腳螺栓座規(guī)格/mm螺栓規(guī)格ABCDLsSGSCSZL1L5L1d2d3d2①24X320055451607012161213010050274050547.12塔高塔頂留有一定的空間是為了減少被夾帶出塔的液滴量，一般取H頂=0.9?1.2m，由于氣體量較大，可取上限1.2m。塔體各個(gè)部分的高度情況列表如下表5-25塔體各部分的高度部件尺寸/mm部件尺寸/mm塔頂咼度1200塔釜高度1200液體分布器1200裙座2200匸填料段高度4200塔底進(jìn)料段1260故，塔高Z=1200+1000+4200+1200+2200+1260=11.26m吊柱室外無(wú)框架的整體塔，一般應(yīng)在塔頂設(shè)置吊柱。吊柱設(shè)計(jì)的一般原則有：吊柱的吊鉤與塔頂之間的距離，一般為1000mm以上；手柄至操作平臺(tái)之間的距離，一般為1200-1500mm之間；吊柱設(shè)置方位應(yīng)滿足吊柱中心線與人孔中心線之間有合適的夾角， 使人站在平臺(tái)上能操縱手柄轉(zhuǎn)動(dòng)吊柱管，將吊鉤的垂直中心線轉(zhuǎn)到人孔附近。吊耳整體吊裝的塔器，應(yīng)設(shè)置吊耳。吊耳的設(shè)計(jì)包括吊耳結(jié)構(gòu)形式的設(shè)計(jì)及安裝位置的確定。吊耳的材料一般為碳鋼或低合金鋼，吊耳與塔體的連接墊板采用與塔體相同的材料。5.4.8塔設(shè)備的強(qiáng)度設(shè)計(jì)塔設(shè)備的強(qiáng)度設(shè)計(jì)包括塔體及裙座的強(qiáng)度及穩(wěn)定性計(jì)算和校核。 由于塔設(shè)備長(zhǎng)徑比大，除承受介質(zhì)的壓力載荷外，因此，還要考慮重力載荷、風(fēng)載荷、地震載荷及偏心載荷的作用，受力比較復(fù)雜5.4.8.1塔體和裙座的受載分析塔體所受到的各種載荷均由裙式支座傳遞到基礎(chǔ)上，因此，塔體或裙座的任意截面均會(huì)受到以下幾種載荷的作用。（1）操作壓力內(nèi)壓塔操作時(shí)，在塔壁上引起拉應(yīng)力，減壓塔操作時(shí)則在塔壁上引起壓應(yīng)力，操作壓力的大小和方向與裙座無(wú)關(guān)。（2）自重塔設(shè)備的自重對(duì)塔體和裙座均產(chǎn)生壓應(yīng)力，且壓應(yīng)力的數(shù)值隨橫截面位置的下移而增加。此外，塔設(shè)備在操作、吊裝和水壓試驗(yàn)時(shí)的自重均不相同，應(yīng)分別考慮。（3）風(fēng)載荷室外安防的塔設(shè)備在風(fēng)力作用下產(chǎn)生兩種彎矩。其一是水平風(fēng)力對(duì)塔產(chǎn)生的靜彎矩，在迎風(fēng)面和裙座體壁產(chǎn)生拉應(yīng)力，背風(fēng)面一側(cè)則引起壓應(yīng)力。其二是由于水平風(fēng)繞過(guò)塔的兩側(cè)時(shí)形成的周期性漩渦，導(dǎo)致塔體在垂直于風(fēng)的方向產(chǎn)生振動(dòng)，當(dāng)此振動(dòng)頻率與塔的固有頻率相同時(shí)產(chǎn)生共振，稱為風(fēng)的誘導(dǎo)共振。風(fēng)的誘導(dǎo)共振使塔在垂直于風(fēng)向產(chǎn)生誘導(dǎo)共振彎矩，但該彎矩一般不予計(jì)算。（4）地震載荷地震發(fā)生時(shí)，使地面上產(chǎn)生三向地震反應(yīng)，既有水平方向的平移運(yùn)動(dòng)，又發(fā)生扭轉(zhuǎn)和垂直地面的豎向振動(dòng)。一般只考慮水平橫向振動(dòng)對(duì)直立設(shè)備的影響。水平振動(dòng)會(huì)造成設(shè)備基礎(chǔ)相對(duì)于塔設(shè)備重心的突然遷移，從而構(gòu)成了作用于塔體和裙座的彎矩，即地震彎矩，使塔體或裙座橫截面一側(cè)產(chǎn)生拉應(yīng)力，另一側(cè)產(chǎn)生壓應(yīng)力。（5）偏心彎矩當(dāng)塔頂冷凝器偏心安裝，或在塔的側(cè)面懸掛再沸器時(shí)，則偏心重量將引起偏心彎矩，使塔體和裙座兩側(cè)分別產(chǎn)生拉應(yīng)力和壓應(yīng)力548.2塔設(shè)備的振動(dòng)簡(jiǎn)介自振周期當(dāng)塔設(shè)備受風(fēng)載荷作用時(shí)，由于風(fēng)速是變化的，因而風(fēng)載荷往往帶有脈動(dòng)性，而地震載荷則更不是恒定的為短期的沖擊載荷。當(dāng)塔設(shè)備所受外載所引起的振動(dòng)頻率接近于塔設(shè)備的自振頻率時(shí)，塔設(shè)備就會(huì)發(fā)生共振，甚至可能導(dǎo)致設(shè)備的破壞。塔設(shè)備的自振周期為Tc=2二my。其中，m為自由端的集中質(zhì)量，Kg；y0為自由端單位力時(shí)該處的撓度， cm/N。受風(fēng)誘導(dǎo)振動(dòng)當(dāng)空氣以某一速度流經(jīng)塔體圓柱面時(shí)， 在圓柱背風(fēng)面兩側(cè)交替產(chǎn)生漩渦，然后脫離并形成一個(gè)漩渦尾流，此現(xiàn)象為馮.卡曼發(fā)現(xiàn)，工程上稱為卡曼渦街。塔體兩側(cè)壓力不同，將會(huì)產(chǎn)生對(duì)塔體的推力，由于推力方向交替改變，故塔體產(chǎn)生辭職與風(fēng)向的振動(dòng)，稱為誘導(dǎo)振動(dòng)。誘導(dǎo)振動(dòng)的頻率與漩渦形成的頻率相同， 為rV.stVf— — D05D0其中，為風(fēng)速，m/s；Do為塔外徑，mst為斯特魯哈準(zhǔn)數(shù)，一般取0.2。消振措施塔設(shè)備的振動(dòng)是屬于有阻尼的強(qiáng)迫振動(dòng)。由于阻尼的約束，消耗了部分能量，使振動(dòng)減小。如果計(jì)算表明塔設(shè)備的振動(dòng)周期和自振周期接近，為避免發(fā)生共振，應(yīng)采取消振措施。常用的消振措施有：減小塔的自振周期和采用擾流裝置等。5.4.8.3塔體質(zhì)量塔體、封頭及裙座質(zhì)量m01 [(3.8562-3.82)(18.9-5)(3.8562-3.7962)5]785021280=53429Kg4填料質(zhì)量m02=0.7853.82967.7=6906Kg附件質(zhì)量由經(jīng)驗(yàn)取m03=O.25m01=0.2553429=13357Kg平臺(tái)和扶梯的質(zhì)量22180^4=0.785[(3.8560.23.856)-(3.8560.2)2]1505 18.940=14081Kg360塔內(nèi)充水質(zhì)量2m05=0.7853.8 (18.9-5)100^157562Kg塔設(shè)備操作質(zhì)量m0=m01m02m03m04=5342969061335714081=87774Kg塔設(shè)備的最大質(zhì)量(水壓試驗(yàn)時(shí))mmax二m°1m°2m°3m°4m°5=87774157562=245336Kg塔設(shè)備的最小質(zhì)量(吊裝時(shí))mmin二m°1m°2m°3m°4=5342969061335714081=87774Kg5.4.8.4自振周期本塔近似認(rèn)為是等截面塔(等直徑、等壁厚)，自振周期按下式計(jì)算Im0H 二 / 87774^8900 」Td=90.33H 0—310=90.3318900— 5 310=3.41sEeDi ,1.910(28-3)38005.4.8.5風(fēng)彎矩計(jì)算把已知條件和有關(guān)系數(shù)取法的規(guī)定，風(fēng)振系數(shù) K2i列于表2中，水平風(fēng)為R(i=1~6)，計(jì)算結(jié)果列于表3。由于已知平臺(tái)寬度為1200mm，現(xiàn)取塔設(shè)備各段有效直徑Dei二Doi1500mm(1、2段除外)

表5-26系數(shù)K2i離地面咼度，m13.811.26打0.350.350.348上jji2.9462.9462.946心=1+昭2.0312.0312.025表5-27水平風(fēng)力R計(jì)算表計(jì)算塔段 1 2 31i,mm100028007460q°,N/m2294294294K10.70.70.7K2i2.0312.0312.031fi0.780.780.78Dei,mm248824883948R=K1K2iq°fihD存10（0.81仆1032.27仆1033.628匯10