环境工程课程设计

1、湖南农业大学东方科技学院课程设计任务书课程名称：环境工程原理题目名称：水吸收SO2 气体填料吸收塔的设计班 级：2008级环境工程专业1班姓 名：吴娟学 号：200841912127指导教师：吴根义 评定成绩： 教师评语：指导老师签名：2010年12月12日一、设计任务矿石焙烧送出的气体冷却25后送入填料塔中，用20清水洗涤以去除其中的SO2。入塔炉气流量为2400m3/h，其中SO2的摩尔分率为0.05，要SO2的吸收率为95%。吸收塔为常压操作，因为过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度，试设计一符合上述要求的填料吸收塔。二、设计方案的确定采用逆流吸收流程。对于水吸收SO2

2、的过程，操作温度及操作压力较低，因此选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。三、设计内容1、吸收塔的物料衡算； 2、确定塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3、计算填料层的压降； 4、进行填料塔塔内件的设计与选型。四、工艺计算1、2O时水的有关物性数据： 密度为 L=998.2 kg/m3，粘度为 L=1.005×10-5 Pa·s=3.6kg/(m·h)表面张力为 L=72.6×10-3N.m-1 ，SO2在水中的扩散系数为DL=1.724×10-9m2/s=6.206×10-6

3、m2/h2、气相物性数据设进塔混合气体温度为25，混合气体的平均摩尔质量为MVm=yiMi=0.05×64+0.95×29=30.753g/mol混合气体的平均密度为Vm=PM/RT=101.325×30.753/（8.314×293.15）=1.25706kg/ m3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25空气的粘度为 V=1.83 ×10-5Pas=0.066kg/(mh)查手册得SO2在空气中的扩散系数为 DV=1.422×10-5m2/s=0.051 m2/h3、气液相平衡数据由手册查得，常压下25时SO2在水中的亨利

4、系数为 E=0.355×104 kPa相平衡常数为 m=E/P=3.55×103/101.3=35.04溶解度系数为 H=/EM=998.2/3.55×103×18.02=0.0156kmol/kPam34、 物料衡算(l)、进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量 kmolh混合气SO2中量99.83×0.054.99 kmolh4.99×64.06=319.66kgh设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量99.83-4.9994.84kmolh 94.84×292750.36kgh(

5、2)、混合气进出塔的摩尔组成（3）、混合气进出塔摩尔比组成进塔气相摩尔比为 出塔气相摩尔比为 （4）、出塔混合气量出塔混合气量=94.8+4.99×0.05=95.0496kmol/h=2750+319.660.05=2765.983kg/h（5）、吸收剂（水）的用量L该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0，取操作液气比为， kmol/h(6)、塔底吸收液组成X1，(7)、操作线方程依操作线方程，5、塔径的计算气相质量流量为wv=2400×1.2571=3017.04 kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计

6、算，即WL=4735.55×18.02=85334.61 kg/h其中：L =998.2 kg/m3 V =1.2571 kg/m3 g = 9.81 m/s2 = 1.27×108 m/h2WV = 3017.0 kg/h WL = 85334.61 kg/h L =0.001005 Pa·s（1）、计算泛点气速uF埃克特通用关联图的横坐标为 查图得纵坐标值为 查得：，（2）、操作气速，对于散装填料，其泛点率的经验值为u/uF=0.50.85取 u=0. 7uF=0.7×1.1391=0.79737m/s（3）、塔径由，圆整塔径，取D=l.2m。 （4

7、）、泛点率校核： ，（5）、填料规格校核： （6）、液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为 （Lw）min=0.08 m3/m·h，查填料手册得塑料阶梯环比表面at=132.5m2/m3 Umin=（Lw）minat=0.08×132.5=10.6m3/ m2·h， 经以上校核可知，填料塔直径选用D=1200mm合理。6、填料层高度计算(1)传质单元数NOG，解吸因数为:气相总传质单元数为:（2）传质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算查表得 = 33 dyn/cm = 427680 kg/h2液体质量通量为:气膜吸收系数由下式计算：气体质量通量

8、为: 气体质量通量: 液膜吸收系数由下式计算:查表可知本设计填料类型为开孔环 所以 =1.45,则又因u/uF=58.6650需要按下式进行校正，即（3）填料层高度的计算由，根据设计经验，填料层的设计高度一般为：Z(1.21.5)Z 式中 Z设计时的填料高度，m； Z 工艺计算得到的填料层高度，m。得: = 1.35×3.79= 5.12 m，设计取填料层高度为 。 （4）填料层的分段查表知对于阶梯环填料， （允许的最大填料层高度）而计算所得的填料层高度为 ，故不需要分段。7、填料层压降计算横坐标为: ，查表得，p =116 m-1纵坐标为:查埃克特通用关联图得: P/Z = 107.91Pa/m，填料层压降为: P=107.91×5.2=561.132Pa五、塔内件的设计与选型1、填料