水吸收二氧化硫填料塔课程设计报告书

1、化工原理课程设计报告设计任务书（一）设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的SO2，混合3气体的处理为 2500m/h, 其中 SO2（体积分数） 8 。要求塔板排放气体中含SO2 低于 0.4 ，采用清水进行吸收。（二）操作条件常压， 20（三）填料类型选用塑料鲍尔环、瓷拉西环填料规格自选（四）设计容1、吸收塔的物料衡算2、吸收塔的工艺尺寸计算3、填料层压降的计算4、吸收塔接管尺寸的计算5、绘制吸收塔的结构图678目录··············

2、;·········· 4 ······················ 41. ················

3、83; 4 1.1 .41.2. 41.341.4············42. ················· 52.152.2··············

4、3;··· 62.3··········· 62.4···············112.5.122.6.12 .13 .13 14一、 概述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小，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，

5、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。二、 设计方案的确定( 一 )操作条件的确定11 吸收剂的选择因为用水作吸收剂，同时SO2 不作为产品，故采用纯溶剂。12 装置流程的确定用水吸收 SO2 属于中等溶解度的吸收过程， 故为提高传质效率，选择用逆流吸收流程。13 填料的类型与选择用不吸收 SO2 的过程，操作温度低，但操作压力高，因为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中， 塑料鲍尔环填料的综合性能较好。 鲍尔环填料是对拉西环的改进，鲍尔环由于环壁开孔， 大

6、大提高了环空间及环表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。14 操作温度与压力的确定20 ，常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算2 1 基础物性数据液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据查得， 293K时水的有关物性数据如下：密度 =998.2kg/m粘度 L=0.001 Pa· s=3.6kg/(m · h)表面力 L=72.6dyn/cm=940896kg/h 3SO 2 在水中的扩散系数为-5 2-6 2DL =1.47 ×10 m/s=5.29×1

7、0 m/h气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为Mvm=yi Mi=0.08 ×440.92 ×29=31.8vmPMvm 101.3 31.8 1.322-3混合气体的平均密度 =kg mRT 8.314 293混合气体粘度近似取空气粘度，手册20空气粘度为 V=1.81 ×10-5 Pa·s=0.065kg/(m ? h)查手册得 SO2在空气中的扩散系数为D V=0.108cm2/s=0.039m 2/h由手册查得 20时 SO2在水中的亨利系数E=3550kPa相平衡常数为 m=E355035.04P101.3溶解度系数为 H=l0.0156kml

8、o kPa.m3E.Ms2.2 物料衡算进塔气相摩尔比为y1= 0.08出塔气相摩尔比为y2=0.004进塔惰性气相流量为V=2500 273 (1 0.08) 95.67kmol / h 22.4 293该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式（ L）y1y2计算，即（ Vminy / mx21对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0（ L）y1y20.08 0.00433.29（miny1 / mx20.08 / 35.040V取操作液气比为L/V=1.4L/V=1.4 × 33.29=46.61L=46.61×95.67=4459.18kmol/hV(

9、y1-y2)=L(x -x2)1x1= 95.67(0.080.004)1.63 10 34459.182.3 填料塔的工艺尺寸计算塔径计算采用 Eckert 通用关联图计算泛点气速气相质量流量为 WV=2500×1.322=3305kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算即 WL=4459.18×18.02=80354.42kg/hEckert 通用关联图横坐标为WLV0.580354.42 1.322)0.50.885(L)3305(WV998.2查埃克特通用关联图得uF F?V?0 .20.025gLL查表（散装填料泛点填料因子平均值）得F140m 10.025gL

10、0.2269.81998.2msuF0.2140 11.3220.21.149 /FVL1取 u=0.7u F=0.7 ×1.149=0.8046m/s4VS42500 / 36001.048m由 D3.140.8046u圆整塔径，取 D=1.1m泛点率校核 u= 2500/ 36000.7311m/s0.7851.12u0.7311100 =63.63 ( 在允许围 )uF1.149填料规格校核： D110044 10d25液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为（ LW）min=0.08m3/m·h查塑料 ( 聚乙烯）鲍尔环（ * ）特性数据表得：型号为 DN50的鲍尔环的比

11、表面积a t =92.7 m 2/m3Umin=(L W) min at =0.08×92.7=7.416m3/m2·hU=80354.42/ 998.284.77 U min0.7851.12经校核可知，塔径D=1100mm合理填料层高度计算y1 =mx1=35.04 ×0.00163=0.0571Y2 =mX2=0脱因系数为 S= mV35.0495.670.752L4459.18气相总传质单元数OG1 ln 1Sy1y2SN =Sy2y21=1(10.752)0.0800.7521ln1.6310 30.7520=10.319气相总传质单元高度采用修正的恩田

12、关联式计算aw0.750.10.050.21 exp1.45cU LU L2 atU L2atat LL L atL atLL查常见材质的临界表面力值表得c=33dyn/cm=427680kg/h2液体质量通量为U L80354.4284600.461kg/(m2? h)0.7851.120.750.10 .0520 .2aw21 exp1.4542768084600.46184600.46 92.784600.461at94089692.7 3.6998.22 1.27 108998.2 94089692.7=0.6467吸收系数由下式计算0.71/ 3K GU VVat DV0.237V

13、DVRTat V质量通量为U V25001.322. kg/ m2?h0.7851.123479 53479.30.71/ 30.039KG 0.2370.06592.792.70.0651.3220.0398.314293= 0.237×85.71 ×1.08 ×0.0015= 0.0325kmol/(m 3·h·kPa)吸收系数由下式计算U L2 / 31/ 21/ 3K LLL g0.0095L D LaW LL84600.462/ 31/ 21.271081/3K L 0.00953.63.60.6467 92.7 3.6998.2 5

14、.29 10 6998.2=3.236m/hK G aK G aW1.1查常见填料的形状系数表得1.451.1K G aK G aW0.03250.646792.71.451.12.932kmol /(m3 ? h ? kPa)K L aK L aW0.43.236 0.6467 92.7 1.450.4225.08 / hu/u F=63.63 >50u1.4K G a19.50.5K G auFu2.2K L a12.60.5K L auF得KGa19.50.6363 0.51.4kmol m3?h?kPa2.932 4.642/得 KL a12.60.6363 0.5 2.2225

15、.08 232.38/ hK G a1112.036kmol / m3 ? h ? kPa111K GHK L a4.6420.0156232.38OGVV95.670.488mH =K Y aK G aP2.036 101.3 0.7851.12Z=HOGNOG=0.488 ×10.319=5.03m得 Z=1.3 ×5.03=6.539取填料层高度为Z=6.6m查塑料鲍尔环高度推荐值表对于阶梯环填料h5 10， h max6mD取 h/D=8则 h=8×1100=8800mm计算得填料层高度为66000mm，故不需分段2.4 填料层压降计算散装填料的压降值可由

16、埃克特通用关联图计算。计算时，先0。5根据气液负荷及有关物性数据，求出横坐标WLV值。WVL再根据操作空塔气速U 用有关物性数据，求出纵坐标2uP?V?L0.2 值。通过作图得出交点，读出过交点的等压gL线数值，即得出每米填料层压降值。用埃克特通用关联图计算压降时，所需填料因子与液体喷淋点密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷淋密度无关的压降填料因子平均值。埃克特通用关联图横坐标为0。5W LV=0.885WVL查散装填料压降填料因子平均值表得P 125m 1查通用关联图得： P/Z=190.45Pa/m填料层压降为 P=190.45×6.6=1256.97Pa查此图时，一定要

17、看好，最好用两个直角板找到横坐标和纵坐标的交点，在估计出合理的等压线数值。2.5 吸收塔接管尺寸计算一般管道为圆形， d 为径，水流速为 0.5 3m/s常压下气体流速 10 30m/s则气体进口直径4V42500172mmd13.143600u30气体出口直径 d 2=d1=172mm喷液进口直径4V4 80354 .42 / 998.2d33.143600239mmu0.5喷液出口直径 d 4=d3=240mm排液口直径 d 5=d3/2=120mm2.6 附属设备（1）本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分面器，且填料层不高，可不设液体再分布器。（2）塔径及液体负荷不大，可采用较简单

18、的栅板型支承板及压板。三、评价设计中问题的评价：1、对于吸收塔基本尺寸的确定以及数据来源，物性参数，合适取值围的确定要按具体的实际设计情况来定。2、对于吸收塔填料装置的材料属性， 以及经济效益要综合考虑工艺的可能性又要满足实际操作标准。3、对于吸收塔的温度的确定， 由吸收的平衡关系可知， 温度降低可增加溶质组分的溶解度，对于压力的确定，选择常压，减少工作设备的负荷。设计体会刚拿到任务说明书时，一脸茫然，大家都是第一次接触到这个陌生的东西，面对大量繁琐的计算，我的头都大了，其中我得了一个很不合理的数据，经过反复查找，才发现前面有个小数点弄错了，我深深体会到了科学需要的严谨性。在设计课程报告时，要输入大量的公式，我自学了一点公式编辑器的知识，感觉它非常有用，今后有时间还得好好学学。我会好好对待以后的每一次设计，让老师满意。希望老师对我这次的表现认可。四、参考文献1、化学工程手册编辑委员会，化学工程手册气液传质设备2、贾绍义，紫诚敬化工原理课程设计天津大学，20023、乃鸿等现代填料塔技术指南天津，19984、徐崇嗣等塔