水吸收二氧化硫填料塔課程設(shè)計(jì)(共14頁)

1、化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告設(shè)計(jì)任務(wù)書（一） 設(shè)計(jì)題目試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的SO2，混合氣體的處理為2500m3/h,其中SO2（體積分?jǐn)?shù)） 8。要求塔板排放氣體中含SO2低于0.4，采用清水進(jìn)行吸收。（二） 操作條件常壓，20（三） 填料類型選用塑料鮑爾環(huán)、陶瓷拉西環(huán) 填料規(guī)格自選（四） 設(shè)計(jì)內(nèi)容1、 吸收塔的物料衡算2、 吸收塔的工藝尺寸計(jì)算3、 填料層壓降的計(jì)算4、 吸收塔接管尺寸的計(jì)算5、 繪制吸收塔的結(jié)構(gòu)圖6、 對(duì)設(shè)計(jì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題的討論7、 參考文獻(xiàn)8、 附表目錄一、概述4二、計(jì)算過程41. 操作條件的確定41.1吸收劑的選擇.41.2裝置流程的確定.41.3填料

2、的類型與選擇41.4操作溫度與壓力的確定42. 有關(guān)的工藝計(jì)算52.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)52.2物料衡算62.3填料塔的工藝尺寸的計(jì)算62.4填料層降壓計(jì)算11 2.5吸收塔接管尺寸的計(jì)算.12 2.6附屬設(shè)備 .12三、評(píng)價(jià).13四、參考文獻(xiàn).13五、附表14一、 概述填料塔不但結(jié)構(gòu)簡單，且流體通過填料層的壓降較小，易于用耐腐蝕材料制造，所以它特別適用于處理量小，有腐蝕性的物料及要求壓降小的場(chǎng)合。液體自塔頂經(jīng)液體分布器噴灑于填料頂部，并在填料的表面呈膜狀流下，氣體從塔底的氣體口送入，流過填料的空隙，在填料層中與液體逆流接觸進(jìn)行傳質(zhì)。因氣液兩相組成沿塔高連續(xù)變化，所以填料塔屬連續(xù)接觸式的氣液傳質(zhì)設(shè)備

3、。二、 設(shè)計(jì)方案的確定(一) 操作條件的確定11吸收劑的選擇 因?yàn)橛盟魑談瑫r(shí)SO2不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?2裝置流程的確定 用水吸收SO2屬于中等溶解度的吸收過程，故為提高傳質(zhì)效率，選擇用逆流吸收流程。13填料的類型與選擇 用不吸收SO2的過程，操作溫度低，但操作壓力高，因?yàn)楣I(yè)上通常選用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑料鮑爾環(huán)填料的綜合性能較好。鮑爾環(huán)填料是對(duì)拉西環(huán)的改進(jìn)，鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。14操作溫度與壓力的確定 20，常壓（二）填料吸收塔

4、的工藝尺寸的計(jì)算 21基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù) 對(duì)于低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取水的物性數(shù)據(jù) 查得，293K時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度=998.2kg/m 粘度L=0.001Pa·s=3.6kg/(m·h) 表面張力L=72.6dyn/cm=940896kg/h3 SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為DL =1.47×10-5m2/s=5.29×10-6m2/h 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為Mvm=yiMi=0.08×440.92×29=31.8混合氣體的平均密度vm= kg m-3 混合氣體粘度近似取空氣粘度，手冊(cè)20空

5、氣粘度為 V=1.81×10-5Pa·s=0.065kg/(mh) 查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為 DV=0.108cm2/s=0.039m2/h 由手冊(cè)查得20時(shí)SO2在水中的亨利系數(shù)E=3550kPa 相平衡常數(shù)為m= 溶解度系數(shù)為H=2.2物料衡算 進(jìn)塔氣相摩爾比為y1=0.08 出塔氣相摩爾比為y2=0.004 進(jìn)塔惰性氣相流量為V= 該吸收過程為低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比按下式計(jì)算，即（ 對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液組成為X2=0 （ 取操作液氣比為L/V=1.4L/V=1.4×33.29=46.61 L=46.61×95.67=

6、4459.18kmol/h V(y1-y2)=L(x1-x2) x1=2.3填料塔的工藝尺寸計(jì)算 塔徑計(jì)算 采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速 氣相質(zhì)量流量為 WV=2500×1.322=3305kg/h 液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計(jì)算 即WL=4459.18×18.02=80354.42kg/h Eckert通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)為 查?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖得 查表（散裝填料泛點(diǎn)填料因子平均值）得 取u=0.7uF=0.7×1.149=0.8046m/s 由1.048m 圓整塔徑，取D=1.1m 泛點(diǎn)率校核 u= =63.63(在允許范圍內(nèi)) 填料規(guī)格校核： 液體噴

7、淋密度校核，取最小潤濕速率為 （LW）min=0.08m3/m·h 查塑料(聚乙烯）鮑爾環(huán)（*）特性數(shù)據(jù)表得： 型號(hào)為DN50的鮑爾環(huán)的比表面積 at=92.7 m2/m3 Umin=(LW)minat=0.08×92.7=7.416m3/m2·h U= 經(jīng)校核可知，塔徑D=1100mm合理 填料層高度計(jì)算 y=mx1=35.04×0.00163=0.0571 Y=mX2=0 脫因系數(shù)為 S= 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG= = =10.319 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算 查常見材質(zhì)的臨界表面張力值表得 c=33dyn/cm=427680kg

8、/h2 液體質(zhì)量通量為 =0.6467吸收系數(shù)由下式計(jì)算 質(zhì)量通量為 = 0.237×85.71×1.08×0.0015= 0.0325kmol/(m3·h·kPa) 吸收系數(shù)由下式計(jì)算 =3.236m/h 查常見填料的形狀系數(shù)表得 u/uF=63.63>50 得 得 HOG=Z=HOGNOG=0.488×10.319=5.03m得Z=1.3×5.03=6.539取填料層高度為Z=6.6m查塑料鮑爾環(huán)高度推薦值表對(duì)于階梯環(huán)填料 ， hmax6m取h/D=8 則h=8×1100=8800mm計(jì)算得填料層高度為6

9、6000mm，故不需分段2.4填料層壓降計(jì)算散裝填料的壓降值可由埃克特通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算。計(jì)算時(shí)，先根據(jù)氣液負(fù)荷及有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出橫坐標(biāo)值。再根據(jù)操作空塔氣速U用有關(guān)物性數(shù)據(jù)，求出縱坐標(biāo)值。通過作圖得出交點(diǎn)，讀出過交點(diǎn)的等壓線數(shù)值，即得出每米填料層壓降值。用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算壓降時(shí)，所需填料因子與液體噴淋點(diǎn)密度有關(guān)，為了工程計(jì)算的方便，常采用與液體噴淋密度無關(guān)的壓降填料因子平均值。埃克特通用關(guān)聯(lián)圖橫坐標(biāo)為=0.885查散裝填料壓降填料因子平均值表得查通用關(guān)聯(lián)圖得：P/Z=190.45Pa/m填料層壓降為P=190.45×6.6=1256.97Pa查此圖時(shí)，一定要看好，最好用兩個(gè)直角板

10、找到橫坐標(biāo)和縱坐標(biāo)的交點(diǎn)，在估計(jì)出合理的等壓線數(shù)值。2.5吸收塔接管尺寸計(jì)算 一般管道為圓形，d為內(nèi)徑，水流速為0.53m/s 常壓下氣體流速 1030m/s 則氣體進(jìn)口直徑 氣體出口直徑 d2=d1=172mm 噴液進(jìn)口直徑 噴液出口直徑 d4=d3=240mm 排液口直徑 d5=d3/2=120mm2.6附屬設(shè)備 （1）本設(shè)計(jì)任務(wù)液相負(fù)荷不大，可選用排管式液體分面器，且填料層不高，可不設(shè)液體再分布器。 （2）塔徑及液體負(fù)荷不大，可采用較簡單的柵板型支承板及壓板。三、評(píng)價(jià) 設(shè)計(jì)中問題的評(píng)價(jià)：1、 對(duì)于吸收塔基本尺寸的確定以及數(shù)據(jù)來源，物性參數(shù)，合適取值范圍的確定要按具體的實(shí)際設(shè)計(jì)情況來定。2

11、、 對(duì)于吸收塔填料裝置的材料屬性，以及經(jīng)濟(jì)效益要綜合考慮工藝的可能性又要滿足實(shí)際操作標(biāo)準(zhǔn)。3、 對(duì)于吸收塔的溫度的確定，由吸收的平衡關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的溶解度，對(duì)于壓力的確定，選擇常壓，減少工作設(shè)備的負(fù)荷。設(shè)計(jì)體會(huì) 剛拿到任務(wù)說明書時(shí)，一臉茫然，大家都是第一次接觸到這個(gè)陌生的東西，面對(duì)大量繁瑣的計(jì)算，我的頭都大了，其中我得了一個(gè)很不合理的數(shù)據(jù)，經(jīng)過反復(fù)查找，才發(fā)現(xiàn)前面有個(gè)小數(shù)點(diǎn)弄錯(cuò)了，我深深體會(huì)到了科學(xué)需要的嚴(yán)謹(jǐn)性。在設(shè)計(jì)課程報(bào)告時(shí)，要輸入大量的公式，我自學(xué)了一點(diǎn)公式編輯器的知識(shí)，感覺它非常有用，今后有時(shí)間還得好好學(xué)學(xué)。我會(huì)好好對(duì)待以后的每一次設(shè)計(jì)，讓老師滿意。希望老師對(duì)我這次的表現(xiàn)認(rèn)可。四、參考文獻(xiàn)1、化學(xué)工程手冊(cè)編輯委員會(huì)，化學(xué)工程手冊(cè)氣液傳質(zhì)設(shè)備2、賈紹義，紫誠敬化工原理課程設(shè)計(jì)天津大學(xué)出版社，20023、劉乃鴻等現(xiàn)代填料塔技術(shù)指南天津，中國石化出版社19984、徐崇嗣等塔填料產(chǎn)品及技術(shù)手冊(cè)北京，化學(xué)工業(yè)出版社19955、姚玉英化工原理，下冊(cè)天津大學(xué)出版社1999五，附表 ?？颂赝ㄓ藐P(guān)圖 填料特性參數(shù)填料名稱規(guī)格（直徑×高×厚）/mm材質(zhì)及堆積方式比表面積/m2.m3空隙率/m3/m3干填料因子/m-1