《有害气体控制工程》-课程设计-填料塔脱硫系统

1、科 技 学 院课程设计报告 (2011 2012 年度第2 学期)名 称：有害气体控制工程课程设计 题 目：填料塔脱硫系统 院 系：动力工程系 班 级：环工09K2 学 号：8 学生姓名：赵涵 指导教师：吕建燚 设计周数：1周 成 绩： 日期： 2012年 6 月 29日目 录第一章 课程设计说明书 31.1 设计目的 3 1.2设计任务 3 1.3设计资料 3 1.4设计要求 41.5填料塔结构图 4第二章 课程设计计算书 4 2.1 塔径的计算 4 2.2 塔高的计算 5 2.3 压降的计算 7第三章 总 结 8第四章 参考文献 8附录 脱硫工艺流程图 10第一章 课程设计说明书1.1 设

2、计目的：通过有害气体控制工程课程设计，进一步消化和巩固本门课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养学生运用所学理论知识进行气态污染物工程设计的初步能力。通过设计，了解气态污染物工程设计的内容、方法和步骤，培养学生确定气态污染物控制系统的设计方案、设计计算、工程制图、使用技术资料、编写设计说明书等能力。1.2 设计任务： 某燃煤电厂需对产生的烟气进行脱硫，以满足环境保护要求，要求设计的净化系统效果要好，操作方便，投资省，并且达到要求之排放标准。1.3 设计资料 ： 1.3.1 工艺流程：采用填料塔设计 1.3.2 烟气参数：烟气流量: 2106m3/h=555.6.烟气成分：SO2浓度5000m

3、g/m3烟气平均分子量：30.5烟气温度：150C烟气压力：1.01105Pa气膜传质分系数kG=1.8910-5 kmol/m2.s.kPa1.3.3 吸收液参数：采用5%(wt%)氢氧化钠水溶液,并假定NaOH与SO2发生极快不可逆反应。吸收塔进口液相吸收质浓度为0。L=1000kg/ m3,液相粘度 L=0.903mPa.s=18kg/kmol（平均分子量）液膜传质分系数kL=3.5410-4m/s1.3.4 操作参数：泛点率：85%液气比 L/G=4L/ m3吸收反应温度：60C1.3.5 气象资料：气温 25C ,1atm1.3.6填料性能：50mm金属环鞍填料（乱堆）填料比表面积：

4、75m2/ m3填料因子：110/m单位体积填料层所提供的有效接触面积a=60.75 m2/ m31.4 设计要求：要求脱硫效率99.9%，计算出填料层压降。画出填料塔的结构图，标出参数（包括填料塔高度、直径）。要求独立完成，每人编写一份设计报告。报告内容包括封面、目录、正文、参考文献等。1.5 填料塔结构图第二章 课程设计计算书2.1塔径的计算吸收塔的塔径可根据圆型管道内的流量公式计算：式中：D-塔径，m；Vs-操作条件下混合气体的体积流量m3/s；u-空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体线速度，m/s。式中气体体积流量由设计任务给出，即2106m3/h;是、由上式可见，计算塔径的核心问题

5、是先确定空塔气速u。(1) 空塔气速的确定 采用泛点气速法计算孔塔气速。泛点气速是填料塔操作气速的上限，填料塔的操作空塔气速必须小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。 泛点率的选择主要考虑填料塔的操作压力和物系的发泡程度两方面的因素。设计中，对于加压操作的塔，应取较高的泛点率；对于减压操作的塔，应取较低的泛点率；对易起泡沫的物系，泛点率应取低限值；而无泡沫的物系，可取较高的泛点率。 泛点气速可用经验方程式计算，亦可用关联图求取。计算时，先由气液相负荷及有关物性数据求出横坐标的值，然后作垂线与相应的泛点线相交，再通过交点作水平线与纵坐标相交，求出纵坐标值。此时所对应的u即为泛点气速

6、uF。用埃克特通用关联图计算泛点气速时，所需的填料因子为液泛时的湿填料因子，称为泛点填料因子，以F表示。泛点填料因子F与液体喷淋密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷淋密度无关的泛点填料因于平均值。（2）用埃克特(Eckert)通用关联图计算泛点气速uF 气体密度：=0.879kg/m3气相质量流量为：=21060.879=1.758106 kg/h液体质量流量：WL=41000=8106kg/h； L=42106L/hEckert通用关联图的横坐标为：wLwvvL0.5=81061.7581060.5=0.14查图得： 纵坐标为=0.12；填料因子，水的黏度L=0.903mPas ；所

7、以：3.5 m/s （3）确定操作气速u: 本次设计取u=0.85uF=0.853.5=2.975m/s(4)计算塔径D并圆整:D=4555.63.142.975=15.42m ；按塔径系列标准进行圆整，得D=1600mm。2.2 填料层高度的计算1、塔混合气体中各组分的量：烟气浓度=57704.9 摩尔浓度=惰性气体气相摩尔流量：2、混合气进出塔组成进塔气相摩尔比：出塔气相摩尔比：=2.7 ； 3.吸收剂的用量：本设计给定的液气比为：；烟气流量为：因此吸收剂的用量Ls=42106L/h=8103=8106 kg/h4.液相总浓度：=1000.8kg/m35.活性组分B (氢氧化钠)浓度：=6

8、.气相摩尔流量与液相摩尔流量:7.用活性组分B吸收时，物料衡算方程式为：；代入已知数据得：用此关系可求出塔底处计算塔顶和塔底的临界浓度：令则在塔顶： 在塔底：由此可见，无论是塔顶还是塔底，活性组分B的浓度都超过了临界浓度，化学反应仅发生在界面上，因此可以认为全塔内由气膜控制。传质速率方程为： 所以填料层高度为： 其中 所以 2.3 填料层降压计算采用Eckert通用关联图计算填料层降压：横坐标为：=0.14纵坐标为：=0.09在Eckert通用关联图中查得即为单位压降。因此，填料层压降图1埃克特通用关联图（ECKERT图）第三章 总结经过了一周时间的课程设计，现在终于完成了这次的课程设计要求，

9、有了一点的心得。有害气体控制工程是环境工程专业的一门重要的专业基础课，它的内容是讲述大气污染状况及其危害、净化气态污染物的方法、有害气体的吸收、吸附和催化转化的控制和治理，包括各种方法的原理、治理途径和工艺，并讲述了有关的设计计算。这次我的课程设计题目是填料脱硫塔的设计。填料塔是以塔内装有大量的填料为相接触构件的气液传质设备。填料塔的结构较简单，压降低，填料易用耐腐蚀材料制造等优点。通过这次的课程设计，让我从中体会到很多。课程设计是我们在校大学生必须经过的一个过程，通过课程设计的锻炼，可以为我们即将来的毕业设计打下坚实的基础！为此，我感觉能圆满完成这次课程设计任务，给我带来了很大的信心，让我对自己的将来充满了自信！将来一定是美好的！第四章 参考文献1