化工原理课程设计-二氧化硫吸收设计

1 1摘要 3 41·1吸收技术概况 41·2吸收设备的发展 51.3吸收在工业生产中的应用 6 62.1吸收剂的选择 62.2吸收流程的选择 72.2.1气体吸收过程分类 72.2.2吸收装置的流程 82.3吸收塔设备及填料的选择 82.3.1吸收塔设备 82.3.2填料的选择 92.4吸收剂再生方法的选择 92.5操作参数的选择 第3章吸收塔的工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据 3.1.2气相物性数据 3.1.3气液相平衡数据 3.2物料衡算 3.3塔径计算 3.3.1塔径的计算 3.4填料层高度的计算 3.4.1传质单元数的计算 3.4.2传质单元高度的计算 3.4.3填料层高度的计算 3.5填料塔附属高度的计算 3.6液体分布器计算 3.6.1液体分布器的选型 3.6.2布液孔数的计算 3.6.3布液计算 3.7其他附属塔内件的选择 3.7.1填料支承装置的选择 3.7.2填料压紧装置 1823.7.3塔顶除雾器 183.8吸收塔的流体力学参数计算 3.8．1吸收塔的压力降 193.8.2吸收塔的泛点率 203.8.3气体动能因子 203.9附属设备的计算与选择 203.9.1离心泵的选择与计算 203.9.2吸收塔主要接管尺寸选择与计算 21工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 设计过程的评述和有关问题的讨论 主要参考文献 结束语 吸收操作系统的工艺流程图 吸收操作系统的设备条件图 3大要求压降小的分离过程中得到了广泛的应用并作为主要设备之一，越来越受到青睐。4利用混合气体中各组分在同一种溶剂（吸收剂）中溶解度的不同分离气体混合物的单元操作称为吸收。吸收是分离气体混合物最常见的单元操作之一。工业吸收操作是在吸收塔内进行的。在吸收操作中，通常将混合气体中能够溶解于溶剂中的组分称为溶质或吸收质，以A表示;而不溶或微溶的组分称为载体或惰性气体，以B表示；吸收过程通常在吸收塔中进行。根据气、液两相的流动方向，分为逆流操作和并流操作两吸收了粗苯的洗油(又称富油)由吸收塔底排出，被吸收后的煤气由吸收塔顶排出。图中虚线右5气体沿填料空隙上升，在填料表面的液层与气体的界面上进行传质过程[2]。6及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展[4]。(4)保护环境在排放到大气的工艺尾气中可能含有对人或其他生物有害的物质，比如硫的化合物、氨的化合物等。这些有害物质如果不除，将造成环境污染。7(3)挥发性好在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下，吸收剂(4)粘度低吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这（5）易再生当富液不作为产品时，吸收剂要易再生，以降低操作费用。要求溶解度对温度得，且化学性质稳定、经济安全[1]。相的温度变化并不显著，这种吸收称为等温吸收[6]。8二氧化硫不作为产品，故采用纯溶剂[7]这一项工作则主要对吸收过程进行充分的研究后，并经过多方案对比方能得到较满意的结果。9本设计过程采用填料塔作为吸收设备[8]。塔填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。在选择塔填料时应考虑如下几个问题：（2）空隙率大空隙率ε是指单位体积的填料所具有的空隙体积，填料的空隙率大，气液通（3）堆积密度小堆积密度ρ是指单位体积填料的质量，在机械强度允许的条件下，填料壁要尽量减薄，以减小填料的堆积密度，从而既可降低成本又可增加空隙率。（4）填料的几何形状填料的几何形状对填料的流体力学和传质性能有着重要的影响。（5）填料的材质工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类，不同的材质适应于不aεφ22.4吸收剂再生方法的选择LLp─A=─32LVmii3V2/hV3(s1(LGminmin1-X2VL0.5LLφFuF-1LL2FVLF由S=由S=2 F/2minL（aWL（aWμL)（pLDL)(L_________=CL0.1t0.22L2kG2V2kG(U)2/3(μ)一1/2(L)(U)2/3(μ)一1/2(L)6)LLk由则3)LLwuuF)2.2kLa1+1+得Z'=h查表查表5-16，对于阶梯环填料，建议分段高度得条件为h取D=93.5填料塔附属高度的计算塔的上部空间高度是为使随气流携带的液滴能够从气相中分离出来而留取的高度，可取2液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数各布液点均21/20填料支承装置的作用是支承填料以及填料层内液体的重量，同时保证气液两液量，以及可能加于系统的压力波动，机械震动，温度波动等因素。足够的开孔率（一般要大于填料的空隙率以防止首先在支撑处发生液其开始堆积状态而造成的流体分布不均匀的现象。一般要求压板和限制板自由截面分率大于ppS=3.8吸收塔的流体力学参数计算3.8．1吸收塔的压力降LG=P LL211211（3）其它塔内件的压力降ΣΔP较小，在此可忽略F]G-0.5L22ffeμ2Σξ 23/h必须汽蚀余量必须汽蚀余量r（泵/底流量h20.5LLL工艺设计计算结果汇总与主要符号说明吸收塔的吸收剂用量计算总表表-1数值与计量单位混合气体处理量V/h气液相平衡常数m进塔气相摩尔比Y1出塔气相摩尔比Y2进塔液相摩尔分率X20出塔液相摩尔分率X1最小液气比L/G混合气体的平均摩尔质量M混合气体的平均密度p吸收剂用量L气相质量流量液相质量流量负V负L塔设备计算总表数值与计量单位D填料层高度h填料塔上部空间高度h1填料塔下部空间高度h2塔附属高度h3HA传质单元高度H传质单元数N布液孔数n总压降f空塔气速u泛点率f填料计算总表GGcc值与计量单位填料直径d泛点填料因子ΦF填料临界表面张力σ主要符号说明计量单位AatDLD吸收因子或填料常数填料的比表面积—mgGhH总HKGKLLmNOGPfuFu重力加速度气体摩尔流速填料层高度塔高气相总传质单元高度气体膜吸收系数液膜吸收系数液相摩尔流速相平衡常数气相总传质单元数压力降压力吸收塔的总压力降泛点气速气体流速2kmolh或kghmmm——VLVs负L负VXYpLpGu液相体积流量气相体积流量液体质量流量气体质量流量液相中溶质的摩尔分数气相中溶质的摩尔分数液体密度气体密度混合气的粘度/s——kg/m3kg/m3μL水的粘度ε%σc填料材质的临界表面张力2σL水的表面张力2waw填料的润湿比表面积ΦFp压降填料因子气体动能因子M摩尔质量Y气相摩尔比—EaaHUUUGUL溶解度系数最小喷淋密度最小润湿速率液体喷淋密度气体的质量通量液体的质量通量a3Pa33S脱吸因子（解吸因子）—n布液点数点Φ开孔系—开孔上方的液位高度md0mL液体流量f泛点率—设计过程的评述和有关问题的讨论【8】化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书——塔设备设计.上海：上海科学技术出版V-5V-17V-21V-16V-20V-10V-11V-13仪表功能代号V0101V-1V-3V-2T0101V-6V-8V-7V-9P0101V-26V-25V-24V