有害气体控制工程课程设计模板

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：班级：学号：091905010125学生姓名：张旭指导教师：吕建燚设计周数：1成绩：日期：2012 年6 月 29 日1目录第一章 课程设计说明书1.1设计目的1.2设计任务1.3设计资料1.4设计要求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2.2塔高的计算2.3压降的计算第三章总 结第四章参考文献附录脱硫工艺流程图2第一章课程设计说明书1.1 设计目的：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

2、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 : 2 106m3/h=555.6 m3 / s .烟气成分： SO2 浓度 5000mg/m 3烟气平均分子量：30.5烟气温度： 150C烟气压力： 1.01 105Pa气膜传质分系数k

3、G =1.89 10-5 kmol/m 2.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。3L=1000kg/ m ,液相粘度 =0.903mPa.sLM L =18kg/kmol （平均分子量）-4液膜传质分系数kL=3.54 10 m/s1.3.4 操作参数：泛点率： 85%液气比L/G=4L/ m 3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）3填料比表面积 ： 75m2/ m3填料因子： 110/m单位体积填料

4、层所提供的有效接触面积a=60.75 m 2 / 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。1.5 填料塔结构图第二章课程设计计算书2.1 塔径的计算塔径经常按下式计算：D4Vsu式中气体体积流量由设计任务给出，即2 106m3/h;是、由上式可见，计算塔径的核心问题是确定空塔气速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

5、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4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

6、特 (Eckert) 通用关联图计算泛点气速 uF273气体密度：V =30.5 =0.89kg/m327315022.4气相质量流量为： WvV s V =2 106 0.88=1.76 106 kg/h液体质量流量： W L = Wv 4 1000=8 106kg/h； L=4 2 106L/hEckert通用关联图的横坐标为：0.560.5wLv=8 10.8=0.0914wVL1.76 1061000查图得：纵坐标为 u 2fG uL0.2=0.12；填料因子110m 1 ，水的黏度 L 0.903mPa s ;gL0.12gL所以 uF 为： uF0.23.5 m/sV L（ 3）确

7、定操作气速u:本次设计取u0.85u F0.853.52.98m / s(4) 计算塔径 D 并圆整 :D=4 555.6=15.41m ；按塔径系列标准进行圆整，得D=1600mm。3.142.982.2填料层高度的计算1、塔混合气体中各组分的量：5WV1.7610 6烟气浓度 =57704.9kmol / hM30.5so2摩尔浓度 =5000 2106156kmol / h64惰性气体气相摩尔流量：v B57704.9 - 156 57548.9kmol/h2、混合气进出塔组成进塔气相摩尔比：y11562.710-357704.9出塔气相摩尔比：y22.7 10-31- 0.999 =2

8、.7 10- 6PA10.273KPaPA20.000273KPa3. 吸收剂的用量：本设计给定的液气比为：L4 L m3 ；G烟气流量为： 2106 m3 / h因此吸收剂的用量Ls=4 2 106 L/h=8 103 m3 h =8 106 kg/h4.液相总浓度 CT：CT =mv1000kg / m355.6kmol / m3 =1000.8kg/m3MVMv18kg / kmol5.活性组分 B (氢氧化钠 )浓度 c B2：cB 2 = CT5% =1000.8kg/m 35%50.50.1.04 kg/m 30425kmol / m340G6. 气相摩尔流量与液相摩尔流量:LG惰

9、G 总 1 - y1y1L4G1 y112.710 30.249L447. 用活性组分 B 吸收时，物料衡算方程式为：G PA PA21L cB cB 1GPAPA21 L cB cB1Pb CTPPP2 CT6Gy y 21 LcB cB1 ；Pb CT代入已知数据得：cB1.250.275Pa用此关系可求出塔底处 cB 11.250.2750.273 1.175Kmol / m3计算一下塔顶和塔底的临界浓度：令 D AD B则在塔顶： ckp 2b D AkGpA22.910 5 Kmol / m3D Ek1在塔底： ckp10.029Kmol / m3由此可见，无论是塔顶还是塔底，活性组

10、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：N AkG apA所以填料层高度为：Gp A1dp AhPp A 2kG ap AVB57548 .9 42其中G0.080kmol / msS3.1416 23600GpA1dpA0.0800.2731所以hP p A2kG ap A100.000273 11.89 10 560.752.3 填料层降压计算采用 Eckert通用关联图计算填料层降压：0.5横坐标为： w Lv=0.14wVLu 2G纵坐标为：uL0.2 =0.13gL在 Eckert 通用关联图中查得P / Z1509.81

11、pa / m 即为单位压降。因此，填料层压降P1509.8110 34.76.92Kp a7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，有了一点的心得。在上学期，我们学习了有害气体控制工程这一课程， 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，