气液相反应器设计——喷雾塔吸收三氧化硫

1、摘要:在目前，大气污染已经变成了一个全球性的问题，主要有温室效应、臭氧层破坏和酸雨。大气污染对人体的舒适、健康的危害包括对人体的正常生活和生理的影响。本次课程设计的题目是某一有色金属冶炼厂熔炼炉排放的烟气中含有烟尘、S02、SO3等污染物，已设置电除尘除去烟尘后，拟回收其中的S02,除尘后的烟气 量为Q, 烟气温度为280? C,烟气中除SO2外，还有SO3、出0、02、N2及少量烟尘， 试设计一喷雾塔，采用30%的稀硫酸去除SO3及烟尘，同时使烟气温度降至68? C。计算喷雾塔的物料衡算及能量衡算，并计算其各局部的尺寸；其中初步 设计要求绘制喷雾塔结构图一张，设计深度为一般初步设计深度。关键

2、词：喷淋塔、三氧化硫In the prese nt. Air polluti on has bee n became a global problem, in cludi ng the gree nhouse effect, the ozone depletion and acid rain. Air pollution effect human comfortable, healthy and in clude the no rmal life and physiological. This course desig n topic is a non-ferrous metal smelt

3、ing plant emissions of ausmelt smelting furnace smoke contains soot, SO2 and SO3 pollutants, etc, after the smoke has set to remove dust removal, to reclaim SO2, after the smoke dedusting gas for Q, flue gas temperature for 280 ? C, in addition to the SO2 flue gas,and have SO3, H2O, O2, a small amou

4、nt of N2 smoke, so try to design a spray tower, using 30% of the thin sulfuric acid low SO3 and dust removal, At the same time ,flue gas temperature down to 68? C. Calculation ofmaterial balance spray tower, and energy balance calculations, and calculation of its parts size, Preliminary design requi

5、rement of drawing a spray tower structure, Design depth is general prelim inary desig n depth.前言四.五、六、七、八、九、十、设计参数喷雾塔结构和特点 工作原理 物料衡算热量衡算塔的计算结论收获体会9致谢 10参考文献10大气是人类赖以生存和开展的必不可少的环境要素之一。然而人口的增多，人类活动的频繁，自然因素影响使大气污染严重，保护大气环境是我们刻不容缓的义务。人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成。自然环境是人类生产生活所必需的自然条件和自然资源的总和，社会环境是人类物质文明和精神文明开展的标

6、志，社会环境的质量对人类生活和工作以及对社会的进步都有极大的影响。大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气，呈现出足够浓度， 到达了足够时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或而危害了环境的现象。而有色金属冶炼厂熔炼炉 排放的烟气中含有烟尘、S02、S03等污染物，S的排放是造成酸雨 的主要原因，因此烟气脱硫技术是控制酸雨危害的最为有效的手段之一。本次课程设计采用采用30%的稀硫酸去除S03及烟尘，再将二氧化硫转变成三氧化硫， 再而转变成硫酸以降低S排放。、设计参数炉气组成列于下表:成分SO2SO3H2OO2N2体积7含尘 <0.2 g/Nm3炉气压力：-1000 P

7、a 当地大气压：81.06 kPa总硫去除率：2%近塔烟气流量：42000 Nm 3/h近塔烟气温度：280 C出塔烟气温度：68 C二、喷雾塔结构和特点结构包括塔体、气体分布器、雾化器、液体在分布器及自控仪表元器件等。本塔特点：1 不用填料及气液交换塔盘，系统阻力小，降低了风机功率，节约能耗；2 采用雾化器，雾化喷嘴将液体完全雾化，气液交换面积大，吸收、净化充分；3因无填料免去了填料堵塞烦恼，省去了更换填料及维护的费用。同时也减轻了塔体 的重量，使安装及根底变得简单化，节约了投资。4在塔内增加液体再分布器，防止了塔内的“干锥体即塔中心空现象，使吸收更充 分。三、工作原理气液喷雾塔可作为气体吸

8、收时需要进行除尘或吸收过程中液相内生成的场合，同时也可以降低气体温度。烟气从塔的下部进入，30%硫酸从塔顶向下喷淋，此时烟气经过硫酸喷淋， 其中的三氧化硫被硫酸吸收，同时也使烟尘与气体脱离，烟气由塔顶出去，硫酸和烟尘由塔底流出。主要反映式：SO3+H 20 H2SO4四、物料衡算进气温度：280 C出气温度：68 C炉气成分：一善兰=153.75kmo1/h = 9840kg/h42000 X 0.10%22.442000 X 0.5%O3 = l+88kino/h = 150,+kg/h聞=159.38kmol/h =5100.16kfi/h42000 X 76.5%22.4祐=1434.3

9、8Amo/h = 40162,64/iH2O =42000 X 6,7%ki= 125,63kmo/i = 22613/A一硫平衡SO3+SO2由于流的总去除率为 2%,X余下的SO2 X二水平衡1. 出塔气体中的换水量 出塔气体温度为68 C2E68 41749.39-3J1云f=643154kmol/h = 1157&力2炬门入塔炉气带水量为 反响水 so3th2oh2so1.882.3.'81.Oo 2 0b5xy8018981.8R X 1Rx = = QA23kmol/h = 7.614kfl/Al .BR X 98y = 一一 = 23Q3kmol/n = 2253

10、伽用4.蒸发水蒸发水=出水带入水+反响水+ 7.614=93kg/h三淋洒酸量设频临温度为50 °C 33 Q=42000Nm 3/hL/42000=7.5L=315000L=315m 3查表得50 C 3所以 L=315 X 1197.8=377307kg/h四出塔酸量377307-93+225.694=3682kg/h五物料平衡表收入支出工程名称数量kg/h比例%工程名称数量kg/h比例%SO 29840SO-300门:：6N?120H20H现377307h2so43682合计100合计4348100五、热量衡算(一) 带入热Q入1. 炉气温度为 280 C ,25280C热容量

11、 Cp:502 = 44A22l/(mol K)SO2 = 153.75 X 44.122 X (28(1 - 25) = 172985e.I63/r/h 同理可求得：503 = 6047 K) SO3 = 28fi45,49BAr/tO2 = 30.413 J/(moi K)= 1 236245,31N2 = 29,406f(mol /Q= 10755741.H2O = 34.2H3 /(mol K) Ufl = 109lU38.367y/h 合计：Qi kJ/h2. 三氧化硫转化为硫酸的生成热Q2SO3 (g)十"凶T地£0他)+ 124的昭O仙円和血 + 50T5CJ

12、/S网 H250i(10Q%lH2S04(30%) +92110 J/molQ2X (124892 + 50158 +3. 喷洒硫酸带入的热量 Q3查表得30%硫酸在50 C时厶kJ/kgQ3=m AX 377307=27335892.15kJ/h4. Q 入=Q1 + Q2+ Q3=+ 502260.8 + 27335892.15= kJ/h(二) 出塔气体带出热量 Q出1. 炉气带出热量Q1'出塔温度为68 C ,100%饱和，设除雾率为 40%查得2568C热容量 Cp：SO2 = 4.661/(mol KSO2 = 15375 X 40,66 X (68 - 25) = 26B

13、B113A25kf/h 同理可求得：O2 = 29.52 K)O2 = 21)2210.597 刃N2 = 29.149 /Q= 1797H61.933/t/i|H2O = 33.713 J/(mol K) lift = 18212030%酸雾=3.198kJ/(kg K)X8098150.4x1504 X 98x =恥=184.24kg/h.除雾率为40%余下的酸为 H2SO4=换算为 30% H2SO4 kg/hXXQ1' +切為10,5刃+ 1797師1月韶+ 1甌12"油+=49210 kJ/h2. 水的蒸发热Q2'68 C时水的热容为Q2'= m H

14、= X 2337.625=217kJ/h3. 热损失Q3热损失为总入热的5%Q3'x kJ/h4. Q 出=Qi'+ Q2+ Q3=49210 + +=288kJ/h三出塔酸带走的热量Q 酸=Q 入 Q 出=138 kJ/h四出塔酸温设进塔酸温为50 CQ 133016399 r 出塔酸温升=間=為丽顽=9卫匕厂出塔酸温为50+C五能量平衡表收入支出工程名称数量kJ/h比例%工程名称数量kJ/h比例参加热量带出显热三氧化硫 变成硫酸 生成热水的蒸发 热八、喷洒硫酸 带入的热热损失硫酸带出 的热合计100合计100六、塔的计算1.塔的容积QAtj *m T= KVMdt231q-

15、J气：280Ct 68 C液：50CC t iC 1 2=68-50=18 C =291K493.74 -291At =取 Kv值为 800kJ/(m3 h K)丽 加 BOO x 38341 - 90,05m Q 28849127.762. 塔高、塔径取喷淋密度12m3/m2 h截面积=V/喷淋密度=23进气口管径、出气口管径取气体流速为16m/s101 x *12000273 t 2B0-4 ,aTocx 27i106005.05mJ/h10600505进=1673600 = L84m101 x 42000273+60出= KK x -273-=閃36&59耐2Q 6S36659i s工亠出=卩=L6X 3600 =4.出塔的酸管径q =笃卷y = 307.40m3/!3D7.«(I 1X3WQ=oim2tvctztD 沪3.U =5进塔酸管径设有10个喷头，进塔酸量为 Q=300m3Q '300/10=30m3S=Q* 2|4 X O.OOG9吟=3J4=励伽七、结论这次大气污染控制工程课程设计我们主要设计一喷雾塔吸收三氧化硫并除烟尘，这次课程设计使我们进一步