摘要塔设备是化工、炼油生产中最重要的设备之一，是一种重要的单元操作设备。
它可使气（或汽）液或液液两相之间进行充分接触，达到相际传质及传热的目的。
常见的、可在塔设备中完成的单元操作有：蒸馏、吸收、解收、萃取、气体的洗涤等。
此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法制作和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等也可在塔设备中完成。
塔设备按其结构特点可以分为板式塔、填料塔和复合塔3类。
本次设计选用填料塔作为吸收塔，主要考虑填料塔的以下优点：填料塔结构简单、压力降小，传热效率高，便于采用耐腐蚀的材料制造等，对于热敏性及容易起泡的物料更显出优越性。
本次设计内容包括：发展概况及应用的了解，塔体的选型，填料的选择，工艺计算（包括物料衡算，模拟计算，工艺尺寸计算，高度计算，压降计算，分布装置设计，支撑装置设计）；机械计算（包括塔釜设计，上部筒体机械设计，开孔与开孔补强计算，强度设计和稳定设计，支座的选型和设计，接管的选用，法兰的选取），设备的制造及安装等，最后利用CAD将其装配图和部分零件图分别绘制出。
关键词：填料塔；二氧化碳；气液传质；逆相混合AbstractTower is one of the most important equipment in chemical industry and oil production, it is also an important handling equipment. It will enable gas(or steam) liquid or liquid-liquid connnecting fully and reaching the purposes of transfering media and heat . Commonly, operation can be completed in tower are: distillation, absorption, of the admission, extraction, washing of the gases. In addition, recycling and cooling of gas in industrial , the gas production of wet and dry, and both two-phase of gas-liquid mass transfering and heat transfering by the humidification and wet,could also be done in the tower.The struction of tower can be divided into plate tower, packed tower and the tower due to its characteristics . The packed tower is choosen as the absorber in the design, Given to the following advantages of the tower: the structure of the tower is simple, the pressure is small , the efficiency of heat conveying is high , and it could be made by corrosion-resistant materials easily, such as manufacturing, thermosensitive and sparkling materials more easily Demonstrate superiority.The design includes: Development and application of knowledge of the tower, and the selection of the structer about the tower, the choice of packing terms and caculating(including the caculating about material balance, simulation caculating, process size, height, the pressure drop, the distribution of design, Design Support Unit); mechanical calculations (including the reactor design of the tower, the design of the upper shell, the opening and the opening reinforcement, the strength of the design and stability of the design, the selection and design of the bearing ,the choice to take over, the selection of flange ), The manufacture the map of assemble and parts with the help of CAD.Key words：Packed tower；Carbon dioxide；Gas-liquid mass transfer；Reverse mixed目录第1章填料塔技术的现状与发展趋势 (1)1.1填料塔技术 (1)1.1.1 塔填料的现状和发展趋势 (1)1.1.2 塔内件的现状和发展趋势 (2)1.1.3 工艺流程的现状和发展趋势 (3)1.2 塔板-填料复合塔板 (3)1.3 填料塔发展趋势 (4)第2章原理及方案的确定 (5)2.1 CO2吸收塔工作原理及工艺流程简介 (5)2.2 设计方案及论证 (5)第3章工艺计算 (7)3.1 主要工艺参数的确定 (7)3.1.1 吸收温度 (7)3.1.2 吸收压力 (7)3.2 物料衡算 (7)3.2.1 进塔物料 (7)3.2.2 吸收液量计算 (8)3.2.3 原料液的平均分子量 (10)3.2.4 出气量 (10)3.3 吸收塔直径的确定 (11)3.3.1 塔径 (11)3.3.2 每米填料层的压降 (15)3.4 填料选择 (16)3.4.1 填料结构选择 (16)3.4.2 填料特性数据 (16)3.5 填料层高度确定 (17)3.5.1 吸收模型分析 (17)3.5.2 吸收系数 (17)3.5.3 填料层高度计算 (19)3.5.4 填料分层高度 (21)3.6 填料层高度确定 (21)3.7 顶盖死区 (22)3.8 塔底容积计算 (22)3.9 吸收塔总体结构尺寸 (23)第4章塔内零部件结构设计 (24)4.1 丝网除沫器 (24)4.1.1 操作气速 (24)4.1.2 丝网的使用面积 (25)4.1.3 丝网除沫器的效率 (25)4.1.4 丝网除沫器的结构 (25)4.2 直管排列式喷淋器 (26)4.3 液体分布器 (27)4.4 直管排列式气体分布器 (28)4.5 填料保持栅板 (29)4.6 气体喷射—填料支承板—液体再分配器 (29)第5章塔外零部件结构设计 (32)5.1 吊耳 (32)5.2 裙座 (32)5.2.1 裙座的材料 (32)5.2.2 裙座的结构 (32)5.3 人孔 (33)5.4 吊柱 (34)5.5 操作平台与梯子 (35)5.5.1 操作平台的设置及尺寸 (35)5.5.2 梯子； (35)5.6 工艺接管 (36)第6章塔外零部件结构设计 (37)6.1 材料选择 (37)6.2 设计参数 (37)6.3 壳体壁厚计算 (37)6.3.1 筒体壁厚计算 (37)6.3.2 封头壁厚 (38)6.4 载荷计算 (39)6.4.1 不等直径塔的固有周期 (39)6.4.2 临界风速 (43)6.4.3 风载荷和风弯矩的计算 (44)6.4.4 地震载荷和地震弯矩计算 (47)6.5 强度校核 (49)6.5.1 容器强度校核 (49)6.5.2 裙座的强度计算及校核 (53)6.6 开孔补强计算 (58)6.6.1 不另行补强最大开孔直径 (58)6.6.2 最大开孔直径的限制 (58)6.6.3 开孔补强设计准则 (58)6.6.4 等面积补强计算 (59)第7章设备制造技术要求 (60)7.1 制造上的要求 (60)7.2 制造与安装 (60)7.3 焊接 (61)第8章结论 (62)参考文献 (63)致谢 (64)附录 (65)第1章填料塔技术的现状与发展趋势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填料塔技术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: ⑴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。