SO2填料吸收塔课程设计说明书

1、SO2填料吸收塔课程设计专业班级：化工0803班姓名：谭良骁学号：U200810378指导老师：朱康玲目录一·目的和要求二·设计任务三·设计方案1. 吸收剂的选择2. 塔内气液流向的选择3. 吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）4. 填料的选择四·工艺计算1. 物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度2. 塔径计算3. 填料层高度计算4. 填料层压降计算5. 填料吸收塔的主要附属构件简要设计 6. 动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸收剂）五·设备零部件管口的设计计算及选型六·填料塔工艺数据表填料塔结构数据表物性数据表七·对本设

2、计的讨论八·主要符号说明九·参考文献一·目的和要求1进行查阅专业资料、筛选整理数据及化工设计的基本训练；2进行过程计算及主要设备的工艺设计计算，独立完成吸收单元的设计；用简洁的文字和图表清晰地表达自己的设计思想和计算结果；3.建立和培养工程技术观点；4.初步具备从事化工工程设计的能力,掌握化工设计的基本程序和方法 。5.独立完成课程设计任务。二·设计任务1.题目：SO2填料吸收塔2 生产能力：SO2炉气的处理能力为1500 m³/h（1atm,30时的体积）3 炉气组成：原料气中含SO2为9%（v）,其余为空气4 操作条件： P=1atm(绝压

3、） t=30 5 操作方式：连续操作6 炉气中SO2的回收率为95三·设计方案1. 吸收剂的选择 用水做吸收剂。水对SO2有较大的溶解度，有较好的化学稳定性，有较低的粘度，廉价、易得、无毒、不易燃烧2. 塔内气液流向的选择 在填料塔中，SO2从填料塔塔底进入，清水从塔顶由液体喷淋装置均匀淋下。3. 吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明） 二氧化硫炉气经由风机从塔底鼓入填料塔中，与由离心泵送至塔顶的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的尾气由塔顶排除，吸收了SO2的废水由填料塔的下端流出。4. 填料的选择 可选择（直径）25mm塑料鲍尔环填料(乱堆)。特性数据如下：比表面积 :

4、209 m²/m³空隙率 ：0.90 m³/m³填料因子 ：170 四·工艺计算1. 物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度 30，二氧化硫溶于水的亨利系数对稀溶液，有相平衡常数进塔气相二氧化硫含量：出塔气相二氧化硫含量：用清水吸收，进塔液相二氧化硫含量：二氧化硫炉气流量：最小液气比：取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：2. 塔径计算炉气的平均摩尔质量为：混合气体的密度 气相质量流量：液相质量流量：从“填料塔泛点和压降的通用关联图”的横坐标1.3734处引垂直线与乱堆填料泛点线相交，由此交点的纵坐标读得30水的粘度，对于水25

5、mm的瓷质鲍尔环，填料因子=170设计气速取泛点气速的70%，则设计气速气体的体积流量所需塔径m圆整D=1m泛点率校核：填料规格校核： 故填料塔直径选用合理。3. 填料层高度计算对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。30时，空气和水的物性常数如下：空气：水：传质单元数计算：传质单元数，将相平衡关系与操作线方程式代入上式然后直接积分。积分结果可整理为，式中称为解吸因数。传质单元高度计算：关于填料的润湿表面，恩田等人提出如下关联式，查表得，聚乙烯临界表面张力。填料的比表面积，表面张力。液体通过空塔截面的质量流速恩田等关联了大量液相和气相传质数据

6、，分别提出液、气两相传质系数的经验关联式如下：（1） 液相传质系数求:（2） 气相传质系数,求：又4. 填料层压降计算在塔径计算中设计气速设计气速下在“填料塔泛点和压降的通用关联图”中，纵坐标为0.0068589，横坐标为的点落在的等压线上，即此时每米填料层压降为270Pa。填料层压降为：5. 填料吸收塔的主要附属构件简要设计 液体分布器:由于液体负荷较大，故考虑采用溢流槽式分布器，三角形堰口。分布点密度计算：为了使液体初始分布均匀，原则上应增加单位面积上的喷淋点数。但是，由于结构的限制，不可能将喷淋点设计得很多。根据Eckert建议，当时，喷淋密度为，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋点密度为。

7、则布液点数为：布液计算：由三角形堰溢流式分布器的送液能力计算公式：VL=2.36··tanh2.5【化工原理课程设计，大连理工出版社，1994.】VL为液体流量，; 流量系数，取0.6；三角形堰夹角之半，度，h为堰液头高度，m。此处取=30°，则液体再分布器塔高度没有远远大于塔径，可不选用液体在分布器。填料支撑装置常用的支撑板有栅板和各种具有升气管结构的支撑板。这里可选用栅板。塔径较大时，宜用分块式栅板。塔径D=900-1200mm时，栅板由三块组成。除沫装置常见的有折板除沫器，丝网除沫器，旋流板除沫器。可选用丝网除沫器。6. 动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸

8、收剂）1. 管路总长度估计：估计管路长度l=70m，局部阻力损失当量长度le=10m；2. 输送吸收剂管路所需压头H估算H=（Z2-Z1）+ + +Hf由于塔总体高度约6.5m，故取Z=6.5m；操作压力为大气压，故P=0；由于,进入阻力平方区。按新的无缝钢管计算，取表面粗糙度=0.15，d=150mm；/d=0.001，查得摩擦系数=0.0195则H=6.5+0.763=7.3m；吸收剂为清水，可选用清水泵，有，H=7.3m 五·设备零部件管口的设计计算及选型气体和液体的进出口装置（1）气体和液体的进出口直径的计算由公式 Vs 为流体的体积流量，u 为适宜的流体流速，m/s .常压

9、气体进出口管气速可取1020m/s；液体进出口速度可取0.81.5m/s（必要时可加大）。选气体流速为15m/s,由Vs=1500/3600=0.4167代入上公式得d=0.188m，圆整到d=200mm。此时气体流速为13.27m/s。选液体流速为1.2m/s，由Vs=74074.363/(3600×1000）=0.02058代入上公式得 d=0.148m,圆整之后液体进出口管径为d=150mm。此时液体流速为1.165m/s。（2）塔附属高度： 塔上部空间，考虑到让气流携带的液滴从气相分离及液体分布器的安装，塔上部空间取1.5m。 塔下部空间，考虑一个合适的液相停留时间及进气接管

10、的安装，塔底所需高度可取为1.5m。六·对本设计的讨论通过做此次课程设计，对填料塔的设计过程有了基本的了解，同时对填料塔的内部结构有了更深入的了解。使得知识更加贴切实际，能够学以致用，实际的运用我们所学的知识把它们变为实物，对我们的能力也有的很大的提高。不过对于更细节的设计，例如法兰连接及管口的设计仍不是很清楚，这些仍是需要进一步学习的地方。七·主要符号说明符号意义单位1A解吸因数a填料比表面积m2/m3aw填料润湿面积m2/m3CM溶液的总浓度Kmol/ m3D填料塔直径mDG气相扩散系数m2·sDL液相扩散系数m2·sd液体分布器主管直径md1液体分

11、布器直列排管直径mdG气相进出口管径mdL液相进出口管径mdp填料直径mG气相摩尔流速kmol/ m2·sGm气相摩尔流量kmol/sGL液相质量流速kg/m2·sGv气相质量流速kg/m2·sg重力加速度m/s2H塔身高度mHe理论填料层高度mHe填料层实际高度mHOG传质单元高度mkG以分压表示推动力的气相传质系数kmol/( m2·s·kPa)kL以浓度差表示推动力的液相传质系数m/skx以摩尔分数差表示推动力的液相传质系数kmol/ m2·sky以摩尔分数差表示推动力的气相传质系数kmol/ m2·sKya容积总传质系数kmol/ m3·sL液相摩尔流率kmol/ m2·sLm液相摩尔流量kmol/ sm相平衡常数Ms吸收剂摩尔质量kg/kmolNOG传质单元数p大气压kPaP总压降kPaPm单位压降kPaR理想气体常数kJ/kmol·KT绝对温度Kt液体分布器液体分布器直列排管间距tmu流体流速m/suf泛点气速m/sVL液相体积流量m3/sVG气相体积流量m3/sWG气相质量流量kg/sWL液相质量流量kg/sx液相中溶质摩尔分数y气相中溶质摩尔分数回收率填料空隙率m3/m