二氧化硫吸收塔

化工原理水吸取二氧化硫填料塔設(shè)計班級：1114072姓名：谷云格學(xué)號：111407227指導(dǎo)教師：劉偉日期：20230115日課程設(shè)計水吸取二氧化硫填料塔設(shè)計名目\l“_TOC_250008“前言 3—任務(wù)及操作條件 4二設(shè)計方案確實定 4\l“_TOC_250007“三根底物性數(shù)據(jù) 5\l“_TOC_250006“四物料衡算 7\l“_TOC_250005“五填料塔的工藝尺寸的計算 8六填料層壓降計算 12\l“_TOC_250004“七液體分布器簡要設(shè)計 13\l“_TOC_250003“八填料吸取塔的附屬設(shè)備 14\l“_TOC_250002“九課程設(shè)計總結(jié) 15\l“_TOC_250001“十主要符號說明 17十一參考文獻 18\l“_TOC_250000“十二完畢語 20前 言〔1〕生產(chǎn)力量大〔2〕分別效率高〔3〕操作彈性大〔4〕氣體阻力小構(gòu)造簡潔、設(shè)備取材面廣等。構(gòu)造簡潔、造價較低、適應(yīng)性強、易于放大等特點。點。一．任務(wù)及操作條件1.設(shè)計任務(wù)2soso氣體填料吸取塔設(shè)計2.操作條件2so〔1〕混合氣〔空氣+ 2〕處理量：27000m3/h進塔混合氣中二氧化硫體積分數(shù)：7.3%進塔吸取劑〔清水〕溫度：20。C排放量〔二氧化硫體積分數(shù)〕：0.16%操作壓力：常壓二.設(shè)計方案確實定用水吸取SO2屬中等溶解度的吸取過程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸取流程。因用水作為吸取劑，且SO2不作為產(chǎn)品，故承受純?nèi)軇?。填料的選擇對于水吸取SO2的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通合性能較好，故此選用DN50塑料鮑爾環(huán)填料。溫度計

溫度計填料 冷卻器

儲液罐緩沖罐壓力計 吸取塔 換熱器

水蒸氣風機三.根底物性數(shù)據(jù)液相物性數(shù)據(jù)

取樣口泵 水槽對低濃度吸取過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，20℃時水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：LρLLμL

=998.2kg/3=1.005mPas=1.005 ×103mPas；Ψ=1L外表張力為σL

=72.710-3N/mSO2DL=1.47×1-2/s氣相物性數(shù)據(jù)SO2的含量極低近似視為空氣混合氣體的平均密度為29 273 G 22.4

=1.206Kg/m320℃空氣的粘度為Vμ=1.81×10-5Pa·sV2查手冊得SO在空氣中的集中系數(shù)為2D=1.22×10-m/sG氣液相平衡數(shù)據(jù)220℃SO在水中的亨利系數(shù)為2E=3.55×103kPa相平衡常數(shù)為溶解度系數(shù)為y 0.073 xx b 0.210% X b 0.00210b m 35.04

b 1xb四.物料衡算進塔氣相摩爾比為Yb=yb/(1-yb)=0.073/(1-0.073)=0.0787出塔氣相摩爾比為Ya=ya/(1-ya)=0.0016/(1-0.0016)=0.0016進塔惰性氣相流量為G 27000 273

(10.073)1041.13kmol/hB 22.4 27320式計算，即L YY S b aGB

X Xb a對于純?nèi)軇┪∵^程，進塔液相組成為X 0aL YY 0.07870.0016 S b a 36.74GB

X Xb

0.0021取操作液氣比為1.4L =1.4L

=1.4×36.74=51.44S SG GB B minL=51.44×1041.13/3600=14.88Kmol/ss有物料衡算知：

(X-X)B b a

S b aX 0.07870.00160.0015b 51.44〔1〕塔徑計算承受Eckert塔底混合氣相質(zhì)量流量為G=27000×(1-7.3%)×(1/22.4)×(273/293)=1160.56Kmol/hBV＝1041.13×29+64×27000×(1-7.3%)×(1/22.4)×(273/293)×(1-0.16/7.3)＝35324.8Kg/h吸取液相質(zhì)量流量為×(273/293)×(1-0.0016/7.3)=994416.7kg/hEckertL 0.5 994416.7 1.2060.5GV G

35324.8

998.19

0.98 L 經(jīng)比較選用DG50mm子=120m1=106.4m2/m3FP=0.98為橫坐標引垂線與散堆填料液泛總線相交可讀出YF

=0.025L”G”GL

1/3填料塔液泛、壓力降通用關(guān)聯(lián)圖

0.5 或V

0.5G”GL

VLLG G縱坐標：

G1.20.1

或W

0.1gGL gL LGfL各物理量的意義如下：GfLGL＇――氣體與液體的質(zhì)量流速MVVM3/S；G L、G

――氣體與液體的密度

K/M3。gI/M；VYuF V

0.20.025F g L8.33u

LYgF LG L0.20.0259.81YgF LG L0.20.0259.81998.191201.2061.0050.2msF 0.7853.62 Fs取u0.7u 0.71.300.91msF27000VS 3600

7.5m3/s4VuS44VuSD= 3.140.918滿足鮑爾環(huán)徑比要求。核算氣速：u=7.53.42

0.83ms4u 0.83u 1.30F

0.64〔在允許范圍內(nèi)〕液體噴淋密度校核：依Morrisd<75mm率MWR〕0.083/(ms)查填料手冊得a=106.4m/m3tt噴Lmi=MWat噴

=0.08×106.4=8.5133/(m2·)14.88360018L

m3/(m2·)>L

min噴 998.190.7853.42 噴D=3400mm脫吸因數(shù)為S=mG=0.68L氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為1 y mxaN ln[(1s) OG 1s yaa

mxa

s] 1 ln[(10.68)

0.07335.040

0.68]8.5210.68 0.001635.040氣相總傳質(zhì)單元高度承受修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算： 0.75 0.1 0.05 0.2 L L2 t L Lw1exp1.45ct L L

gt

G Lt L

L L t 查表得液體質(zhì)量通量為18.4418L 29.53Kg/(m2s)G 9.07氣體質(zhì)量通量為G

35324.836009.07

1.08Kg/(m2s)DG50mm〔亂堆〕特性d 0.05m p

106.4m2/m3 1.45(鮑爾環(huán)為開孔環(huán)查《化學(xué)工程手冊，第12 4.01030.75

29.53

0.1

29.532106.40.051.45

72.7103 106.41.005103 998.229.81 w1exp 29.532

0.2 t 998.2106.472.7103 1exp1.450.6381.751.260.640.73 w

106.40.7378.0m2/m3w tt氣膜吸取系數(shù)由下式計算： Vk 0.237 G

0.7 13D G t G

1.1G D

RT t G G G0.237

1.08

0.7

1.81103

106.41.22105 1.451.1106.41.81103 1.2061.22105 8.314293 1.91105Kg/(m2sKp)a液膜吸取系數(shù)由下式計算： 23

1 1L

2g3 k 9.5103

G

L L

0.4L w L

D L L L2 1 1 29.53 3 1.005103 21.0051039.8139.5103

1.450.478.01.005103 998.21.471094.67104m/s

998.2 kkm2m2s1Kpa1

4.6710478.0s10.0364s1kkG G

1.9110578.0s10.00149Kmol由1 1 1K k HkG G L1 = 1 1K 0.00149 0.01560.0364GK=4.1110-4Kmol/〔m3skp)G aKKY

P0.00149101.30.0417Kmol/(m3s)GH

G 27000273 0.82mOG KAY

360022.42934.171029.07由0的安全系數(shù)，依據(jù)設(shè)計經(jīng)，填料層的設(shè)計高度。一般為h=〔1.2-1.5〕h0式中h-設(shè)計填料高度mh-工藝計算得到的填料層高度m0取h=1.3h=1.37.03=9.14m0設(shè)計填料層高度h=9.2m查下表，散裝填料分段高度推舉值填料類型拉西環(huán)矩鞍鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)矩鞍h／D2.55~85~108~158~15／m≤4≤6≤6≤6≤6

h5

6m。Dh5，則Dh=5×3400=17000mm

max六填料層壓降計算承受Eckert橫坐標為L 0.5 994417.7 1.2060.5VG

35324.8

998.19

0.98 L查表得，ΦP=125m-1縱坐標為u2p G

0.2

0.8321251 1.206 1.0050.20.011g 9.81 998.2L查以下圖得填料層壓降為△P=300.00×9.2=2760.00Pa氣體和液體的進口設(shè)備管徑填料塔的氣體進口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻與塔外氣體串通。常壓吸取塔可承受液封裝置。10-20m/s，液體進口管流速可取華南理工大學(xué)出版社〕s計算管徑公式：d 4Vsu對于氣體，氣體流速取u=20m/s，帶入公式得d

47.5 0.69m3.1420對于液體，Vs

14.8818.02 0.268m3s998.2u=2m/s44994416.73.1410800.6998.23600 29.810.16( )2代入公式SA2、分布點密度計算120/m2n=0.785×3.42×120≈1088.9點=1080點320mm840mm，兩槽中心640mm。分布點承受三角形排列，實際設(shè)計布點數(shù)為n=1080點，布液點示意圖所示。槽式液體分布器二級槽的布液點示意圖(2)φ=0.60，△H=640mm由 L=S 4

2gH 得04Ld 0 n

S2gH 4994416.7/3600 =69.6mm10800.6 29.81640設(shè)計取d0=70mm。八．填料吸取塔的附屬設(shè)備1、填料支承板式;氣體噴射型，分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支承板和梁式氣體噴射型支承板。2、填料壓板和床層限制板在填料頂部設(shè)置壓板和床層限制板。有柵條式和絲網(wǎng)式。3、氣體進出口裝置和排液裝置管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉(zhuǎn)向上。對1.5m以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴大器。氣體出口既要保證氣流暢通，又要盡量除去夾帶的液沫。最簡潔的裝置是除沫擋板〔折板〕，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器。除霧沫器2取絲網(wǎng)除沫器。mm120~250pa通過絲網(wǎng)除沫器的最大氣速u

=k=0.085=2.3875m/smax0.75~0.8u=0.75×2.3875=1.7906m/sD==0.6984m氣體串通，常壓吸取塔可承受液封裝置。注：(1)填料層不高，可不設(shè)液體再分布器。(2)板。其它塔附件及氣液出口裝置計算與選擇此處從略。九．課程設(shè)計總結(jié)對于設(shè)計過程我們通過查閱各種文獻得到數(shù)據(jù)，公式最終匯得到了提高。的相互溝通使我的設(shè)計更加完善。間較以前的學(xué)哥學(xué)姐時間短，但我們信任我們的收獲不比他們少。這是我努力的結(jié)果。我感謝能有這次讓我努力并增長學(xué)問的時機們學(xué)習和進步的時機以后還12、此次課程設(shè)計根本能依據(jù)設(shè)計任務(wù)書、指導(dǎo)書、技術(shù)條都應(yīng)在以后的學(xué)習中得以加強與改進。以上足本次課程設(shè)計的指導(dǎo)過程中的心得與體會以及對課程得更好的教學(xué)效果。十．主要符號說明EKpa

Pa/sGm—平衡常數(shù) —水的密度和液體的密度之比Ggm2/s

kg/m3G, V、LkgG, YKa—氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)，Y

h—填料層高度m0

A—塔截面積，AD2 m24OGOGH —氣相總傳質(zhì)單元高度，m N —氣相總傳質(zhì)單元數(shù)，mOGOGGK kmol/Ga —單位體積填料的潤濕面積

m2skPaWGk kmol/G

m2skPa

m2kPaLkm/sLkg/B

m2s kg/S

m2sR—氣體常數(shù)，8.314kNm/kmolKDGm2/s十一．參考資料和文獻教材：〔上、下冊〕出版社〔其次版〕202329次印刷《化工原理》王志魁編著。化學(xué)工業(yè)出版社〔其次版〕2023年29次印刷主要參考文獻：《化工原理〔版〕上、下冊 姚玉英主編天津大學(xué)出版社1999年8月第1版《化工流體流淌與傳熱》化學(xué)工業(yè)出版社1987111版《化工原理》上、下冊 蔣維鈞主編清華大學(xué)出版社2023年2月其次版《化工原理》上、