水吸收二氧化硫填料塔课程设计

1、水吸收二氧化硫填料塔课程设 计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,混合气体的处理为2500m3/h,其中SO2 （体积分数）8%。要求塔板排放气体中含SC2低于0.4%,采用清水进行吸收。（二）操作条件常压，20c（三）填料类型选用塑料鲍尔环、陶瓷拉西环填料规格自选（四）设计内容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绘制吸收塔的结构图6、 对设计过程的评述和有关问题的讨论7、 参考文献8、 附表目录一、概述 4二、计算过程41 .操作条件的确定411吸收剂的选择.412装置流程

2、的确定 .41.3填料的类型与选择 414操作温度与压力的确定 42 .有关的工艺计算 521基础物性数据52.2 物料衡算623填料塔的工艺尺寸的计算 624填料层降压计算 112.5 吸收塔接管尺寸的计算.122.6 附属设备.12三、评价 .1314四、参考文献.13五、附表 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，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，

3、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1. 1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。1. 2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。1. 3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，大大提高了 环内空间及环内表面的利用率，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%

4、左右。1. 4操作温度与压力的确定20C,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 p =998.2kg/m 粘度 l=0.001 Pa s=3.6kg/(m h)3表面张力 6 L=72.6dyn/cm=940896kg/h 3SO2在水中的扩散系数为 DL =1.47 乂 10-5m/s=5.29 乂 10-6m2/h气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为Mm=Z2yiM=0.08 X44+0.92 X 29=31.8混合气体的平均密度p vm-PMvm 1013 31

5、.8RT 8.314 293=1.322kg m-3混合气体粘度近似取空气粘度，手册20 C空气粘度为以 v=1.81 x 10-5Pa s=0.065kg/(m ?h)查手册得SO2在空气中的扩散系数为Dv=0.108cm2/s=0.039m2/h由手册查得20c日t SO在水中的亨利系数E=3550kPa相平衡常数为m=E3550 =35.04P 101.3溶解度系数为H=EMT0.0156kmlo kPa.m3182.2 物料衡算进塔气相摩尔比为yi= 0.08出塔气相摩尔比为y2=0.004进塔惰性气相流量为丫=至0 273（1 一 0.08） =95.67kmol/h22.4 293

6、该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即（V）miny1 / m - x2对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为 X2=0= 33.29y1 - y20.08 -0.004y1 / m - X2 - 0.08/35.04-0取操作液气比为 L/V=1.4L/V=1.4 X 33.29=46.61L=46.61x 95.67=4459.18kmol/hV（y1-y 2）=l（x 1-x 2）.95.67 （0.08 -0.004）3 Xi=1.63 104459.182.3 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W=2500X 1.32

7、2=3305kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算即 W=4459.18Xl8.02=80354.42kg/hEckert通用关联图横坐标为 熬之产等网襄产=0.885W pL 3305998.2查埃克特通用关联图得 也匚及二0.025 g :L查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 a=140mUf0.025g 以二 0.226 9.81 998.2f ：2 一 ： 140 1 1.322 10.2= 1.149m/s取 u=0.7uf=0.7 乂 1.149=0.8046m/sD _ 4Vs _ 4X2500/3600一 ; 二u 一 ； 3.14 0.8046=1.048m圆整塔径，取

8、D=1.1m泛点率校核 u= 2500/ 3600 = 0.7311m/s0.785 1.12上=3父100 % =63.63% （在允许范围内）uF 1.149填料规格校核：D = 1100 = 44 10 d 25液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为3（LW min=0.08m/m - h查塑料（聚乙烯）鲍尔环（*）特性数据表得：型号为DN50的鲍尔环的比表面积at=92.7 m2/m3Umin=(LW)minat=0.08 X92.7=7.416m3/m2 - hU=8035442/998.20.785 112= 84.77 Um.经校核可知,塔径D=1100mm理填料层高度计算y ：=m

9、x=35.04 X 0.00163=0.0571Y 2=mX=0脱因系数为S啜35.04 95.67二 0.7524459.18气相总传质单元数1y1 - y2NoG=ln |(1-S)y| + S1-S ： V2 f -10.08-0In (1 -0.752), 0.7521 -0.7521.63 10屋 0= 10.319气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算0.75atPLat ；aw /c At-仃c二1expJ1.45!0.1U2&。05U2R%at0.2查常见材质的临界表面张力值表得2O c=33dyn/cm=427680kg/h液体质量通量为80354.422U L 二 0

10、785 2 =84600.461kg/(m *h)427680平5/846004610T 84600462 M927 ；1 -exp 1.45| ! !9o1940896J 1927M36)99822 父1.27父108 J.0528460046129982 940896 9270.2=0.6467吸收系数由下式计算Kg = 0.2370.71/3aat DV !J k j质量通量为U鬻ESkg/mF0.71/33 3479.3、(0.065、/92.7父 0.039、Kg=0.237mi i i i192.7m0.065J50%1.4* iU!KG a = 1+9.5 -0.5KGauF1,

11、一 （u2.21KL a= 1+2.6 -0.5KLa一曲 L得 KGa = 1+9.5煞（0.63630.5；4L2.932= 4.64*mo/（m3，h*kPa）得 KL a = 1 + 26 （0.6363 0.5 尸入 22508= 23238/h11QKGa = = 2.036kmol/ m h kPaG 1111+ +K HK a 4.642 0.0156 232.38 GLHOgvKYa1VKGaP1195.672.036 101.3 0.785 1.12=0.488mZ=HOGNdg=0.488 X 10.319=5.03m得 Z =1.3 X 5.03=6.539取填料层高度

12、为Z =6.6m查塑料鲍尔环高度推荐值表对于阶梯环填料 = 510, h max 6m取 h/D=8贝U h=8x 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埃克特通用关联图计算。计算时，先根据气液负荷及有关物性数据，求出横坐标 W 区值。WV / L再根据操作空塔气速U用有关物性数据，求出纵坐标里吧旦值。通过作图得出交点，读出过交点的等压 g：L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

13、为 0。5W 三二0.885Wv ：L查散装填料压降填料因子平均值表得p =125m查通用关联图得： P/Z=190.45Pa/m填料层压降为 P=190.45X6.6=1256.97Pa查此图时，一定要看好，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般管道为圆形，d为内径，水流速为0.53m/s常压下气体流速1030m/s则气体进口直径d，传后装-172mm 排液口直径 d5=d/2=120mm气体出口直径d 2二d1二172mm喷液进口直径da80354.42/998.23.14 3600 0.5:239 mm喷液出口直径d 4=d3=

14、240mm2.6 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 适取值范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

15、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，化学工程手册一一气液传质设备2、贾绍义，紫诚敬化工原理课程设计天津大学出版社，20023、刘乃鸿等现代填料塔技术指南天津，中国石化出版社19984、徐崇嗣等塔填料产品及技术手册北京，化学工业出版社19955、姚玉英化工原理，下册天津大学出版社1999五，附表解吸的操作蛀和景小液气比埃克特通用