第一篇：填料塔課程設計

湖北理工學院

課題設計

課程設計

題 目：

填料吸收塔的設計

教 學 院：

化學與材料工程學院

專

業：

應用化工技術2010級（1）班

學

號：

201030820139

學生姓名：

曹婧婕

指導教師：

屈媛老師

2012年 6 月 3 日

湖北理工學院

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課程設計任務書

2011 ～ 2012 學年第 2 學期

學生姓名： 曹婧婕 專業班級： 10應用化工技術

指導教師： 屈 媛 工作部門： 化材學院化工教研室

一、課程設計題目

填料吸收塔的設計

二、工藝條件

1．處理能力：1500m3/h混合氣（空氣、SO2）2．年工作日：300天

3．混合氣中含SO2： 3%（體積分數）4．SO2排放濃度：0.16％ 5．操作壓力：常壓操作 6．操作溫度：20℃

7．相對濕度：70%

8．填料類型：自選

(塑料鮑爾環，陶瓷拉西環等)9．平衡線方程：

(20℃)

三、課程設計內容

1．設計方案的選擇及流程說明；

2．工藝計算；

3．主要設備工藝尺寸設計；

（1）塔徑的確定；

（2）填料層高度計算；

（3）總塔高、總壓降及接管尺寸的確定。

4．輔助設備選型與計算。

四、進度安排

1．課程設計準備階段：收集查閱資料，并借閱相關工程設計用書；

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2．設計分析討論階段：確定設計思路，正確選用設計參數，樹立工程觀點，小組分工

協作，較好完成設計任務；

3．計算設計階段：完成物料衡算、流體力學性能驗算及主要設備的工藝設計計算； 4.課程設計說明書編寫階段：整理文字資料計計算數據，用簡潔的文字和適當的圖表

表達自己的設計思想及設計成果。

五、基本要求

1．格式規范，文字排版正確；

2.主要設備的工藝設計計算需包含：物料衡算，能量衡量，工藝參數的選定，設備的結構設計和工藝尺寸的設計計算；

3．工藝流程圖：以2號圖紙用單線圖的形式繪制，標出主體設備與輔助設備的物料方向，物流量、能流量，主要測量點；

4.填料塔工藝條件圖：以2號圖紙繪制，圖面應包括設備的主要工藝尺寸，技術特性表和接管表；

5.按時完成課程設計任務，上交完整的設計說明書一份。

教研室主任簽名：

年 月 日

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第一章

概

述

1.1設計依據

本課程設計從以下幾個方面的內容來進行設計

1、填料的選擇

由于水吸收S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業上通常選用所了散裝填料。在散裝填料中，金屬鮑爾環填料的綜合性能較好，故此選用DN38金屬鮑爾環填料。

2、吸收塔的物料衡算

3、填料塔的工藝尺寸計算

主要包括：塔徑，填料層高度，填料層壓降。

4、設計液體分布器及輔助設備的選型

5、繪制有關吸收操作圖紙

1.2設計任務及要求

1、原料氣處理量：1500m/h混合氣（空氣、SO2）

2、年工作日：300天

3、混合氣中含SO2:3％(體積分數)

4、SO2排放濃度：0.16％

5、操作壓力：常壓操作

6、操作溫度：20℃

7、相對濕度：70％

8、填料類型：金屬鮑爾環

9、吸收劑：清水

10、平衡線方程：y=66.76676x1.15237(20℃)

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第二章

設計方案的簡介

2.1塔設備的選型

塔設備是化工、石油化工、生物化工制藥等生產過程中廣泛采用的氣液傳質設備，它是關鍵的設備。例如在氣體吸收、液體精餾（蒸餾）、萃取、吸附、增濕中、、離子交換等過程中都有體現。根據塔內氣液接觸構件的結構形式，可分為板式塔和填料塔兩大類。

其中填料塔是最常用的氣液傳質設備之一，它廣泛應用于蒸餾、吸收、解吸、汽提、萃取、化學交換、洗滌和熱交換等過程。它是一個圓筒塔體，塔內裝載一層或多層填料，氣相由下而上，液相由上而下接觸，傳熱和傳質主要在填料的表面進行，填料的選擇是填料塔的關鍵。

填料塔制造方便，結構簡單，采用材料可是耐腐蝕的材料或者是金屬以及塑料，在塔徑較小的情況較有效，使用金屬材料省，一次投料較少，塔高較低。

表1 填料塔與板式塔的比較

序號 1 2 3 4 5 6 7 8

填料塔

Φ800mm以下，造價低，直徑大則價高

板式塔

Φ600mm以下時，安裝困

難

用小填料時，小塔的效率高，塔徑增大，效率下降，效率較穩定。大塔板效率

所需高度急增 比小塔板有所提高

空塔速度（生產能力）低

空塔速度高

大塔檢修費用高，勞動量大 檢修清理比填料塔容易

壓降小。對阻力要求小的場合較適用（如：真空操作）壓降比填料塔大 對液相噴淋量有一定要求

內部結構簡單，便于非金屬材料制作，可用于腐蝕較

嚴重的場合 持液量小

氣液比的適應范圍大 多數不便于非金屬材料的制作 持液量大

選塔的基本原則：

1、生產能力大，有足夠的彈性。

2、滿足工藝要求，分離效率高。

3、運行可靠性高，操作、維修方便，少出故障。

4、結構簡單，加工方便，造價較低。

5、塔壓降小。

綜上考慮，吸收1500m3/h含3%的生產任務不是很大，由于它結構簡單，造價

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較低，便于采用耐蝕材料使得壽命較長，我們采用填料吸收塔完成該項生產任務。

2.2填料吸收塔方案的確定

1、裝置流程的確定

裝置流程的主要有以下幾種：

①逆流操作 氣相自塔底進入由塔頂排出，液相由塔頂流入由塔底流出，其傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。工業生產中多采用此操作。

②并流操作

氣液兩相均由塔頂流向塔底，其系統不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產能力。通常用于以下情況：當吸收過程的平衡曲線較平坦時，液流對推動力影響不大；易溶氣體的吸收或吸收的氣體不需吸收很完全；吸收劑用量很大，逆流操作易引起液泛。

③吸收劑部分循環操作

在逆流操作過程中，用泵將吸收塔排除的一部分冷卻后與補充的新鮮吸收劑一同送回塔內，通常以下情況使用：當吸收劑用量較少，為提高塔的噴淋密度；對于非等溫吸收過程，為控制塔內的溫度升高，需取出一部分熱量。該流程特別適用于相平衡常數m較小的情況，通過吸收液的部分再循環，提高吸收劑的利用率。需注意吸收劑的部分再循環較逆流操作費用的平均推動力較小，且需設置循環泵，操作費用提高。

由于二氧化硫在水中的溶解度很大。逆流操作時平均推動力大，傳質速率快，分離效率高，吸收劑利用率高。逆流操作是完成該項任務的最佳選擇。

2.3吸收劑的選擇

吸收過程是依靠氣體溶質在溶劑中的溶解來實現的，因此，吸收劑的性能的和優劣，是決定吸收操作效果的關鍵之一，選擇時有以下考慮方面：

①溶解度 吸收劑對溶質組分的溶解度要大，以提高吸收速率并減少吸收劑的用量。

②選擇性 吸收劑對溶質組分要有良好的選擇吸收能力，而對混合氣體中的其他組分不吸收或吸收甚微，否則不能直接實現有效的分離。

③揮發度要低 操作溫度下吸收劑的蒸汽壓要低，要減少吸收和再生過程中吸收劑的揮發和損失。

④粘度 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內的流動性越好，有助于傳質速率和傳熱速率的提高。

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⑤其他 所選的吸收劑盡量的滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發泡、冰點低、廉價易得以及化學性質穩定等要求。

在吸收空氣中少量的二氧化硫時，水是最理想的溶劑，由于二氧化硫在水中的溶解度很大；常溫常壓下，水的揮發度很小；粘度較小；價格低廉等。

2.4操作溫度與壓力的確定

1、操作溫度的確定

由于吸收過程的氣液平衡關系可知，溫度降低可增加溶質組分的溶解度。即低溫有利于吸收，當操作溫度的低限應由吸收系統的具體情況決定。

2、操作壓力的確定

由吸收過程的氣液平衡關系可知，壓力升高可增加溶質組分的溶解度，即加壓有利于吸收。但隨著操作壓力的升高，對設備的加工制造要求提高，且能耗增加因此需結合具體工藝的條件綜合考慮，以確定操作壓力。

在該任務中，由于在常溫常壓下操作且在此條件下二氧化硫的溶解度很大，且受溫度與壓力的影響不大，在此不做過多的考慮。

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第三章

填料的類型與選擇

3.1 填料的類型

填料的選擇包括確定填料的種類、規格及材質等。所選填料既要滿足生產工藝的要求，又要使設備投資和操作費用最低。

填料的種類很多，根據裝填的方式的不同，可分為散裝填料和規整填料兩大類。

1、散裝填料

散裝填料是一個個具有一定集合形狀和尺寸的顆粒體一般以隨機的方式堆積在塔內的，又稱為亂堆填料和顆粒填料。散裝填料根據結構特點不同，又可分為環形填料、鞍形填料、和環鞍的填料等。以下是典型的散裝填料：

①拉西環填料 拉西環填料是最早提出的工業填料，其結構為外徑與高度相等的圓環，可用陶瓷、塑料、金屬等材質制成。拉西環填料的氣液分布較差、傳質效率低、阻力大、通量小，目前工業上用得較少。

②鮑爾環填料 鮑爾環是在拉西環的基礎上改進而得。其結構為在拉西環的側壁上開出兩排長方形的窗口，被切開的環壁的一側仍與壁面相連，另一側向環內彎曲，形成內伸的舌葉諸舌葉的側邊與環中間相搭，可用陶瓷、塑料、金屬制造鮑耳環由于環內開孔，大大提高了環內空間及環內表面的利用率氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環相比通量可提高50%以上，傳質效率提高30%左右。鮑爾環是目前應用較廣的填料之一。

③階梯環填料 階梯環是對鮑爾環的改進。鮑爾環相比階梯環高度減少了一半，并在一端增加了一個錐形的翻邊由于高徑比減少，使得氣體繞填料外外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅提高了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變為點接觸為主，這樣不但增加了填料層之間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點，可以促進液膜的表面更新。有利于傳質效率的提高。

2、規整填料

規整填料是按一定的的幾何圖形排列，整齊堆砌的填料。規整填料種類很多，根據其幾何結構分為格柵填料、波紋填料、脈沖填料。工業上使用的絕大多數規整填料為波紋填料。波紋填料按結構分為網波紋填料和板波紋填料可用陶瓷、塑料、金屬制造。

波紋填料的優點是結構緊湊，阻力小，傳質效率高，處理能力大，比表面積大。其缺點是不適用于處理粘度大、易聚合或有懸浮物的物料，且裝卸、清洗困難、造

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價高。

3.2填料的選擇

1、填料種類的選擇：填料種類的選擇要考慮分離工藝的要求，通常考慮以下幾個方面：

①傳質效率要高 一般而言，規整填料的傳質效率高于散裝填料

②通量要大 在保證具有較高傳質效率的前提下，應選擇具有較高泛點氣速或氣相動能因子的填料

③填料層的壓降要低

④填料抗污堵性能強，拆裝、檢修方便 2．填料規格的選擇

填料規格是指填料的公稱尺寸或比表面積。

（1）散裝填料規格的選擇 工業塔常用的散裝填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等幾種規格。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但通量減少，填料費用也增加很多。而大尺寸的填料應用于小直徑塔中，又會產生液體分布不良及嚴重的壁流，使塔的分離效率降低。因此，對塔徑與填料尺寸的比值要有一規定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值D/d應大于或等于10～15。

（2）規整填料規格的選擇 工業上常用規整填料的型號和規格的表示方法很多，國內習慣用比表面積表示，主要有125、150、250、350、500、700等幾種規格，同種類型的規整填料，其比表面積越大，傳質效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費用也明顯增加。選用時應從分離要求、通量要求、場地條件、物料性質及設備投資、操作費用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術要求，又具有經濟合理性。

應予指出，一座填料塔可以選用同種類型，同一規格的填料，也可選用同種類型不同規格的填料；可以選用同種類型的填料，也可以選用不同類型的填料；有的塔段可選用規整填料，而有的塔段可選用散裝填料。設計時應靈活掌握，根據技術經濟統一的原則來選擇填料的規格。

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3.填料材質的選擇

填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類。

(1)陶瓷填料 陶瓷填料具有很好的耐腐蝕性及耐熱性，陶瓷填料價格便宜，具有很好的表面潤濕性能，質脆、易碎是其 最大缺點。在氣體吸收、氣體洗滌、液體萃取等過程中應用較為普遍。

(2)金屬填料 金屬填料可用多種材質制成，選擇時主要考慮腐蝕問題。碳鋼填料造價低，且具有良好的表面潤濕性能，對于無腐蝕或低腐蝕性物系應優先考慮使用；不銹鋼填料耐腐蝕性強，一般能耐除Cl– 以外常見物系的腐蝕，但其造價較高，且表面潤濕性能較差，在某些特殊場合（如極低噴淋密度下的減壓精餾過程），需對其表面進行處理，才能取得良好的使用效果；鈦材、特種合金鋼等材質制成的填料造價很高，一般只在某些腐蝕性極強的物系下使用。

一般來說，金屬填料可制成薄壁結構，它的通量大、氣體阻力小，且具有很高的抗沖擊性能，能在高溫、高壓、高沖擊強度下使用，應用范圍最為廣泛。

(3)塑料填料 塑料填料的材質主要包括聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）及聚氯乙烯（PVC）等，國內一般多采用聚丙烯材質。塑料填料的耐腐蝕性能較好，可耐一般的無機酸、堿和有機溶劑的腐蝕。其耐溫性良好，可長期在100℃以下使用。

塑料填料質輕、價廉，具有良好的韌性，耐沖擊、不易碎，可以制成薄壁結構。它的通量大、壓降低，多用于吸收、解吸、萃取、除塵等裝置中。塑料填料的缺點是表面潤濕性能差，但可通過適當的表面處理來改善其表面潤濕性能。

綜上對各種類型、各種規格填料的分析，對于在20℃，101.325KPa下吸收1500m3/h空氣含3%的二氧化硫，由于操作溫度及操作壓力較低，工業上常用散裝填料。故選用DN38金屬鮑爾環填料。

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第四章

填料塔工藝尺寸

4.1基礎物性數據

1、液相物性數據

對于低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。由手冊查得，20℃水的物性數據： 密度為 ρL=998.2kg/m3 粘度為

μL=1.005mpa.s

表面張力

σL =72.88dyn/cm=944524.8kg/h2

SO2在水中的擴散系數為

DL=1.47×10-5cm2/s=5.29×10-６m2/h

2、氣相物性數據

混合氣體的平均摩爾質量為

MVm=?yiMi=0.03×64.07+0.97×29=30.05 混合氣體的平均密度m

ρ=VmPMVmRT=

101.325?30.058.314?293=1.250kg/m3

對于低濃度該氣體粘度近似的取空氣粘度。查手冊地20℃空氣的粘度為 μV=1.81×10-5 Pa·s=0.065 kg/(m·h)查手冊得SO2在空氣中的擴散系數為 DV=0.108cm2/s=0.039m2/h

3、氣液相平衡數據

由手冊查得，常壓下，20℃時，SO2在水中的亨利系數為 E=3550kPa 相平衡常數為

m=E/P=3550/101.325=35.036

溶解度系數為

H=

?LEMS=

998.23550?18.02=0.0156kmol/(KPa·h)

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4.2物料衡算

進塔的氣相摩爾比為

Y1=

y11?y=

0.031?0.03=0.0309

1出塔的氣相摩爾比為

y0.0016Y22=1?y=1?0.0016=0.0016

2進塔惰性氣相流量為

G=

1500×27322.4293×(1-0.03)=60.522kmol/h 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為一條直線，最小液氣比為

(L1?Y2V)min=

Y?Y=

0.0309?0.00161/m?X20.0309/32.036=33.222

取操作液氣比為

LV=1.5（LV)min=1.5×33.222=49.833

L=49.833×60.522=3015.993kmol/h

4.3填料塔的工藝尺寸的計算

1、塔徑計算

采用Eckert通用關聯圖計算泛點氣速。氣相的質量流量為 qmG=1500×1.250=1875kg/h 液相質量流量可近似按純水的質量流量計算，即 qmL=3015.993×18.02=54348.1939kg/h

Eckert通用關聯圖的橫坐標為

X=

qmGV0.5543448.19391.250q(?=1.025723

mL?)=

L1875（998.2)0.5查Eckert通用關聯圖得

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Y=

u2F?F??Gg?Lμ

0.2L=0.0225 查表DN38金屬鮑爾環填料泛點填料因子平均值為

Φ-1 F=165 muf=2.493m/s

取泛點率為0.7

u=2.493×0.7=1.7451m/s 由

D=

4VS?1500/36003.14u=

43.14?1.7451=0.55 圓整塔徑，取D=0.6m 泛點率校核：

u=

1500/36003.14/4?0.62=1.474m/s

uu=

1.474F2.493×100% =59.13﹪(在允許范圍內)填料規格校核：

Dd=600/38=15.79>10 故選擇填料適宜 液體噴淋密度校核： 取最小潤濕率為(LW)min=0.08m3/(m×h)查表得：

DN38鮑爾環填料的比表面積 at=146m2/m3

Umin=(LW)min

a32

t=0.08×146=11.68 m/m·h

U=

54348.1939/998.20.785?0.62=192.66〉Umin

經校核 D=0.6m合理

2、填料層高度的計算

Y*

=mX1=35.036×0.000588=0.02066

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*Y2=0平均推動力求解法：

△Y1=Y1-Y1*=0.0309-0.0206=0.0103

△ Y2=Y2-Y2*=0.0016 △ Ym=(△Y1-△Y2)/ln(△Y1-△Y2)=(0.0103-0.0016)/ln(0.0103/0.0016)=0.004672

NOG=(Y1-Y2)/△Ym

=(0.0309-0.0016)/0.004672=6.2714 氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算：

awat=1-exp{-1.45（?C?LUaUUL)0.75(L)0.1(L2t)-0.05()0.2}

?L?Latat?L?Lg22查表得：σc =33dyn/cm=427680kg/h2 液體的質量通量為

UL=

54348.19390.785?0.62=192314.911Kg/(m·h)

192314.911146?3.622awat=1-exp{-1.45（427680944524.8)0.75()0.1（192314.911?146998.2?1.27?1028)-0.05

*（192314.911998.2?944524.8?146)0.2}=0.908258 氣膜吸收系數由下式計算

kG=0.237(氣體質量通量為

UV=6634.8195146?0.065UVat?V)0.7（?V?VDV)1/3（atDVRT)

1500?1.2500.785?0.62=6634.8195 kG=0.237()（0.7

0.0651.250?0.039)（1/

3146?0.0398.314?293)=0.059749kmol/(m2 h·kPa)液膜系數由下式計算

kL=0.0095（ULaw?L)2/3（?L?LDL)-1/2（?Lg?L)1/3

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=0.0095(192314.9112/3

.6-1/

2.6?1.27?1080.908258?146?3.6)（3998.2?5.29?10_6)

（3998.2)1/3 =1.52981 kmol/(m2 h·kPa)由kGa=kGawψ1.1查表得

=1.45 則

kGa=kGa1.1wψ

=0.059749×0.908258×146×1.451.1=11.92333kmol/(m2h·kPa)

kLa=kLawψ0.4 =1.52981×0.908258×146×1.450.4=235.3677 kmol/(m2h·kPa)

uu=1.474/2.493=59.13％＞50%

F由k/Ga=〔1+9.5（uu-0.5）1.4〕kGa

F=[1+9.5（0.5913-0.5）1.4] ×11.92333 =15.89324 kmol/(m2h·kpa)k/La=〔1+2.6（uu-0.5）1.4〕kLaF

=[1+2.6(0.5913-0.5)2.2]×235.3677 =238.5282 kmol/(m2h·kpa)KGa=

11=

11=3.01512 k/?1/GHkLa15.89324?10.0156?238.5282由

HOG=VK=

V.522Ya?KGaP?=

603.01512?101.325?0.785?0.62=0.701m Z=HOGNOG=0.701×6.2714=4.3963m Z/=1.25×Z=1.25×4.3963=5.4954m 設計取填料塔的高度為Z/=6m

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表2 散裝填料分段高度推薦值

填料類型 拉西環 矩鞍 鮑爾環 階梯環 環矩鞍 h/D 2.5 5～8 5～10 8～15 8～15 /m ≤4

≤6

≤6

≤6

≤6

查表，由散裝填料分段高度推薦值得： 對DN38鮑爾環填料

h/D=7.5 hmax≤6m 取h/D=7.5，則 h=7.5×600mm=4500mm

4.4 填料層壓降的計算

采用Eckert通用關聯圖計算填料層壓降。橫坐標為

X=

qmG.2500.5q(?V.5=

543448.1939mL?)0L1875（1998.2)=1.025723 查表，DN38金屬鮑爾環填料因子平均值為

ΦP=165 m-1 縱坐標為

2Y=u?2P??vg?μ

0.21.474?165?1.45L=

*

1.250L9.81998.2*（1.005*10-3）0.2=0.0167 查Eckert關聯圖得

△P/Z=400Pa/m 填料層壓降為

△P=400×6=2400Pa

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第五章

輔助設備的設計與計算

5.1除霧沫器

穿過填料層的氣體有時會夾帶液體和霧滴，因此需在塔頂氣體排出口前設置除沫器，以盡量除去氣體中被夾帶的液體霧沫，SO2溶于水中易于產生泡沫為了防止泡沫隨出氣管排出，影響吸收效率，采用除沫裝置，根據除沫裝置類型的使用范圍，該填料塔選取絲網除沫器。

絲網除霧沫器：一般取絲網厚度H=100~150 mm，氣體通過除沫器的壓降約為120~250 pa 通過絲網除沫器的最大氣速

umax=k

?L??G?G=0.08

5998.2?1.2501.250 =2.4m/s 實際氣速為最大氣速的0.75~0.8倍 所以實際氣速

u=0.75×2.4=1.8 m/s 所以絲網除沫器直徑

D=

G/u?/4=

1500/(3600?1.8)3.14/4=0.543m 5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設計

5.2.1、液體分布器選擇

1、液體分布器的選型

在選擇液體分布器時，應考慮以下幾方面：

a.具有與塔填料相匹配的分液點密度，并保證分布均勻 b.操作彈性較大，定位性好

c.為氣體提供最大的自由截面率，實現氣體均布，而且阻力小 d.抗污性能好，不易賭塞，不易產生物泡沫夾帶和發泡 e.結構合理，便于安裝、調整和維護 其結構形式有：

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a.管式噴淋器

其結構形式比較簡單

b.蓮蓬式噴灑器

一般用于直徑600mm以下的塔 c.盤式分布器

適用于直徑800mm以上的塔

d.槽式分布器

對于大塔徑的分布器可采用板式或槽式分布器

該吸收塔液相負荷較大，而氣相負荷相對較低可采用槽式液體分布器。按Eckert建議值，D≥1200時，噴淋密度為42點/m2，因該塔液相負荷較大，設計取噴淋密度為120點/m2

布液點數為n=0.785×0.62×120=33.912≈34點

5.3填料支承裝置

填料支承結構用于支承塔內填料及所有的氣體和液體的重量之裝置。對填料的基本要求是：有足夠的強度以支承填料的重量；提供足夠的自由截面以使氣液兩相流體順利通過，防止在此產生液泛；有利于液體的再分布；耐腐蝕，易制造，易卸裝等。常用填料支承板油柵板式和氣體噴射式。這里選用分塊梁式支承板。

表3 分塊梁式支承板的設計參考數據

塔公稱直徑/mm 1200 支承板外徑/mm 1160

400

分塊數

支承圈寬度

支承圈厚度

近似重量/N

（梁型氣體噴射式填料支承板）

（分塊式填料支撐）

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上圖列出了集中常見的填料支撐裝置。支承裝置的選擇，主要的依據是塔徑、填料種類及型號、塔體及填料的材質、氣液流率等。

5.4管子、泵及風機的選用

1、管子的選用(1)液體管道的選用 液體的質量流量為

qmG=54348.1939kg/h

VL=54348.1939/(998.2×3600)=0.015124m3/s 取液體的流速為1.3m/s 則

10.0151244πdi2=

1.3

di=0.122m=122mm

取公稱直徑Dg= 122mm 壁厚 S=4.0mm 外徑為Dw= 130mm 流速

u=

0.0151241=1.294m/s

4???0.1222(2)氣體管道的選用

V

3V=1500/3600=0.417 m/s 取氣體的流速為8 m/s

1'24πdi=0.417/8

d'i=0.258m= 258mm 取公稱直徑為

Dg=250mm

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壁厚 S=7mm 外徑為Dw=272mm 流速

u=

0.4171???0.2582 =7.98m/s

42、管子的阻力的計算(1)液體的管路計算

Re=du?0.122?1.294?998.2?=

0.001=157583.8376（3×103<553402.08<3×106）用顧硫珍公式： =0.0056+0.500/Re0.25 =0.0307 令管子的總長度為(l+?le)10m hf=λ（l??le)u2=0.0307×

101.2942d2g0.122×

2?9.81=0.215m

he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+0.215=6.215m(2)氣體的管路計算

Re=

du?0.258?7.98?1.25?=

0.065=39.593

λ=64/Re=64/39.593=1.616 令管路的總長(l+?le)=2.5m hl?u22f =λ（?le)=1.616*

2.57.98d2g0.258*

2?9.81=50.824m

he=ΔZ+ΔP/(ρg)+∑hf =6+50.824=56.824m

3、離心泵的選用

泵的選型由計算結果可以選用:IS100-80-125型泵

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第六章 塔體附件設計

6.1塔的支座

選用裙座為塔的支座，其座體為圓筒，上端與塔體的封頭焊接，下端與基礎環，肋板焊接。基礎肋板間還組成螺栓座的結構，用以安裝地腳螺栓，以將塔設備固定于基礎上。它具有足夠的強度和剛度，承受塔體操作重量，風力，地震等引力的載荷。裙座可選用碳素鋼，也可選用鑄鐵。

6.2其他附件

（1）接管

接管采用標準的法蘭連接。（2）人孔

人孔的直徑選用450mm(3)吊耳、吊柱、平臺和爬梯等

按標準設計。

附錄

主要符號說明 英文字母

at—填料的總比表面積，m23m；

m3g—重力加速度,9.8

1ms2;aw—填料的潤濕比表面積，m2；

h—填料層分段高度,m;

hmax—允許的最大填料層高度,m;H—塔高,m;

HOG—氣相總傳質單元高度,m;K—穩定系數，無因次;Lh—液體體積流量,Ls—液體體積流量,mm3C—計算umax時的負荷系數,ms;Cs—氣相負荷因子,d—填料直徑,m;d0—篩孔直徑,m;D—塔徑,m;DL—液體擴散系數,DV—氣體擴散系數,mm2ms;

hs;;;

3ss;;

LW—潤濕速率,n—篩孔數目;

m3(m?s)2m—相平衡常數，無因次;

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NOG—氣相總傳質單元數;P—操作壓力,pa;?P—壓力降,pa;t—篩孔的中心距,m;u—空塔氣速,ms;uF—泛點氣速,ms;u0—氣體通過篩孔的速度,ms;uo,min—漏夜點氣速,ms;U—液體噴淋密度,m3(m2?h);U,kg(m2L—液體質量通量?h);Umin—最小液體噴淋密度,m3(m2?h);

希臘字母

?—充氣系數，無因次;?—篩板厚度,m;?—空隙率，無因次;

?—黏度,mpa?s;?—密度,kgm3;

下標

max—最大的； min—最小的； L—液相的； V—氣相的。

U2V

—氣體質量通量,kg(m?h);

Vh—氣體體積流量,m3h;Vs—氣體體積流量,m3s;

qmL—液體質量流量,kgs;qmG—氣體質量流量,kgs;x—液相摩爾分數;X—液相摩爾比;y—氣相摩爾分數;

Y—氣相摩爾比;Z—填料層高度,m;

?—表面張力,?m;

?—開孔率或孔流系數，無因次；?—填料因子,1m;

?—液體密度校正系數，無因次

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參考文獻

[1]王志魁.《化工原理》[M].化學工業出版社,2010年（第四版）.[2]賈紹義.《化工原理課程設計》[M].天津大學出版社,2003年（第二版）.[3]匡國柱 史啟才.《化工單元過程及設備課程設計》[M].化工工業出版社，2007年（第二版）.[4]劉光啟 馬連湘 劉杰[M].《化學化工物性數據手冊》.化學工業出版社（無機卷）[5]賈紹義 柴誠敬[M].《化工傳遞與單元操作課程設計》.天津大學出版社

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致

謝

對于這兩周的課程設計我們算是第一次做課程設計了，也是第一次比較系統的將理論與實際相聯系（雖然很大一定程度上是理論的）。在這次設計過程中，我學到了不少東西。比如，以前對亨利定律的理解完全停留在理論的層面上，但是經過這次之后，我懂得了亨利定律是很有實用價值的，它可以知道我們計算出理論中溶解度，這可以使我們認識到實際中，操作條件下，可以吸收多少二氧化硫，這樣就不至于在實際中毫無頭緒。還有塔徑、塔高等重要數據都是可以計算出來的，雖然計算結果難免與實際有一定沖突，但是，還是有一定知道意義的，尤其是在考慮了一些實際情況后，便幾乎不會有什么沖突。更重要的是，我還學會了自主學習，這次老師不是直接的教我們，而是要求我們自己查資料，這在以后的學習和生活中都是很有實際意義的。

在這兩周課程設計里，我特別感謝我們組的其他三位同學，他們給與了我很大幫助，大家互幫互助，共同協作，一起圓滿的完成了這項課程設計。同時從這次學習中，我看到了團隊的力量真大。

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目錄

第一章 概 述.......................................1 1.1設計依據........................................4 1.2設計任務及要求..................................4 第二章 設計方案的簡介.................................5 2.1塔設備的選型....................................5 2.2填料吸收塔方案的確定.............................6 2.3吸收劑的選擇....................................6 2.4操作溫度與壓力的確定.............................7 第三章 填料的類型與選擇..............................8 3.1 填料的類型......................................8 3.2填料的選擇......................................9 第四章 填料塔工藝尺寸...............................11 4.1基礎物性數據...................................11 4.2物料衡算.......................................12 4.3填料塔的工藝尺寸的計算..........................12 4.4 填料層壓降的計算...............................16 第五章 輔助設備的設計與計算..........................17 5.1除霧沫器.......................................17 5.2液體分布器和氣體分布器的簡要設計.................17 5.2.1液體分布器選擇.............................17

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5.3填料支承裝置...................................18 5.4管子、泵及風機的選用............................19 第六章 塔體附件設計...................................21 6.1塔的支座.......................................21 6.2其他附件.......................................21 附錄..............................................21 參考文獻.............................................23 致 謝.............................................24

第二篇：填料塔脫硫系統課程設計

一、設計目的

通過有害氣體工程設計，進一步消化和鞏固本門課程所學內容，并使所學知識系統化，培養學生運用所學理論知識進行氣態污染工程設計的初步能力。通過設計，了解氣態污染物工程設計的內容、方法和步驟，培養學生確定氣態污染物控制系統的設計方案、設計計算、工程制圖、實用技術資料、編寫設計說明書等能力。

二、設計任務：

某燃煤電廠需對產生的煙氣進行脫硫，以滿足環境保護要求，要求設計的凈化系統效果要好，操作方便，投資省，并且達到要求之排放標準。

三、設計資料 ： 工藝流程：采用填料塔設計 2 煙氣參數：

煙氣流量: 2×106m3/h.煙氣成分：SO2濃度5000mg/m

煙氣平均分子量：30.5 煙氣溫度：150°C 煙氣壓力：1.01×105Pa 氣膜傳質分系數kG=1.89×10 kmol/m.s.kPa 3 吸收液參數：

采用5%(wt%)氫氧化鈉水溶液,并假定NaOH與SO2發生極快不可逆反應。吸收塔進口液相吸收質濃度為0。

ρL=1000kg/ m3, =18kg/kmol（平均分子量）

ML 液膜傳質分系數kL=3.54×10-4m/s 4 操作參數：泛點率：85% 液氣比 L/G=4L/ m

3吸收反應溫度：60°C 5 氣象資料：氣溫 25°C ,1atm 6 填料性能：

50mm金屬環鞍填料（亂堆）

填料比表面積σ：75m2/ m3 填料因子：110/m 單位體積填料層所提供的有效接觸面積a=60.75 m/ m

237 設計要求：要求脫硫效率99.9%，計算出填料塔壓降。畫出填料塔的結構圖，標出參數（包括填料塔的高度、直徑）。

設計說明書：

一、填料塔

1.1 填料塔的概念及特點：

填料塔是氣液互成逆流的連續微分接觸式塔型。填料塔內裝有各種型式的固體填充物，即填料。液相由塔頂的噴淋裝置分布于填料層上，靠重力作用沿填料表面流下，氣相則在壓強差推動下穿過填料的間隙，由塔的一端流向另一端。氣、液在填料的潤濕表面上進行接觸，其組成沿塔高連續變化。在塔內充填一定高度的填料，其下方有支承板，上方為填料壓板及液體分布裝置。氣液兩相間的傳質通常是在填料表面的液體和氣體間的相界面上進行的。

填料塔不僅結構簡單，而且有阻力小和便于使用耐磨材料制造等優點，尤其對直徑較小的塔處理有腐蝕性的物料時，填料塔都表現出明顯的優越感。1.2 吸收的工藝流程圖

采用常規逆流操作流程，流程如下：

1.3 填料塔的組成：

1、填料

對填料的基本要求：（1）要有較大的比表面積；（2）要求有較高的孔隙率；（3）經濟、實用及可靠；

2、填料塔的附屬結構

填料塔的附屬結構主要有支承板、液體噴淋裝置、液體再分布器和除霧器等。

（1）支承板：支承填料和填料上的持液量的，它應該有足夠的強度，允許氣體和液體能自由的通過。支承板的自由截面不應小于填料層的孔隙率。（2）液體噴淋裝置：把液體均勻分布在填料層上的裝置。（常用的有：管式噴淋器、蓮蓬頭是噴灑器、盤式分布器）

（3）液體再分布器：用來改善液體在填料層內的壁流效應的，每隔一定高度的填料層設置一個在分布器。

（4）除霧器：出去填料層上方逸出的氣體中的霧滴。

（5）氣體分布裝置：使氣體分布均勻，同時還能防止液體流入進氣管。

（6）排液裝置

為了克服液體流過填料層時向塔壁匯集的傾向，以使液體亦能充分潤濕塔中心的填料，當填料層高度較大時，常將填料層分成若干段。為了使填料充分潤濕，以避免出現干填料的狀況，一般要求液體噴淋密度在10m3?h?m2?以上，并力求噴淋均勻。為了克服塔壁效應，塔徑與填料尺寸比值至少在8以上，每段填料層的高度應為塔徑的3倍左右。

填料塔的空塔氣速不宜過大，一般取0.5~1.5kPa/m，液氣比（L/G）為0.5~2.0kg/kg（溶解度很小的氣體除外）。

二、設計計算

2.1 煙氣的設計計算

2.1.1 已知：煙氣流量：Q0?2?106m3/h

SO2濃度：C0?5000mg/m3 煙氣的平均分子量：M0?30.5kg/kmol

煙氣溫度：T0?150℃ 煙氣壓力：P0?1.01?106Pa

2.1.2 進入吸收塔煙氣的總摩爾流量：

V?Q0?273?P0?2?1022.4622.4273?T0101.325Pa?273273?150?101101.325

計算得：V=57439.28kmol/h 煙氣質量流量：

?V?V?M0?57439.28?30.5=1751898.04kg/h 煙氣密度：

?V??VQ0?1751898.042?106?0.8759kg/m

3SO2的質量流量：

?v?Q0?C0?2?10m/h?5000mg/m?10000kg/h

1633進入吸收塔SO2煙氣的摩爾流量：Vso2?2.2 吸收液的設計計算

?V1MSO2?10000kg/h64g/mol?156.25kmol/h

2.2.1 已知：吸收液密度：?L?1000kg/m

平均分子量：ML?18kg/kmol 液氣比：L/G=4L/m

2.2.2 吸收液的體積流量：VL?L03

3G?Q0?4?2?10?8?10L/h

63666吸收液的質量流量：?L?VL??L?8?10L/h?1000kg/m?8?10kg/h

吸收液的摩爾流量：VL?2.3 填料塔工藝尺寸計算 ?LML?8?10186=444444.44kmol/h 2.3.1 已知：氣體質量流量：?V?1751898.04kg/h

煙氣密度：?V?0.8759kg/m3

液體的質量流量：?L?8?106kg/h

液體密度：?L?1000kg/m3

填料因子：??110/m

液體粘度：?L?0.903mPa?s

重力加速度：g=9.81m/s2 液體校正系數：???水?液?10001000?1

2.3.2 泛點氣速的計算

采用埃克特關聯圖計算泛點氣速

?L??V???通用關聯圖的橫坐標為??V??L??0.52u????V?0.2???L，縱坐標?g??L??

通用關聯圖在左下方的線簇為亂堆填料層的等壓降線，最上方的三條分別為弦柵、整砌拉西環及亂堆填料的泛點線，與泛點線相對應的縱坐標中空塔氣速u應為泛點氣速uF。若已知氣液兩相流量比及

各自的密度，則可算出圖中橫坐標的值，由此點作垂線與泛點線相交，再由交點做平行線至縱坐標，從而求得泛點氣速uF。

?L??V???0.5橫坐標??V???L??0.8759?=???1751898.04?1000?8?1060.5?0.135

由設計要求可知，采用亂堆填料 查埃克特通用關聯圖得：

2u????V?0.2???L=0.14 ?g??L??泛點氣速：

uF?0.14g?L?0.14?9.81?1000110?1?0.8759??0.903?0.2???V?0.2L=3.81m/s 則空塔氣速：u=uF?85%=3.24m/s 2.3.3 塔徑的計算 塔徑為：

D?

圓整塔徑，取15m 泛點率校核：

空塔氣速：u?VS?24VS??u?4?2?106??3.24?3600?14.77m

2?106?4?D?4?3.14m/s

?15?36002泛點率：

uuF?3.143.81?82.4%(<85%在允許范圍內）

由設計資料可知：金屬環鞍填料：d=50mm 填料規格的校核：Dd502.3.4 核算液體噴淋密度 ?15000?300?8(在允許范圍內）

因填料尺寸小于75mm，取?LW?min?0.08m/?m?h?

3?LW?min：最小潤濕速率。所謂最小潤濕速率，即指在塔的橫截面積上，單位長度的填料周邊上液體的體積流量。（對于直徑不超過75mm的拉西環及其他填料，可取?LW于直徑大于75mm的環形填料，應取0.12m/?m?h?。）

3?min?0.08m/?m?h?；對5

填料的比表面積?：75m2/m3

則：

最小噴淋密度：Umin?0.08?75?6m3/?m2?h? 操作條件下的噴淋密度U：

U?計算可知：U>Umin 所以，塔徑選15m合理 2.3.5 填料層高度的計算

已知：進入吸收塔煙氣的總摩爾流量：V=57439.28kmol/h

氣象壓強：P?1atm 脫硫效率：??99.9%

??5%

?L?1000kg/mML?18kg/kmol 單位體積填料層所提供的有效接觸面積：a=60.75m2/m3

塔徑：D=15m

?52氣膜傳質分系數：kG?1.89?10kmol/m?s?kPa

8?1010006?4?15?2?45.27m/m?h

3?2?液膜傳質分系數kL?3.54?10?4m/s 進入吸收塔總煙氣中SO2的摩爾分數：yA?1VSO2V?156.2557439.28?0.00272

煙氣進口SO2分壓：PA?yA?P0?0.00272?101kPa?0.27472kPa

11煙氣出口SO2分壓：

PA2?PA1?1?99.9%??0.27472?0.001?2.7472?10?4kPa

液相總濃度：CT?nV?mML?V??ML?100018?55.56kmol/m

3塔頂處：CB?21000????LML?1000ml/l?5%?1000kg/m18kg/kmol3?2.78kmol/m

3由設計資料可以知道，NaOH與SO2發生極快不可逆反應。吸收塔進口液相吸收質濃度CA?0

2所以，進行即快速不可逆化學吸收，化學反應式為：

SO2?2NaOH?Na2SO3?H2O

由化學反應可知：b=2

用高濃度活性組分NaOH吸收時，物料衡算方程式為：

GP?PA?PA2???1b?LCT?CB?CB2

?代入已知數據得：

CB?2.85?0.08PA 用此關系可求出塔底處CB：

1CB1?2.85?0.08?0.27472?2.83kmol/m 計算一下塔底和塔頂的臨界濃度：令DA?DB 則在塔頂：

CkpkD1.89?10kmol/m?s?Pa?4?bA?GPA2?2?1??2.7472?10kPa ?4DBkL3.54?10m/s?5?5232計算得：

Ckp2?2.93?10在塔底：

Ckpkmol/m

31kD1.89?10kmol/m?s?kPa?bA?GPA1?2?1??0.27472kPa ?4DBkL3.54?10m/s3?52計算得：

Ckp1?0.0293kmol/m

由此可見，無論是塔底還是塔頂，活性組分NaOH的濃度都超過了臨界濃度，化學反應僅發生在界面上，因此可以認為全塔內均由氣膜控制。傳質速率方程為：

NA?kGa?PA kG?a?1.89?10kL?a?3.54?10?5?4?60.75?1.15?10?60.75?2.15?10?3kmol/m?s?kPaS?13?2

氣體摩爾流量：

G?V?4?257439.28kmol/h?D?4?0.0903kmol/m?S

?2??15m22

所以填料層高度為：

h?GP1?PAAPdPAkGaPA?GPkGa2?lnPA1?lnPA2

??0.0903101.325?1.15?10?3

?ln0.27472?ln2.7472?10?4?

?5.35m有計算可知，在純水中加入大量的活性組分，發生極快速不可逆化學反應，使液相傳質阻力下降為零，傳質速率僅由氣膜控制，使填料層高度大大降低。2.4 填料層壓降的計算：

采用埃克特關聯圖計算填料層壓降，根據已知數據，分別求出縱坐標和橫坐標的值，將二者交匯于圖中等壓線上，即可從等壓線上讀出壓降?p/Z的值。空塔氣速：u=3.14m/s 橫坐標為：????V??L???L??V?0.5?0.135

22u????V?0.23.14?1?110?0.8759????L?縱坐標：????0.903?g??9.811000???L?2?0.08

由埃克特關聯圖可知：?p/Z?120?9.81Pa/m 其中Z為填料層高度：5.35m 所以填料塔壓降為：?p?120?9.81?5.35Pa?6298.02Pa 2.5填料塔實際高度的計算及設計圖 2.5.1 塔上部空間高度，取h1?4m

塔釜液所占空間高度，取h2?8.65m

塔下部空間高度，取h3?5m

塔的實際高度：H?h?h1?h2?h3?h4?5.35?4?8.65?5?0.6?23.6m

填料塔直徑：D=15m 填料層高度：h=5.35m 支承柵板高度：h4=0.6m 說明：為了使煙氣與吸收液充分接觸，塔釜液所占空間高度，應取大一點，故取8.65m；塔徑是15m過大，填料層高度較小，為了克服塔壁效應故填料層不需要分層。2.5.2 根據以上參數畫填料塔的設計圖如下：

三、總結

經過一個星期的時間，終于完成了對填料塔的設計，在設計的過程中發現了許許多多在日常學習過程中沒有發現的問題，對許多的概念有了深度的認識，一些參數的大小會對填料塔的脫硫效率或者會導致“范液現象”、“液封”等現象的發生。對于選擇較好填料的填料塔，其單位面積填料所具有的表面積大，氣體通過填料時的阻力較小。為了克服液體流過填料層時向塔壁匯集的傾向，以使液體亦能充分潤濕塔中心的填料，當填料層高度較大時，常將填料層分成若干段。為了使填料充分潤濕，以避免出現干填料的狀況，一般要求液體噴淋密度在10m3?h?m?以上，并力求噴淋

2均勻。為了克服塔壁效應，塔徑與填料尺寸比值至少在8以上，每段填料層的高度應為塔徑的3倍左右。填料塔的空塔氣速不宜過大，一般取0.5~1.5kPa/m，液氣比（L/G）為0.5~2.0kg/kg（溶解度很小的氣體除外）。但在本次的課程設計中，煙氣的流量非常的大，還要保證脫硫效率在99.9%。所以，所設計出的填料塔直徑就非常大，原本填料層的高度是很大的，但由于塔徑很大，所以填料層就不分層了。通過有害氣體工程設計，能夠進一步消化和鞏固本門課程所學內容，也使所學知識系統化，達到學以致用的目的。培養我們運用所學理論知識進行氣態污染工程設計的初步能力。通過設計，了解氣態污染物工程設計的內容、方法和步驟，培養了我們確定氣態污染物控制系統的設計方案、設計計算、工程制圖、實用技術資料、編寫設計說明書等能力。

當然，我覺得最重要的一點是，通過動手設計，在這個過程中才能發現問題，只有發現了問題的存在，然后通過查閱資料，通讀課本文獻，才能進一步找到解決問題的途徑和方法。整個課程設計的過程對我來說是非常受用的，人生不正是這樣嗎？不斷的發現問題，提出問題，解決問題，只有通過這樣才能更加的完善。參考文獻

[1]趙毅，李守信.有害氣體控制工程[M].化學工業出版社，2001年 [2]張洪流，化工原理－傳質與分離技術分冊[M]，2009年

第三篇：2013年脫硫塔填料清洗方案

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脫硫塔填料清洗方案

一、檢修目的：

凈化半脫工段脫硫塔最近壓差較大，常超過6KPa,這樣增加了羅茨機的電耗，降低了脫硫效率，煤氣阻力大，降低了壓縮機的打氣量，從而影響了氨的產量，所以有必要對脫硫塔進行清塔處理,從而降低壓差。

二、檢修概況：

貧氣、空氣置換合格，打開人孔空氣對流，脫硫塔卸料孔打開，填料順著溜布溜到地面上的清洗平臺上，清洗干凈后，裝入編織袋，放入籠中，用吊車進行吊裝。脫硫塔規格?7000×35750，介質為：半水煤氣 和脫硫液，容器類別：類外，設計壓力：0.07MPa，工作壓力：0.04MPa，工作溫度40℃，設計溫度：65℃，主要材料：Q345R，重量：177150kg，填料密度：70.9kg/m3，填料規格：DN76*76*2.6鮑耳環，上部裝兩層填料，填料高度：1+6米，填料：269m3,設備容積：1337m3。

三、檢修組織機構：

檢修總指揮：張建軍 工藝副總指揮：史玉平設備副總指揮： 郭

強 安全負責人：吉

耀 工藝負責人：宋世杰 設備負責人：梁建中

檢修人員：帖偉、常志亮、鄧興濤、楊玉強、崔志江、景建波等 檢修驗收單位：機動科、生產科

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四、工藝處理：

1、半脫系統貧氣置換，無死角，貧氣置換合格CO+H2<0.5%,O2<0.5%,后空氣對流O2>20%，有毒有害氣體濃度在衛生標準要求范圍內，CO＜30mg/m3,H2S＜10 mg/m3；

2、貧氣置換合格后，停羅茨機、再停富液泵、貧液泵；

3、停車后貧液管中栲膠液收集到制液槽再打回貧液槽。

五、檢修步驟：

1、地面清洗平臺的預制、安裝。

2、貧氣置換合格后，空氣置換，置換合格后交付檢修。

3、打開脫硫塔上段四個人孔，打開脫硫塔下段人孔，設備上、下人孔處加軸流風機，設備內空氣開始對流。

4、取樣分析合格后，人員方可進入脫硫塔。

5、兩段填料的卸料孔同時向外扒填料，人員輪流作業，把填料全部扒出。

6、填料全部扒出后，封好兩段填料的卸料孔。

7、填料順著溜布，溜到清洗平臺上，用消防水帶清洗，清洗過程中注意對填料的保護，避免踩碎填料，避免將未洗干凈的填料裝入，徹底清洗干凈后裝入編織袋，并扎好編織袋口，整齊堆放在一塊。

8、裝好填料的編織袋，放入吊車籠里，吊車開始吊裝。

9、兩段填料上層的不銹鋼絲網、填料壓板卸開兩塊，填料從卸開口處倒入。

10、人員進入設備攤平填料、可以踩在木板上，盡量避免將填料踩碎。

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11、填料裝填完，恢復填料壓板、不銹鋼絲網，經科室檢查合格后，封好裝料孔。

六、檢修時間及項目分工：

1、本次檢修時間按照全廠停車方案中的停車時間執行。

2、機動科：負責整個項目的檢修質量監督，外圍工作的協調。

3、安環部：負責整個項目檢修全部過程的安全監管、監督。

4、凈化車間：負責整個項目的檢修過程實施，并記錄在案。

七、檢修風險分析：

1、作業環境風險分析：

1、脫硫塔檢修時局部殘留易燃易爆氣體引起著火、爆炸或導致檢修人員中毒。

2、脫硫塔檢修時，火星飛濺到易燃物上，引起著火。

3、塔內作業時，對塔外現場可視范圍小，作業時塔內回音較大，塔外人員聽不清指令，檢修的廢料、工器具運進塔內或清理出設備時，容易墜落將人砸傷。

4、塔內作業時，光線較暗，容易造成人員碰傷、絲網掛傷、摔倒等傷害。

5、照明線路或檢修電源接線不規范引發漏電,容易引起人員觸電或火災。

2、作業過程風險分析：

1、工藝置換不到位造成人員中毒。

2、現場環境可能CO較多，檢修人員長時間呼吸，容易引起人員輕

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微CO中毒或窒息。

3、未辦理相關票據，現場存在隱患作業，引起不必要的事件、事故。

4、鋼絲繩或吊裝帶，檢修人員對鋼絲繩查看時被擠傷或重物突然脫落，將人砸傷。

5、交叉作業時，互相關照不到引發傷害。

6、檢修廢料未及時清理，造成檢修人員碰傷、絆倒等傷害。

3、作業人員行為風險分析

1、檢修人員不按規定戴防護用品，造成傷害。

2、登高不系安全帶，高處墜落。

3、高處工器具放置墜落，砸傷下部人員。

4、重物起吊時，人員站在重物下方，發生墜物傷人。

5、檢修人員不按規程操作，粗心大意，安全措施不到位，造成傷害。

6、現場無人指揮或指揮信號不統一，人員誤動作，造成事故。

7、現場無人監護或監護人員擅離職守，導致異常情況不能及時排除。

8、現場無警戒線，閑人誤進入作業區，受到意外損傷。

9、指揮人員違章指揮，安全措施不落實，強令作業，人員受到傷害。

4、工器具風險分析：

1、吊裝過程中吊具選擇不合理或捆綁時未加襯墊，致使吊具損壞、鋼絲繩斷裂造成人員傷害、吊裝物損壞。

2、鋼絲繩存在缺陷，吊裝時出現斷鏈現象使重物墜地造成人員傷害。

3、電焊線接口不好或地線接到其他設備，產生火花引起著火、觸電。

4、扳手、大錘、手錘等工具存在缺陷，致使扳手斷裂、錘頭脫落，第 4 頁，共 8 頁

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造成傷害。

5、磨削過程中磨光機無護罩，磨光片破碎傷人、火星傷

5、工藝處置風險分析：

1、脫硫塔置換時操作人員CO中毒。

2、置換排放時操作人員因CO濃度高使人窒息高空墜落。

八、檢修風險控制措施及應急措施

1、作業現場風險控制措施：

1、檢修前，嚴格受限空間作業分析。

2、氣割、磨削或焊接時，要防止火星飛濺.必要時用石棉板等東西遮擋。

3、檢修人員佩戴安全帽，塔內作業人員不超過3人。

4、塔外監護和檢修人員在輸送材料和工器具時仔細檢查捆綁接口,必須捆綁結實。

5、人孔口用絲網鋪蓋,并有專人監護無關人員不得在人孔口逗留,更不得接近人孔口。

6、塔內接36V安全電壓照明燈，接漏電保護器。

7、專用開關接線，檢查接線口，檢查絕緣情況。

2、作業過程風險控制措施：

1、檢查處置情況，落實安全措施，現場交底。

2、檢修前動火分析合格后方可進入作業現場。

3、嚴格按《檢修規程》《安全作業現場管理》辦理相關票據。

4、吊裝前仔細檢查起重工具，確保吊鏈無滑鏈、鋼絲繩扣無斷絲、第 5 頁，共 8 頁

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斷股、嚴重銹蝕才可使用。

5、盡量避免交叉作業，人員必須穿戴齊整方可作業。

6、及時清理廢料，保證檢修現場通道暢通，不影響人員通行。

3、作業人員行為風險控制措施

1、檢修人員要按規定佩戴防護用品。

2、高處人員要系好安全帶。

3、高處的工器具和管件要放置穩妥。

4、重物起吊時，任何人不得在重物下方停留。

5、檢修人員必須按規程進行操作。

6、吊裝過程中，由指揮人員一人指揮，任何人不得隨意發送吊裝信號，有特殊情況及時與指揮人員聯系處置。

7、現場安排專人監護，重點監護受限空間作業和易燃易爆地點，且監護人員不得擅離職守。

8、作業現場拉警戒線，禁止無關人員進入檢修現場。

9、現場指揮人員，要嚴格遵守檢修作業現場管理制度，安全措施不落實，不得強令人員作業。

4、工器具風險控制措施：

1、吊裝前，吊具要選用合理，捆綁尖銳部位時要加襯墊，并有專人監護。

2、吊裝前，要對吊鏈、吊繩、吊鉤進行認真檢查，確認無缺陷方可吊裝。

3、電焊線接頭要牢固，地線直接牢固在需焊接的設備上。

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4、打錘時不得戴手套，并仔細檢查錘頭和錘把固定牢固。

5、磨光機加防護罩，避免向站人的方向磨削。

九、安全文明檢修：

1、檢修前動火證、登高證、進塔入罐證、吊裝證，檢修任務書等相關作業證件辦理齊全。

2、作業人員身體健康，符合作業條件。

3、使用機具前要認真檢查，防止機具帶病作業，現場人員分管好自己機具，不是自己不能隨意亂動。

4、現場電動機械工具，必須經電氣車間接線，不能私自亂拉亂扯，一機一閘制，停止作業立即斷電。

5、氧氣、乙炔保證足夠的安全距離。

6、吊車在吊裝過程中，嚴禁下面站人，要專人指揮。

7、檢修人員一定要穿戴好勞動保護用品，避免違章作業，違章指揮，違反勞動紀律。

8、檢修要做到文明檢修，檢修完畢要工完、料盡、場地清。

十、質量保證措施及項目驗收標準：

1、嚴格按圖紙及標準規范要求檢修，不能擅自修改。

2、嚴格控制工序質量，上道工序檢驗合格，并經負責人員復核無誤后，方可進行進行下道工序的檢修。

3、加強現場焊接管理工作，嚴格遵守焊接工藝規程，焊工必須持有效的操作證，以確保質量。

4、搞好施工質量和驗收。完工后按有關要求及時辦理相關手續。

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5、填料裝填要平整，填料壓板、絲網安裝要整齊，封人口要對齊杜絕泄露。

十一、應急聯系方式：

公司調度室： 3610200

3610201

3610202 公司醫務室：3610120

車間辦公室：3610241 廠外急救：120

火警：119

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2013年9月10日 第 8 頁，共 8 頁

第四篇：填料箱壓蓋課程設計(解放牌汽車)

填料箱壓蓋課程設計

目錄

設計任務書。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。1

序 言..................................................................2 1.1 零件的作用.....................................................2 1.2 零件的工藝分析.................................................2 2 工藝規程設計.........................................................3 2.1 毛坯的制造形式.................................................3 2.2 基準面的選擇...................................................3 2.2.1 粗基準的選擇..............................................4 2.2.2 精基準的選擇..............................................4 2.3 制訂工藝路線...................................................4 2.3.1 工藝線路方案一............................................4 2.3.2 工藝路線方案二............................................4 2.3.3 工藝方案的比較與分析......................................5 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定.........................5 2.5 確定切削用量...................................................7 2.5.1 工序Ⅰ：..................................................7 2.5.2 工序Ⅱ：..................................................8 2.5.3 工序Ⅲ...................................................10 2.5.4 工序Ⅳ...................................................11 2.5.5 工序Ⅴ...................................................13 2.5.6 工序Ⅵ：.................................................14 2.5.7 工序Ⅶ：.................................................15 2.5.8 工序Ⅷ：.................................................16 2.5.9 工序Ⅸ：.................................................16 2.5.10 工序Ⅹ：................................................16 3課程設計心得體會.....................................................16 4參考文獻.............................................................19

加上那張圖

機械制造技術課程設計任務書

序 言

畢業設計是高等工業學校教學中的一個主要組成部分,是專業學習過程是最后的一個主要的實踐性的教學環節,是完成工程師基本訓練的重要環節，是培養學生獨立思考和科學工作方法重要的實踐性的過程。

設計的目的和要求在于培養學生綜合運用所學知識和技能去分析和解決機械工程實際問題的能力.熟練生產技術的工作的一般方法,培養學生樹立工程技術必備的全局觀點,生產觀點和經濟觀點。樹立正確的設計思想和嚴肅認真的工作態度,培養學生調查研究,查閱技術文獻資料,手冊進行工程運籌,圖樣的繪制及編寫技術文件的獨立工作能力.畢業設計,通過到工廠的實際調研,對設計內容有了基本的了解,并仔細觀察和了解各加工工序的加工過程,查閱了大量的資料,在同學的幫助和老師的指導下完成了設計任務,并編寫了設計說明書。

就我個人而言，我希望通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后的技術工作打下一個良好的基礎。

由于能力和經驗的有限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。零件的分析

1.1 零件的作用

題目所給定的零件是填料箱壓蓋（附圖1），其主要作用是保證對箱體起密封作用，使箱體在工作時不至于讓油液泄漏。

1.2 零件的工藝分析

填料箱蓋的零件圖中規定了一系列技術要求：（計簡明手冊》）

1.4-28《機械制造工藝設1． 以ф65H5（0?0.013）軸為中心的加工表面。

包括：尺寸為ф65H5（0?0.013）的軸，表面粗糙度為1.6, 尺寸為ф80的與ф65H

5?0.0360（0?0.013）相接的肩面, 尺寸為ф100f8(?0.090)與ф65H5（?0.013）同軸度為0.025?0.046的面.尺寸為ф60h5(0)與ф65H5（0?0.013）同軸度為0.025的孔.?0.0462.以ф60h5(0)孔為中心的加工表面.?0.046尺寸為78與ф60H8(0)垂直度為0.012的孔底面,表面粗糙度為0.4,須研磨.?0.0463.以ф60H8(0)孔為中心均勻分布的12孔,6-ф13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H.4.其它未注表面的粗糙度要求為6.3,粗加工可滿足要求.2 工藝規程設計

2.1 毛坯的制造形式

零件材料為HT200，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造。由于年產量為5000件，屬于中批生產的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產率、保證加工精度上考慮，也是應該的。

2.2 基準面的選擇

基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，3 還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。2.2.1 粗基準的選擇

對于一般軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的。按照有關的粗基準選擇原則（保證某重要表面的加工余量均勻時，選該表面為粗基準。若每個工件表面都要求加工，為了保證各表面都有足夠的余量，應選加工余量最小的表面為粗基準）。2.2.2 精基準的選擇

按照有關的精基準選擇原則（基準重合原則；基準統一原則；可靠方便原則），對于本零件，有中心孔，可以以中心孔作為統一的基準，但是隨著孔的加工，大端的中心孔消失，必須重新建立外圓的加工基面，一般有如下三種方法：

當中心孔直徑較小時，可以直接在孔口倒出寬度不大于2㎜的錐面來代替中心孔。若孔徑較大，就用小端口和大端外圓作為定位基面，來保證定位精度。

采用錐或錐套心軸。

精加工外圓亦可用該外圓本身來定位，即安裝工件時，以支承軸頸本身找正。

2.3 制訂工藝路線

制訂工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已經確定為中批生產的條件下，考慮采用普通機床以及部分高效專用機床，配以專用夾具，多用通用刀具，萬能量具。部分采用專用刀具和專一量具。并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。2.3.1 工藝線路方案一

工序Ⅰ 銑削左右兩端面。

工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф100，ф75，ф155外圓及倒角。車7.5槽 工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴ф32孔，擴ф47孔。

工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋 工序Ⅴ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.?0.046)孔。工序Ⅵ 粗、精、細鏜ф60H8（0工序Ⅶ 銑ф60孔底面。工序Ⅷ 磨ф60孔底面。工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。工序Ⅺ 去毛刺，終檢。2.3.2 工藝路線方案二

工序Ⅰ 車削左右兩端面。工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф75，ф155外圓及倒角。工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴ф32孔，擴ф47孔。工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.?0.046)孔。工序Ⅴ 粗、精、細鏜ф60H8（0工序Ⅵ 銑ф60孔底面 工序Ⅶ 磨ф60孔底面。工序Ⅷ 鏜ф60孔底面溝槽。工序Ⅸ 研磨ф60孔底面。

工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋 工序Ⅺ 去毛刺，終檢。2.3.3 工藝方案的比較與分析

上述兩個方案的特點在于：方案一是采用銑削方式加工端面，且是先加工12孔后

?0.046)孔。精加工外圓面和ф60H8（0；方案二是使用車削方式加工兩端面，12孔的加工放在最后。兩相比較起來可以看出，由于零件的端面尺寸不大，應車削端面，在中批生產中，綜合考慮，我們選擇工藝路線二。

但是仔細考慮，在線路二中，工序Ⅳ 精車ф65外圓及與ф80相接的端面.然后工序Ⅹ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋。這樣由于鉆孔屬于粗加工，其精度要求不高，且切削力較大，可能會引起已加工表面變形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工藝路線確定如下：

工序Ⅰ 車削左右兩端面。

工序Ⅱ 粗車ф65，ф80，ф75，ф155外圓及倒角。工序Ⅲ 鉆ф30孔、擴ф32孔，擴ф47孔。

工序Ⅳ 鉆6-ф13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺紋 工序Ⅴ 精車65外圓及與80相接的端面.?0.046)孔。工序Ⅵ 粗、精、細鏜ф60H8（0工序Ⅶ 銑ф60孔底面 工序Ⅷ 磨ф60孔底面。

工序Ⅸ 鏜ф60孔底面溝槽。工序Ⅹ 研磨ф60孔底面。工序Ⅺ 去毛刺，終檢。

以上工藝過程詳見附表1“機械加工工藝過程綜合卡片”。

2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定

“填料箱蓋”零件材料為HT200鋼，硬度為HBS190~241，毛坯質量約為5kg，生 5 產類型為中批生產，采用機器造型鑄造毛坯。

根據上述材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

（1）外圓表面(ф65、ф80、ф75、ф100、ф91、ф155)考慮到尺寸較多且 相差不大，為簡化鑄造毛坯的外形，現直接按零件結構取為ф84、ф104、ф160的階梯軸式結構，除ф65以外，其它尺寸外圓表面粗糙度值為Ra=6.3um只要粗車就可滿足加工要求,以ф155為例,2Z=5mm已能滿足加工要求.（2）外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差。查《機械制造工藝設計簡明 手冊》（以下簡稱《工藝手冊》表2.2-1,鑄件輪廓尺寸(長度方向>100～160mm,故長度方向偏差為?2.5 mm.長度方向的余量查表2.2-4,其余量值規定為3.0～3.5 mm.現取3.0 mm。

（3）?

32、?43內孔。毛坯為實心。兩內孔精度要求自由尺寸精度要求，Ra 為 6.3,鉆——擴即可滿足要求。

?0.046（4）內孔ф60H8(0)。要求以外圓面ф65H5（0定位，鑄出毛坯孔ф30。?0.013）查表2.3-9, 粗鏜ф59.5 2Z=4.5 精鏜 ф59.9 2Z=0.4 ?0.046細鏜ф60H8(0)2Z=0.1 ?0.046(5)ф60H8(0)孔底面加工.按照<<工藝手冊>>表2.3-21及2.3-23 1.研磨余量 Z=0.010～0.014 取Z=0.010 2.磨削余量 Z=0.2～0.3 取Z=0.3 3.銑削余量 Z=3.0—0.3—0.01=2.69(6)底面溝槽.采用鏜削,經過底面研磨后鏜可保證其精度.Z=0.5(7)6—?13.5孔及2—M10—6H孔、4—M10—6H深20孔。均為自由尺寸精度要求。

1．6—?13.5孔可一次性直接鉆出。

2．查〈〈工藝手冊〉〉表2.3—20得攻螺紋前用麻花鉆直徑為ф8.5的孔。

鉆孔 ф8.5 攻螺紋 M10 6 2.5 確定切削用量及基本工時

2.5.1 工序Ⅰ：車削端面、外圓 本工序采用計算法確定切削用量 加工條件

工件材料：HT200，鑄造。

加工要求：粗車ф65、ф155端面及ф65、ф80、ф75、ф100，ф155外圓，表面粗糙度值Ra 為6.3。

機床：C620—1臥式車床。

刀具：刀片材料為YG6，刀桿尺寸為16mmX25mm，kr=90°,r0=15°，?0=12

rR=0.5mm。

計算切削用量

（1）粗車ф65、ф155兩端面

確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向單邊余量為3?1.25mm，則毛坯長度方向的最大加工余量為4.25mm,分兩次加工,ap=2mm計。長度加工方向取IT12級，取（第三版）（以下簡稱《切削手冊》?0.04mm。確定進給量f:根據《切削用量簡明手冊》表1.4,當刀桿16mmX25mm, ap小于等于2mm時,以及工件直徑為ф160時。

f=0.5～0.7mm/r 按C620—1車床說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.5 mm/r計算切削速度: 按《切削手冊》表1.27,切削速度的 計算公式為

Vc=

cvTapfmxvyv·kv(m/min)??????????2.1 式中, cv=1.58,xv=0.15,yv=0.4，m=0.2。修正系數kv見《切削手冊》表

1.28,即

kmv=1.44, ksv=0.8, kkv=1.04, kkrv=0.81, kBV=0.97 所以

Vc=

1.58?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97 0.20.150.460?2?0.5 =66.7(m/min)確定機床主軸轉速 ns= 1000VC1000?66.7==253(r/min)?d?3.14?847 按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與253r/min相近的機床 轉速有230r/min及305r/min。現選取305r/min。如果選230m/min，則速度損失較大。所以實際切削速度 V=80m/min（2）粗車ф160端面

確定機床主軸轉速: ns=1000VC1000?66.?d=714?160=133(r/min)?3.按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2—8）與133r/min相近的機床 轉速有120r/min及150r/min。現選取150r/min。如果選120m/min，則速度損失較大。所以實際切削速度 V=75.4m/min 2.5.2 工序Ⅱ：粗車?65,?80,?75,?100外圓以及槽和倒角

切削深度:先?84車至?80以及?104車至?100。進給量: 見《切削手冊》表1.4 Vcvc=Tmaxvyvkv(m/min)

pf =

1.58600.2?20.15?0.50.4?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97

=66.7(m/min)確定機床主軸轉速: n1000VC1000?66s=?d=.7.14?104=204(r/min)?3按機床選取n?=230 r/min。所以實際切削速度

V=

?dn.14?104?2301000=

31000=75.1 m/min 檢驗機床功率: 主切削力

FCc=CFcaxFCpf

yFvnFCckFC?????????????2.2 式中：CFC=900, xFC=1.0 , yFC=0.75 , nFC=-0.15

kHBnMF=（F2000.190)?(190)4?1.02 kkr=0.73 所以

FC=900?1.5?0.50.75?66.7?0.15?1.02?0.73?598(N)

切削時消耗功率

Pc=

FcVc598?66.7??0.665(KW)

6?1046?104由《切削手冊》表1.30中C630-1機床說明書可知, C630-1主電動機功率為7.8KW,當主軸轉速為230r/min時,主軸傳遞的最大功率為2.4KW,所以機床功率足夠,可以正常加工。

（2）粗車?65外圓

實際切削速度

V=

?dwnw1000=

3.14?305?65?62.3m/min

1000

（2）粗車?75外圓

取 nw=305r/min 實際切削速度

V=

?dwnw1000=

3.14?305?75?71.9m/min

1000計算切削工時： 按<<切削手冊>>表6.2-1，取

L=81=3mm, L2=0mm。

t=

l?l1?l283?3?i??0.564min nf305?0.5（3）粗車?100外圓

取 nw=305r/min 實際切削速度

V=(4)粗車@100外圓 取N=305r/min 實際切削速度 V=---∏DwNw—--（5）車槽7.5.采用切槽刀，rR=0.2mm 根據《機械加工工藝師手冊》表27-8

取 f=0.25mm/r nw=305r/min 2.5.3 工序Ⅲ 鉆擴?32mm、及?43mm孔。Z3025搖臂鉆床（1）鉆孔?25mm

f=0.41mm/r（見《切削手冊》表2.7）

v=12.25m/min（見《切削手冊》表2.13及表2.14，按5類加工性考慮）

ns?1000v1000?12.25??130(r/min)?dw??30?dwnw1000=

3.14?305?75?71.9m/min

1000按機床選取：

nw=136r/min（按《工藝手冊》表4.2-2）

所以實際切削速度

v??dwnw1000???25?1361000?10.68m/min

（2）鉆孔?32mm 根據有關資料介紹，利用鉆頭進行擴鉆時，其進給量與切削速度與鉆同樣尺寸的實心孔的進給量與切削速度之關系為

f=（1.2~1.3）f鉆 v=（11~）v鉆 2310 公式中f鉆、v鉆為加工實心孔時的切削用量，查《切削手冊》

得 f鉆=0.56mm/r（表2.7）

v鉆=19.25m/min（表2.13）

并令： f=1.35 f鉆=0.76mm/r 按機床取f=0.76mm/r

v=0.4v鉆=7.7m/min

ns?1000v1000?7.7??76.6r/min ?d??32按照機床選取

nw?97r/min

所以實際切削速度：

v??dwnw1000???32?781000?7.84m/min

（3）鉆孔?47mm

根據有關資料介紹，锪沉頭孔時進給量及切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3，故

f=按機床取f=0.76mm/r

V=0.4V鉆?7.7m/min

ns?1000v1000?7.7??52.6r/min ?d3.14?4711f鉆??0.6?0.2mm/r 33按機床選取：

nw?97r/min

所以實際切削速度為：

v??dwnw1000???47?971000?14.13m/min

2.5.4 工序Ⅳ 鉆6—?13.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1）鉆6-?13.5

f=0.35mm/r

V=17mm/min

所以 n=按機床選取：

n?400r/min

1000V=401(r/min)

??13.5w所以實際切削速度為：

v??dwnw??13.5?4001000?1000?16.95m/min（2）鉆2?M10?6H底孔Φ8.5

f=0.35mm/r v=13m/min 所以n=

1000v??8.5=487r/min 按機床選取

nw?500r/min

實際切削速度

v??dwnw1000???8.5?5001000?13.35m/min（3）4?M10?6H深20，孔深24，底孔Φ8.5

f=0.35mm/r v=13m/min

所以 n=

1000v??8.5=487r/min 按機床選取

nw?500r/min

實際切削速度

v??dwnw8.5?5001000???1000?13.35m/min（4）攻螺紋孔2?M10?6H

r=0.2m/s=12m/min

所以 ns?382r/min

按機床選取

nw?315r/min則

實際切削速度

v??dwnw1000???10?3151000?9.9m/min

（5）攻螺紋4-M10

r=0.2m/s=12m/min 所以 ns?382r/min

按機床選取

nw?315r/min則

實際切削速度

v??dwnw1000???10?3151000?9.9m/min

2.5.5 工序Ⅴ：精車Φ65mm的外圓及與Φ80mm相接的端面 車床：C620-1（1）精車端面

Z=0.4mm

ap?0.2mm

f?0.1mm/r

計算切削速度：按《切削手冊》表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=90min）

vc?cvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv?158，xv?0.15, yv?0.4，m?0.15修正系數kv見《切削手冊》表1.28 所以

vc?cvTmapvfxyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4ns?1000vc1000?257??1023r/min ?dw??80按機床說明書（見《工藝手冊》表4.2-8）與1023r/min。如果選995r/min，則速度損失較大。

所以實際切削速度

v?1200???80?301m/min

1000（2）精車Φ65外圓

2Z=0.3 f=0.1mm/r

vc?cvkv(m/min)

Tmapxvfyv式中cv?158，xv?0.15, yv?0.4，m?0.15修正系數kv見《切削手冊》表1.28 所以

vc?cvTmapvfxyvkv?158?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97?257m/min

600.15?0.20.15?0.10.4nw?1200r/min

所以實際切削速度

v?1200???65?245m/min

1000（3）精車外圓Φ100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r

vc?257m/min

取 nw?1200r/min

實際切削速度

1200???100?376.8m/min

1000v??0.046)mm孔 2.5.6 工序Ⅵ：精、粗、細鏜?60H8(0（1）粗鏜孔至Φ59.5mm

2Z=4.5mm則 Z=2.25mm

nw?1000v1000?35??185r/min ?d??60 14 查有關資料，確定金剛鏜床的切削速度為v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金剛鏜主軸轉數為無級調數，故以上轉數可以作為加工時使用的轉數。（2）精鏜孔至Φ59.9mm

2Z=0.4mm，Z=0.2mm

f=0.1mm/r v=80m/min

nw?1000v1000?80??425r/min ?d3.14?60?0.046)mm（3）細鏜孔至?60H8(0由于細鏜與精鏜孔時共用一個鏜桿，利用金剛鏜床同時對工件精、細鏜孔，故切削用量及工時均與精樘相同。

ap?0.05mm

f=0.1mm/r

nw=425r/min

V=80m/min 2.5.7 工序Ⅶ：銑Φ60孔底面 銑床：X63 銑刀：選用立銑刀 d=10mm L=115mm 齒數Z=4 切削速度：參照有關手冊，確定v=15m/min

aw?7mm

ns?1000v1000?15?=477.7r/min ?dw??10采用X63臥式銑床，根據機床使用說明書（見《工藝手冊》表4.2-39）

取 nw=475r/min 故實際切削速度為：

v??dwnw1000???10?4751000?14.9m/min

當nw?475r/min時，工作臺的每分鐘進給量fm應為

fm?fzznw?0.08?4?475?150mm/min

查機床說明書，剛好有fm?150m/min故直接選用該值。倒角1x45°采用90°锪鉆

2.5.8 工序Ⅷ：磨Φ60孔底面 ①．選擇磨床：

選用MD1158（內圓磨床）②．選擇砂輪：

見《工藝手冊》第三章中磨料選擇各表，結果為A36KV6P 20x6x8mm ③．切削用量的選擇：

砂輪轉速 n砂?1500r/min，v砂?27.5m/s 軸向進給量 fa?3mm 徑向進給量 fr?0.015mm

2.5.9 工序Ⅸ： 鏜Φ60mm孔底溝槽

內孔車刀 保證t=0.5mm，d=2mm 2.5.10 工序Ⅹ： 研磨Φ60mm孔底面

采用手工研具進行手工研磨：Z=0.01mm

YIYIJINGDAOCI 結束了

3專用夾具設計

為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師協商，決定設計第6道工序——鉆12孔的鉆床專用夾具。本夾具將用于Z3025搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。

3.1 問題的指出

本夾具主要用來鉆12孔，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。

3.2 夾具設計

3.2.1 定位基準的選擇

由零件圖可知，12孔中，6—?13.5在圓周上均勻分布,2—M10，4—M10也為對稱分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設計基準為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準與設計基準統一，只能以?65外圓面作為定位基準。

為了提高加工效率及方便加工，決定鉆頭材料使用高速鋼，用于對12孔進行加工。同時，為了縮短輔助時間，準備采用氣動夾緊。3.2.2 切削力及夾緊力的計算

刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為?13.5。

則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4

F=CFd0zFfyFkF??????????????3.1 式中： CF=420，ZF=1.0, yF=0.8, f=0.35 kF=（HBnF2001.3)?()?1.07 190190F=420?13.51.0?0.350.8?1.07?2123(N)

轉矩

T=CTd0ZTfyTkT

式中: CT=0.206, ZT=2.0, yT=0.8 T=0.206?13.52.0?0.350.8?1.07?17.34(N?M)

TV17.34?16.95??0.726KW 30d030?13.5功率 Pm=在計算切削力時,必須考慮安全系數,安全系數 K=K1K2K3K4

式中 K1—基本安全系數，1.5;K2—加工性質系數，1.1;K3—刀具鈍化系數, 1.1;K4—斷續切削系數, 1.1 則 F/=KF=1.5?1.1?1.1?1.1?2123?4239(N)

氣缸選用?100mm。當壓縮空氣單位壓力P=0.6MPa,夾緊拉桿D??25mm。

N= N>F

鉆削時 T=17.34 N?M

切向方向所受力: F1=取f?0.1

Ff=4416?0.1?441.6(N)

Ff> F1

所以,鉆削時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。

T17.34??267N ?3L65?10?(1002?252)?0.64?4416(N)

3.3 定位誤差的分析

定位元件尺寸及公差的確定。本夾具的主要定位元件為止口，而該定位元件的尺寸公差為0?0.03，而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。

3.4 夾具設計及操作的簡要說明

如前所述，在設計夾具時，為提高勞動生產率，應首先著眼于機動夾具，本道工序的鉆床夾具選用氣動夾緊方式。本工序由于是粗加工，切削力較大，為了夾緊工件，勢必要增大氣缸直徑，而這將使整個夾具過于龐大。因此，應設法降低切削力。目前采取的措施有兩個：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情況下，適當提高壓縮空氣的工作壓力（由0.5MPa增至0.6 MPa）以增加氣缸推力。結果，本夾具結構比較緊湊。

鉆床夾具的裝配圖及零件圖分別見附圖3及附圖4。

課程設計心得體會

參考文獻

1.《機床夾具設計》 第2版 肖繼德 陳寧平主編 機械工業出版社 2.《機械制造工藝及專用夾具設計指導》 孫麗媛主編 冶金工業出版社 3.《機械制造工藝學》 周昌治、楊忠鑒等 重慶大學出版社 4.《機械制造工藝設計簡明手冊》李益民 主編 機械工業出版社 5.《工藝師手冊》 楊叔子主編 機械工業出版社

6.《機床夾具設計手冊》

王光斗、王春福主編 上海科技出版社 7.《機床專用夾具設計圖冊》南京市機械研究所 主編 機械工業出版社 8.《機械原理課程設計手冊》 鄒慧君主編 機械工業出版社

9.《金屬切削手冊》第三版 上海市金屬切削技術協會 上海科學技術出版社10.《幾何量公差與檢測》第五版 甘永立 主編 上海科學技術出版社 ．《機械設計基礎》 第三版 陳立德主編 高等教育出版社 12．《工程材料》 丁仁亮主編 機械工業出版社 13．《機械制造工藝學課程設計指導書》，機械工業出版社 14．《機床夾具設計》 王啟平主編 哈工大出版社 15.《現代機械制圖》 呂素霞 何文平主編 機械工業出版社

全文總結

本文是針對如何提高填料箱蓋的加工質量以及如何縮短產品生產周期提出的基于UG的填料箱蓋的工藝規程及夾具設計。本文的重點是對填料箱蓋加工路線的確定，制定工序卡片，然后對工序4中的鉆12孔進行專用夾具設計。在本次設計中，我主要從以下方面得到了收獲：

（1）在工藝規程設計的方面，對基準面的選擇是十分重要的，正確合理的基準面對加工質量的保證，生產率的提高有很大的作用。最終經過多方面的比較最終確定零件的粗基準和精基準，在工藝路線的確定方面，我設計出了兩個不同的方案，兩個方案的不同之處在于對零件加工的順序不一樣，經過多方面的分析，我最終選擇了工藝路線方案二，并對其進行了改進。

（2）在確定工藝路線后，對工件的加工余量以及工時的確定也是十分重要的，我查閱了《工藝手冊》及《切削手冊》，對切削力進行計算，對工件的強度進行校核，最終確定零件的切削用量以及各工序的工時。

（3）在進行對工序4的加工12孔進行專業夾具設計，由于12孔中6-φ13.5，2-M10,4-M10,為平均分布，尺寸精度為自由尺寸精度要求。其設計基準為兩對稱孔中心距，由于難以使工藝基準與設計基準統一，選擇以φ65外圓面作為定位基準。在選定定位基準后，夾緊方式的選擇成了重點，考慮到夾具的體積和夾緊裝卸的方便性，所以采用氣動夾緊。最終確定夾具的結構。

第五篇：新型化工塔填料概述 天津大學傳質作業（共）

一、前言

塔器作為汽-液及液-液之間進行傳質與傳熱的重要設備，廣泛應用于煉油、石化、精細化工、化肥、農藥、醫藥、環保等行業的物系分離，涉及蒸(精)餾、吸收、解吸、汽提及萃取等化工單元操作。塔器分為板式塔和填料塔兩種。板式塔通常結構較為簡單，易于放大，造價較低；但板式塔普遍存在效率較低，壓降較高，持液量大等缺點。為了解決這種問題，填料塔應運而生，填料塔近年來發展很快，尤其是隨著各種新型填料及其它新型塔內件開發成功，應用填料塔似乎成了一種潮流。與傳統的板式塔相比，填料塔具有生產能力大、分離效率高、壓降小、操作彈性大、持液量小等優點，而且新型填料、新型塔內件的開發應用和基礎理論研究的不斷深入，使填料塔的放大效應取得了實質性的突破，填料塔在化工企業得到了很好的應用，使其與板式塔的競爭變得更為激烈。

二、適用范圍

填料塔應用范圍極廣，相對于板式塔更適用于以下工況：①傳質速率受氣膜控制的系統以及要求持液量小、停留時間短、壓降小的物系；②有腐蝕性、熱敏性、易起泡沫及粘性物料的條件；③難分離物系及產品純度要求很高的場合；④與高效液體分布器相匹配，還可適用于10：1以上的高操作彈性條件。主要應用領域有：①煉油廠常減壓塔，氣體分離塔，催化裂化吸收穩定系統、脫硫塔、烷基苯分餾塔等；②乙烯裝置汽油分離塔、乙烯／苯乙烯精餾塔的改造及其他石油化工產品的加工；③化肥行業脫硫、脫碳、再生塔、熱水飽和塔、尿素除塵塔等；④天然氣分離裝置、空氣分離裝置；⑤制藥、食品、環保、精細化工等行業。近幾年來，蒸餾裝置發展趨勢是現代填料塔逐步取代傳統填料塔，并部分取代大型板式塔，國外有專家預言，不就的將來采用規整填料將成為蒸餾操作唯一可取的途徑。

三、新型散裝填料介紹

散裝填料是具有一定幾何尺寸的顆粒體，在塔內以散堆方式堆積。近年一些新型高效散裝填料的出現以及在一些行業的成功應用，如環保行業從煙氣中除去HC1和S02等，說明散裝填料將在某些領域得到新的發展。另外，國內外最新的研究工作表明，在液液萃取、液氣比很大的吸收和高壓精餾的情況下，應用散裝填料的操作性能優于規整填料和塔盤。因此在合成氨的氣體凈化、石油化工和焦化等領域，散裝填料得到了廣泛的應用。

NJT型階梯環填料

第一代NJT型瓷質階梯環(井)和瓷質階梯環(米)填料較目前國內普遍使用的瓷質拉西環填料和瓷質矩鞍填料具有通量大、阻力小、效率高、操作范圍寬等優點。該填料早在1984年通過了原化工部科技局技術鑒定。它是一種綜合性能較好的填料，可以在化工生產中，特別是在硫酸裝置的吸收塔中推廣應用。在老廠挖潛改造中可以增加設備生產能力、降低能量消耗、提高產品質量。在新塔設計中可以提高設備生產強度，降低塔填料層的高度。

①第二代瓷階梯環填料比第一代瓷階梯環填料具有更大的比表面積、更高的空隙率和機械強度。同時減少了壁流，從而提高了干燥、吸收塔的生產強度，在對老廠挖潛改造中可提高生產能力25％左右，對新廠建設中可使填料阻力更低，能耗更低，塔設備投資更低

②第二代瓷階梯環填料比第一代瓷階梯環填料阻力更小，在結構上使氣液兩相的接觸由面變為點，接觸面不斷更新，加大了吸收推動力，使干燥水分指標和吸收率指標比第一代瓷階梯環填料更優，生產操作更穩定。

③第二代瓷階梯環填料結構設計合理，制造工藝嚴謹，耐酸度高，經使用證實其破損率小于1％，使用壽命長，還可進一步降低填料塔的填料高度，更有利于降低制造成本。

④第二代瓷階梯環填料可在更高的氣流速度下操作，自清洗能力強，霧沫夾帶更少，可延遲大修周期，保護了環境。

此種填料為硫酸工業給予了很大的幫助。Impak填料

Impak填料最初由美國Lantacskan公司提出，后經北京化工大學等單位多年研究改進。是近一個世紀填料發展的新成果。構型特點是：①環鞍結合，既有鞍型結構的良好分布性能，又有環型結構高通量的特點；②開放壁面；③扁環結構。對不同高徑比的環型填料對比研究表明：高徑比越小，傳質效率越高。Impak填料單體外形呈扁環，使填料單元立放最穩，有利于加強氣液湍動，活化內表面。Impak填料集扁、鞍、環結構于一體，采用多褶壁面，多層筋片，強化了填料的整體性能，體現了現代散裝填料構型正趨于成熟。實驗對比表明：其負荷能力與DN50mm金屬Intalox鞍環相當；在一般的氣液流率下，傳質效率比DN50mm金屬Intalox鞍環高出30以上；傳質單元壓降很低，適合于精密分離、熱敏物系和舊塔節能改造。階梯短環填料

階梯短環填料(CMR)是美國Glistch公司兼并英國傳質公司后大力推廣的一種散裝填料，與其前身階梯環相比，高徑比從原有的0.5降到0.3。這種看似簡單的幾何特性卻是CMR性能優越的關鍵。大量實驗表明，CMR的性能確實明顯優于鮑爾環和篩板塔，且可以用碳鋼、不銹鋼、非鐵合金、塑料和陶瓷制造。因此，CMR的應用很廣泛，已在近千座工業塔中得到廣泛的應用。超級扁環填料

清華大學根據國外新型填料發展的動向。創新研制了內彎弧型筋片扁環填料(QH-1型扁環填料)。其結構特點為：①采用和傳統填料不同的內彎弧型筋片結構，使填料內部的流道更為合理，提高了傳質效率，同時這種結構可提高填料的強度；②針對液液體系軸向混合嚴重的特點，采用0.2-0.3極低的高徑比，使填料在亂堆時也能體現一定程度的有序排列，從而降低了阻力降，有效抑制了兩相的非理想流動，有助于進一步提高處理能力和傳質效率；③可根據體系和生產要求，采用多種材質加工制造，且有多種規格，因而選用范圍寬，操作彈性大。實驗研究和工業應用表明，QH-1型扁環填料用于液液萃取和在大液體噴淋密度下，性能超過鮑爾環、Intalox等國外引進的新型填料，已在潤滑油精制、芳烴抽提、液化氣脫硫、合成氨廠脫碳塔和再生塔中得到成功的應用。

為進一步提高扁環填料的性能，又開發了新的撓性梅花扁環填料(QH-2型扁環填料)，不僅傳質效率高、處理能力大、阻力降小，而且質量輕、成本較低，比QH-1型又有所提高。

近年來，中國還引進和吸收了許多高效、先進的散裝填料，如金屬矩鞍環(IMTP)、改進型金屬鮑爾環(HY-PAK)、金屬階梯環、塑料矩鞍環、共軛環等，也較接近理想填料，比規整填料具有更好的自清理能力，不易堵塞。

四、新型規整填料介紹

目前規整填料種類多，形狀不同，性能各異。理想的規整填料應具備 下特點：(1)壓降小；(2)分離效率高；(3)節能，可減小塔徑；(4)液體滯流量少；(5)操作彈性大，適應性強；(6)產品提取率高。

Zupak組片式波紋填料

Zupak組片式波紋填料填料是原天津大學填料塔新技術公司近年開發出來的獲獎專利產品，目前有兩大類8種型號。Zupak填料和相應型號的Mellapak填料相比，比表面積增加了10％左右，開孔率增加了30％-40％，分離效率提高約10％，通量提高20％，壓力降降低30％左右。開發成功第一次就用在當時中國最大直徑的塔上(8400 mm)，目前正處于迅速推廣階段。

BH型高效填料

BH型高效填料是北京化工大學在對國內外各種填料進行深入細致研究的基礎上川，為滿足化工行業對超高純度產品的要求，克服普通填料表面對甘油、水等表面張力大的物系難以良好潤濕成膜的缺點，并通過對各種填料網紋構型進行深入研究、綜合比較，結合填料流體力學性能與傳質學的研究成果而研究開發出的一種新型高效填料。BH型高效填料己在我國醋酸乙烯制備、甲醇精餾、丙炔醇制備、水合脫生產等行業中大規模應用，達到了提高了產品質量，降低化學物料排放，提高這些行業的技術水平和產品競爭力的預期目標。

SM、SW、SC、SB系列新型規整填料

上海化工研究院國家高效分離塔填料及裝置技術研究推廣中心于20世紀70年代開發了SC、SB絲網波紋填料系列，80年代開發了SM系列SL板波紋填料，90年代開發了SW 系列網孔波紋填料并取得專利證書。這些填料已在國內多座塔器中應用，效果顯著。

SINOPAK填料

該填料系南京大學開發的波紋型系列無壁流規整填料，采用了專門的防壁流設計并獲得1996年國家專利。分離效率比其他普通波紋規整填料高10％-25％，其綜合性能完全達到和優于國外同類填料產品。

CHINAPAK填料

該填料系天津市博隆科技開發公司開發的規整填料專利產品，綜合了金屬孔板波紋填料和金屬矩鞍環填料各自的優點，克服了散堆填料易于淘流的缺點，工業應用獲得成功。

自分布填料和再分布填料

自分布填料是將特制的規整填料作為液體再分布器使用的，旨在改善液體分布性能的填料。其作用是將多點式或多線式液體分布狀態變成多線式或面分布狀態，以減少液體分布的端效應。這方面工作美國Glitsch公司領先一步。中國在1990年后。由天津大學研制的自分布填料在工程上得到了應用。

相對于填料層兩端氣液分布的端效應。填料層中部存在著“中效應”。再分布填料就是為了消除“中效應” 而專門設計的一種特制填料。換言之，它不僅克服了壁流現象，重要的是它能將環塔壁區的高液流量向塔心縮移，同時又將塔中心部位的高氣流量向環塔壁區擴展，因而既是液體再分布器，又是氣體再分布器，同時還起傳質作用。自分布填料和再分布填料既適用于規整填料塔，也適用于散裝填料塔。

新型復合填料

清華大學研究開發的新型復合填料是在規整填料基礎上采用交錯90。排列的水平波紋(PFG)組合而成。PFG本身是種填料，同時又起到分布器的作用，具有良好的自分布性能，分離效果比規整填料提高15％ ～20％。每米填料的理論板數比同規格的Sulzer填料高15％左右。在新型復合填料基礎上采用一定厚度的復合填料單元體作為塔板，形成分層填料塔板。其傳質效率高，填料用量少(降低填料成本)，高效低阻，性能優于一般塔板和填料，特別適用于真空精餾工況條件下的高純度分離。

五、展望

由于波紋填料的開發成功和一些基礎理論研究成果在填料塔工程放大問題上的突破，填料塔大型化帶來的放大效應問題得到了一定程度的解決，尤其是20世紀90年代，一些大通量、低壓降、高效率填料和塔內件的成功開發及應用，使填料塔分離工程技術進入了一個嶄新階段。21世紀的填料塔分離技術將向行業化、復合化、節能化、大型化方向發展。不同種類的填料組成填料復合塔，或組成填料-塔板復合塔是一種新的開發途徑。新型“分布填料” 也將在分布器的開發中占據重要地位。

參考文獻

[1] 孫東升.填料塔分離技術新進展[J].化工進展,2002,21（10）：769-772.[2] 韓聯國,杜剛,杜軍峰.填料塔技術的現狀與發展趨勢[J].中氮肥，2009(11)：32-34.[3] 高碧霞，李好管.新型規整填料及填料塔內件[J].化學工業與工程技術，2000,21(5)：18-20.[4] 周維.BH型高效板波紋填料的研究及應用[J].聚氯乙烯，2009,37（3）：35-38 [5] 李群生,田原銘,常秋連,黃強.BH 型高效填料塔技術的研究及其在化工生產中的應用[J].化工進展，2007,26：201-203.[6] 李錫源,鄧詠佳.Dg50NTJ型瓷質階梯環填料性能研究[J].2008,(2):34-37.[7] 鄧詠佳,李錫源.NTJ型瓷質階梯環填料技術的開發[J].2008,(1):1-6.