目录第一章前言 ................................................................................. 错误!未定义书签。

塔设备设计简介 .................................................................. 错误!未定义书签。

填料塔结构简介 .................................................................. 错误!未定义书签。

第二章设计方案的确定 ............................................................. 错误!未定义书签。

装置流程的确定 .................................................................. 错误!未定义书签。

吸收剂的选择 ...................................................................... 错误!未定义书签。

填料的选择 .......................................................................... 错误!未定义书签。

材料选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。

第三章工艺参数 ......................................................................... 错误!未定义书签。

第四章机械设计 ......................................................................... 错误!未定义书签。

塔体厚度计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。

封头厚度计算 ...................................................................... 错误!未定义书签。

填料塔的载荷分析及强度校核 .......................................... 错误!未定义书签。

塔体的水压试验 .................................................................. 错误!未定义书签。

水压试验时各种载荷引起的应力 .............................. 错误!未定义书签。

水压试验时应力校核 .................................................. 错误!未定义书签。

第五章零部件选型 ..................................................................... 错误!未定义书签。

人孔 ...................................................................................... 错误!未定义书签。

法兰 ...................................................................................... 错误!未定义书签。

除雾沫器 .............................................................................. 错误!未定义书签。

填料支撑板 .......................................................................... 错误!未定义书签。

第六章总结 ................................................................................. 错误!未定义书签。

参考文献. (10)第一章前言1.1塔设备设计简介塔设备是化工、石油化工、生物化工、制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。

塔设备的设计主要包括填料的选择、塔径的计算、填料层总高度的计算、压力降的计算、结构设计、机械设计等方面。

其中塔设备的机械设计为本设计的主要部分，包括设计计算塔体壁厚，考虑操作压力、内件及物料重力、荷载等条件，进行塔体应力校核，水压试验等。

本设计选用填料塔为设计对象，在操作压力为，温度为20摄氏度时，完成填料塔的机械设计。

1.2填料塔结构简介填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。

填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。

液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。

气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。

填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

图1-1 填料塔结构图填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。

液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。

因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。

第二章 设计方案的确定该填料塔中，氨气和空气混合后，经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。

经吸收后的混合气体由塔顶排除，吸收了氨气的水 由填料塔的下端流出。

2.1 装置流程的确定本次设计采用逆流操作：气相自塔低进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，即逆流操作。

逆流操作的特点是：传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。

工业生产中多采用逆流操作。

2.2 吸收剂的选择吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。

所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。

水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。

且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。

2.3 填料的选择本课设选择散装阶梯环填料。

塑料填料具有轻质、廉价、耐冲击、不易破碎等优点，多用于吸收、解吸、萃取、除尘等装置中。

塑料填料的缺点是表面润湿性能较差，在某些特殊应用场合，需要对其表面进行处理，以提高表面润湿性能。

本次课设选用聚丙烯填料。

该过程处理量不大，所用的塔直径不会太大，可选用50mm 聚丙烯阶梯环塔填料。

综上所述选用50mm 聚丙烯阶梯环塔填料，其主要性能参数查表得：比表面积a ：32/m m ，空隙率ε：，干填料因子Φ：11.143-m2.4 材料选择本设计我们选用Q-235作为填料塔的设计材料。

Q235的机械性能：抗拉强度（σb/MPa ）：375-500伸长率（δ5/%）： ≧26（a ≦16mm ） ≧25（a>16-40mm ）逆流操作≧24（a>40-60mm）≧23（a>60-100mm）≧22（a>100-150mm）≧21（a>150mm）其中 a 为钢材厚度或直径。

第三章工艺参数(1)选用50mm聚丙烯阶梯环填料塔，(2)填料层高度为1500mm，塔径为800mm,(3)设计操作温度为20Cο，设计操作压力为.(4)材料选用Q235，其[]tσ=170MPa，[]σ=170 MPa,sσ=235 MPa，塔体与群座φ。

对接焊接，塔体焊接接头系数00.1=其他工艺参数依据下表确定填料吸收塔设计一览表第四章 机械设计4.1 塔体厚度计算[]=-=ctiC pD p φσδ204.111.1117028001.1=-⨯⨯⨯(mm)考虑厚度附加量C=2mm ，经圆整，取mmn 14=δ。

4.2 封头厚度计算[]mm p D p c tic 02.111.15.0117028001.15.02=⨯-⨯⨯⨯=-=φσδ 考虑厚度附加量C=2mm ，经圆整，取mm n 14=δ，但由于DN3400mm 的椭圆形封头厚度没有14mm ，最低只有20mm ，所以选择20mm 。

4.3 填料塔的载荷分析及强度校核由于塔体受到压力、弯矩和轴向载荷的作用，因此必须计算塔设备在各种状态下的轴向组合应力，并确保塔体的组合轴向拉应力满足强度条件，组合轴向压应力满足稳定的条件。

(1)塔底危险截面(Ⅱ-Ⅱ)的轴向应力计算：由内压引起的轴向应力：MPa t pD e 11.243.74340022.041⨯⨯==σ操作时重力及垂直地震力引起的轴向应力：MPat D gm e i o 36.177.7340014.381.91369192=⨯⨯⨯=πσ弯矩引起的轴向应力：5.207.7340014.31027.14429222max 3=⨯⨯⨯⨯==-e t Di M πσMPa （2）塔底危险截面(Ⅱ-Ⅱ)抗压强度及轴向稳定性验算 该截面上的最大轴向压缩应力发生在空塔时[]tKB K ⎩⎨⎧≤+=σσσσ32max式中[]t σ为设计温度下塔壁材料的许用应力,在20℃时，塔壁材料Q235C 的[]t σ为125MPa 。

组合系数K=，B 可根据GB 150M 《钢制压力容器》计算： B=R i =由于⎩⎨⎧=⨯=⨯≤+=+=44.647.532.16.1351132.136.175.2032max σσσ因此塔底Ⅱ-Ⅱ截面满足抗压强度及轴向稳定条件。

（3）塔底Ⅱ-Ⅱ截面抗拉强度校核[]φσσσσσt K ≤+-=321maxMPa 6.13512.11135.2032.1711.24321max =⨯⨯≤+-≤+-=σσσσ 该截面满足抗拉强度要求。

综合以上各项计算，在各种不同危险工况下塔体壁厚取20mm ，可以满足 整个塔体的强度、刚度和稳定性要求。

4.4 塔体的水压试验4.4.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (1)试验压力和液柱静压力引起的环向应力()()()())(41.237241234003.037.12MPa D p eiei i T T =++=++=δδσ液柱静压力[][])(37.11.125.125.1MPa pp tT =⨯==σσ 液柱静压力=)(3.0301000MPa H =⨯≈γ(2)试验压力引起的轴向拉应力 )(04.9748340037.141MPa D p e i T =⨯==δσ （3）最大质量引起的轴向压应力)(21.3312340014.381.943373422max 222MPa D g m e i =⨯⨯⨯==--δπσ（4） 弯矩引起的轴向应力)(17.6123400785.010785.0108.193.043.0288222223MPa D M M ei ew =⨯⨯⨯+⨯⨯=+=--δπσ4.4.2 水压试验时应力校核（1）筒体环向应力校核)(5.31013459.09.0MPa s =⨯⨯=φσMPa MPa s T 5.3109.041.237=<=φσσ满足要求。