水吸收二氧化硫填料塔课程设计

1、水吸收二氧化硫填料塔课程设 计化工原理课程设计报告设计任务书（一）设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的 S02,混合 气体的处理为 2500m3/h,其中 S02（体积分数）8%。要求 塔板排放气体中含SC2低于0.4%，采用清水进行吸收。（二）操作条件常压，20C（三）填料类型选用塑料鲍尔环、陶瓷拉西环填料规格自选（四）设计内容1、吸收塔的物料衡算2、吸收塔的工艺尺寸计算3、填料层压降的计算4、吸收塔接管尺寸的计算绘制吸收塔的结构图6、对设计过程的评述和有关问题的讨论7、参考文献8、附表目录一、 概述.4二、 计算过程.-41. 操作条件的确定.1.1吸收剂的选择 . .41.

2、2 装置流程的确定 . .41.3 填料的类型与选择 . 41.4 操作温度与压力的确定 . -42. 有关的工艺计算.52.1 基础物性数据.52.2 物料衡算.62.3 填料塔的工艺尺寸的计算 .62.4 填料层降压计算 .112.5 吸收塔接管尺寸的计算.122.6 附属设备. .12三、 评价. .13四、. 参考文献.1314五、附表概述填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用 耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物 料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料 顶部，并在填料的表面呈膜状流下， 气体从塔底的气体口送入， 流过填料的空隙，在填料

3、层中与液体逆流接触进行传质。 因气 液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液 传质设备。二、设计方案的确定（一）操作条件的确定1. 1 吸收剂的选择因为用水作吸收剂，同时 so2不作为产品，故采用纯溶 剂。1. 2 装置流程的确定用水吸收 so2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高 传质效率，选择用逆流吸收流程。1. 3 填料的类型与选择用不吸收 so2的过程，操作温度低，但操作压力高，因为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑料鲍尔环填料的综合性能较好。鲍尔环填料是 对拉西环的改进，鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了 环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分 布均匀。

4、与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加 50% 以上，传质效率提高 30%左右。1. 4 操作温度与压力的确定20C，常压(二)填料吸收塔的工艺尺寸的计算2.1基础物性数据液相物性数据对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据查得，293K时水的有关物性数据如下：密度p =998.2kg/m粘度卩L=0.001Pa s=3.6kg/(m h)3表面张力6L=72.6dyn/cm=940896kg/hSO2在水中的扩散系数为DL=1.47 X 10-5nVs=5.29 X 10-6n1/h气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为MVm=E yiM=0.08 X 44+ 0.92 X 29=

5、31.8PMvm_1013汉31.8RT8.314 293混合气体粘度近似取空气粘度，手册20 C空气粘度为-5卩V=1.81X 10 Pa - s=0.065kg/(m ?h)混合气体的平均密度pvm=1.322kg m-3查手册得 S02 在空气中的扩散系数为2 2Dv=0.108cm/s=0.039m /h由手册查得20C时SO在水中的亨利系数E=3550kPa相平衡常数为m =:3550=35.04 P 101.3溶解度系数为 H=0.0156kmlo kPa.m3E.Ms2.2 物料衡算进塔气相摩尔比为y1=0.08出塔气相摩尔比为y2=0.004进塔惰性气相流量为V500迈(1一0

6、.08) =95.67kmol/h22.4293该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0(LV打十 -丫2.。8- 0.00433.29y1/mX20.08/35.04 0取操作液气比为L/V=1.4L/V=1.4 X 33.29=46.61L=46.61X 95.67=4459.18kmol/hTV(y1-y2)=L(X1-x2).95.67汉(0.08 0.004),门门J X1二1.63 104459.182.3填料塔的工艺尺寸计算塔径计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速气相质量流量为W=2500X 1.322=3305kg/

7、h计算，即(+)min二y1 7y1/ m - x2液相质量流量可近似按纯水的流量计算即W=4459.18 X 18.02=80354.42kg/hEckert通用关联图横坐标为 黑（巴）0.5二83544（祭严4885 WpL3305998.2查埃克特通用关联图得 土旦工.二0.025gPL查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 =140m0.025g二0.226 9.81 998.2F厂严 一：140 1 1.322 10.2取u=0.7uF=0.7X 1.149=0.8046m/s4 2500/3600= 1.048m3.14 0.8046圆整塔径，取D=1.1m2500/3600泛点率校

8、核U=20.7311m/s0.785 x1.12=0.7311100%=63.63%（在允许范围内）uF1.149填料规格校核：D =1100= 44 10 d 25液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为3（Lv）min=0.08m/m h查塑料（聚乙烯）鲍尔环（*）特性数据表得：型号为DN50的鲍尔环的比表面积at=92.7 m7m3U32min=(Lv)minat=0.08 X 92.7=7.416m /m hU=80354.42/998.2284.77 Umin0.785 112经校核可知， 塔径D=1100mr合理UF= 1.149m/s填料层高度计算y!=mx=35.04 x 0.001

9、63=0.0571Y2=mX=0脱因系数为S=mV二35.04 95.67二0.752 L 4459.18气相总传质单元数NOG=1 ln (11-Sy：】y=0.646711-0.752In (1 -0.752)0.08-01.63 10- 00.752= 10.319气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算_0.052UL0.2Pqat丿查常见材质的临界表面张力值表得2-c=33dyn/cm=427680kg/h液体质量通量为UL80354.420785 1.122二84600.461kg/(m * h)=1 -exp1.45(4276805i84600461 8460046927940

10、896.927 3.6998221.27 1(f.05UiatPL%丿846004612(9982 740896 927吸收系数由下式计算质量通量为UV二2500 1彳22二3479.5kg/ m2 h0.785 123479.37r(92.7汉0.065丿J.322汇0.039丿(8.313 293丿=0.237 X 85.71 X 1.08 X 0.0015=0.0325kmol/(m3hkPa)吸收系数由下式计算F、2/3 /8、1/3(84600.463.6 13.6江1.2708心=0.0095 - I - I -10.6467沢92.7T.6丿1998.2汇5.290丿I998.2

11、丿=3.236m/hKGa=KGaw，11查常见填料的形状系数表得二 1.45aa二KGaW；：1.1= 0.0325 0.6467 92.7 1.451.1= 2.932kmol/(m3 h kPa)KLa二KLaW0.4二3.236 0.6467 92.7 1.450.4二225.08/h0.71/31/30.065、92.7x0.039、KG=0.237： i-KG=0.237fatDVy丿百丿u/uF=63.63%50% 一(u KGa= 1+9.5一-0.5 KGa.H丿” 一 /I KLa= 1+2.6 -0.5KLaI I丿得KGa = 1 +9.5% (0.63630.52.9

12、32= 4.642mo/(m3 h kPa)得KLa = 1 2.6 0.6363 0.522122508二23238/hIo2.036kmol/ m3 h kPa 1 1-+-4.6420.0156 232.38Z=HOGNDG=0.488X 10.319=5.03m得Z=1.3 X 5.03=6.539取填料层高度为Z =6.6m查塑料鲍尔环高度推荐值表对于阶梯环填料-=510,hmax6mD取h/D=8贝y h=8X 1100=8800mm计算得填料层高度为66000mm故不需分段2.4填料层压降计算散装填料的压降值可由埃克特通用关联图计算。计算时，先根据气液负荷及有关物性数据，求出横坐

13、标WLA 值。WVJPL丿再根据操作空塔气速U用有关物性数据，求出纵坐标1011 1 -；+-；-KGHKLaHOGVKYa1.1VKGaP1195.67_2.036 101.3 0.785 1.12=0.488md 丄Z0.2值。通过作图得出交点，读出过交点的等压gL线数值，即得出每米填料层压降值。用埃克特通用关联图计 算压降时，所需填料因子与液体喷淋点密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷淋密度无关的压降填料因子平 均值。埃克特通用关联图横坐标为0。5W匸=0.885WV几查散装填料压降填料因子平均值表得P=125m查通用关联图得：P/Z=190.45Pa/m填料层压降为P=190.

14、45X 6.6=1256.97Pa查此图时，一定要看好，最好用两个直角板找到横坐标和纵坐标的交点，在估计出合理的等压线数值。2.5吸收塔接管尺寸计算般管道为圆形,d为内径，水流速为0.53m/s常压下气体流速1030m/s则气体进口直径di =4 2500,72mm3.14 3600 30排液口直径d5=d/2=120mm2.6附属设备(1) 本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分面器， 且填料层不高，可不设液体再分布器。(2) 塔径及液体负荷不大，可采用较简单的栅板型支承板及 压板。三、评价设计中问题的评价：1、对于吸收塔基本尺寸的确定以及数据来源，物性参数，合 适取值范围的确定要按具体

15、的实际设计情况来定。2、对于吸收塔填料装置的材料属性， 以及经济效益要综合考 虑工艺的可能性又要满足实际操作标准。3、对于吸收塔的温度的确定，由吸收的平衡关系可知，温度 降低可增加溶质组分的溶解度，对于压力的确定，选择常 压，减少工作设备的负荷。设计体会刚拿到任务说明书时，一脸茫然，大家都是第一次接触到 这个陌生的东西，面对大量繁琐的计算，我的头都大了，其中我 得了一个很不合理的数据，经气体出口直径喷液进口直径8035442/998.2: 239mm3.14 3600 0.5喷液出口直径11d2=di=172mmd4=da=240mmda二过反复查找，才发现前面有个小数 点弄错了，我深深体会到了科学需要的严谨性。在设计课程报告 时，要输入大量的公式，我自学了一点公式编辑器的知识，感觉 它非常有用，今后有时间还得好好学学。我会好好对待以后的每12一次设计，让老师满意。希望老师对我这次的表现认可。四、参考文献1、化学工程手册编辑委员会，化学工程手册一一气液传质设备2、 贾绍义，紫诚敬化工原理课程设计天津大学出版社，20023、 刘乃鸿等现代填料塔技术指南天津，中国石化出版社19984、徐崇嗣等塔填料产品及技术手册北京，化学工业出版社19955、姚玉英化工原理，下册天津大学出版社1999五，附