有害气体控制工程课程设计模板

1、华蛀#力*芳科技学院课程设计报告（2011- 2012年度第2 学期）名 称：有害气体控制工程课程设计题目填料塔脱硫系统院系：动力工程系班级：环工09K1学 号：091905010125学生姓名：张旭指导教师：吕建燚设计周数：1成 绩：日期： 2012年 6月29日第一章 课程设计说明书 31.1设计目的 3 .1.2设计任务 31.3设计资料31.4设计要求 41.5填料塔结构图4，第二章课程设计计算书42.1 塔径的计算42.2塔高的计算52.3压降的计.算7第三章总结8第四章参考文献8.附录 脱硫工艺流程图 10第一章 课程设计说明书1.1 设计目的：通过有害气体控制工程课程设计，进一步

2、消化和巩固本门课程所学内容，并使所学的 知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行气态污染物工程设计的初步能力。通过设计， 了解气态污染物工程设计的内容、方法和步骤，培养学生确定气态污染物控制系统的设计 方案、设计计算、工程制图、使用技术资料、编写设计说明书等能力。1.2 设计任务：某燃煤电厂需对产生的烟气进行脱硫，以满足环境保护要求，要求设计的净化系统效 果要好，操作方便，投资省，并且达到要求之排放标准。1.3 设计资料 ：1.3.1 工艺流程：采用填料塔设计1.3.2 烟气参数：烟气流量：2 X 106m3/h=555.6 m3 / s .烟气成分：SO2浓度5000mg/m 3 烟气平均分

3、子量： 30.5 烟气温度： 150C 烟气压力： 1.01X 105Pa气膜传质分系数 kG=1.89X 10-5 kmol/m 2.s.kPa1.3.3 吸收液参数：采用5%(wt%)氢氧化钠水溶液，并假定NaOH与SO2发生极快不可逆反应。吸收塔 进口液相吸收质浓度为 0。pL=1OOOkg/ m ,液相粘度 u=0.903mPa.sM L =18kg/kmol （平均分子量）液膜传质分系数 kL=3.54X 10-4m/s1.3.4 操作参数：泛点率： 85%液气比 L/G=4L/ m 3 吸收反应温度： 60C1.3.5 气象资料：气温 25C ,1atm1.3.6 填料性能：50m

4、m 金属环鞍填料(乱堆)填料比表面积c:75m2/ m3填料因子：110/m单位体积填料层所提供的有效接触面积a=60.75 m2/ m31.4设计要求：要求脱硫效率99.9%，计算出填料层压降。画出填料塔的结构图，标出参数(包括填料塔高度、直径)。要求独立完成，每人编写一份设计报告。1.5填料塔结构图2.1塔径的计算塔径经常按下式计算:式中气体体积流量由设计任务给出，即2X 106m3/h;是、由上式可见，计算塔径的核心问题是确定空塔气速 u。(1) 空塔气速的确定采用泛点气速法计算孔塔气速。泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为

5、泛点率。泛点率的选择主要考虑填料塔的操作压力和物系的发泡程度两方面的因素。设计中，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率；对于减压操作的塔，应取较低的泛点率；对易起泡沫的物系，泛点率应取低限值；而无泡沫的物系，可取较高的泛点率。泛点气速可用经验方程式计算，亦可用关联图求取。计算时，先由气液相负荷及有关物性数据求出横坐标的值，然后作垂线与相应的泛点线相交，再通过交点作水平线与纵坐标相交，求出纵坐标值。此时所对应的u即为泛点气速uF。用埃克特通用关联图计算泛点气速时，所需的填料因子为液泛时的湿填料因子，称为泛点填料因子，以F表示。泛点填料因子F与液体喷淋密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷淋密

6、度无关的泛点 填料因于平均值。(2) 用埃克特(Eckert)通用关联图计算泛点气速Uf气体密度：V =27330.5=0.89kg/m 3273 15022.4气相质量流量为： Wv VsX v=2 X 106x 0.88=1.76X 106 kg/h液体质量流量： Wl = Wv X 4X 1000=8 X 106kg/h ;L=4 X 2 X 106L/hEckert通用关联图的横坐标为：0.5 6 0.5wLv 8 100.89-=6=0.14wvl 1.76 1061000查图得：2纵坐标为 -f Ul.2=0.12；填料因子110m 1，水的黏度 L0.903mPa?s；g l所以

7、 Uf为：uF 0.12g 0L23.5 m/sF v 0.2(3) 确定操作气速u:本次设计取 u 0.85Uf 0.85 3.52.98m/s计算塔径D并圆整：D= _4_555.6 =15.41m ;按塔径系列标准进行圆整，得D=1600mm.3.14 2.982.2填料层高度的计算1、塔混合气体中各组分的量:烟气浓度=W1.76 10 =57704.9 kmol/hM 30.550006so2 摩尔浓度=2 106 156kmol/h64惰性气体气相摩尔流量：vB 57704.9-15657548.9kmol/hPa1 0.273 KPaPa2 0.000273 KPa2、混合气进出塔

8、组成进塔气相摩尔比：156-3%2.7 10357704.9出塔气相摩尔比：y22.7 10-31-0.999 =2.7 10-63.吸收剂的用量:本设计给定的液气比为:L 4L m3 ；G烟气流量为：2106m3/h因此吸收剂的用量 Ls=4 X 2X 106L/h=8 X 103mh=8X 106 kg/h4.液相总浓度Ct : Ct =mMVvMv31000kg/m318kg / kmol355.6kmol / m =1000.8kg/m5. 活性组分B （氢氧化钠）浓度Cb2 :3350 043cB2 = Ct 5%=1000.8kg/m5%50.04 kg/m1.25kmol / m

9、G6. 气相摩尔流量与液相摩尔流量：LG 惰 G 总 1 - y 1 y1LL42.7 100.2497. 用活性组分B吸收时，物料衡算方程式为:P PaPa2沽 CbCB1G 巴比Pb CtPPP1 _L2CZCby2b cTCB1 ；代入已知数据得：cB 1.25 0.275Pa用此关系可求出塔底处 cB1 1.250.275 0.2731.175Kmol/m3计算一下塔顶和塔底的临界浓度：令DaDb则在塔顶：Ckp2bpA2 2.9 10 Kmol / mDek1在塔底：Ckp10.029Kmol /m3由此可见，无论是塔顶还是塔底，活性组分B的浓度都超过了临界浓度，化学反应仅发生在界面

10、上，因此可以认为全塔内由气膜控制。传质速率方程为：Na kGa Pa所以填料层高度为:Pa1 dp aP Pa2 kGapA其中GVb57548.9 420.080kmol /m sS23.14 163600所以hGpA1dPA0.0800.27315Ln Pa4.7m.0002731.89 1060.75P PA2kGapA1012.3填料层降压计算在Eckert通用关联图中查得P/Z 1509.81 pa/m即为单位压降。采用Eckert通用关联图计算填料层降压0.5横坐标为：Wlv=0.14WvL纵坐标为：2 uG 02Ul =U 13gL因此，填料层压降P 150 9.81 10 3

11、4.7 6.92Kpa第三章 总结经过了一周时间的课程设计，现在终于完成了这次的课程设计要求，有了一点的心 得。在上学期，我们学习了有害气体控制工程这一课程， 有害气体控制工程是 环境工程专业的一门重要的专业基础课，它的内容是讲述大气污染状况及其危害、净 化气态污染物的方法、有害气体的吸收、吸附和催化转化的控制和治理，包括各种方 法的原理、治理途径和工艺，并讲述了有关的设计计算。这次我的课程设计题目是填料脱硫塔的设计。 填料塔是以塔内装有大量的填料为相 接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造 等优点。通过这次的课程设计，让我从中体会到很多。课程设计是我们在校大学生必须经过 的一个过程，通过课程设计的锻炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚实的基础！ 为此，我感觉能圆满完成这次课程设计任务，给我带来了很大的信心，让我对自己的