二氧化硫吸收塔

化工原理水吸取二氧化硫填料塔设计班级：1114072姓名：谷云格学号：111407227指导教师：刘伟日期：20230115日课程设计水吸取二氧化硫填料塔设计名目\l“_TOC_250008“前言 3—任务及操作条件 4二设计方案确实定 4\l“_TOC_250007“三根底物性数据 5\l“_TOC_250006“四物料衡算 7\l“_TOC_250005“五填料塔的工艺尺寸的计算 8六填料层压降计算 12\l“_TOC_250004“七液体分布器简要设计 13\l“_TOC_250003“八填料吸取塔的附属设备 14\l“_TOC_250002“九课程设计总结 15\l“_TOC_250001“十主要符号说明 17十一参考文献 18\l“_TOC_250000“十二完毕语 20前 言〔1〕生产力量大〔2〕分别效率高〔3〕操作弹性大〔4〕气体阻力小构造简洁、设备取材面广等。构造简洁、造价较低、适应性强、易于放大等特点。点。一．任务及操作条件1.设计任务2soso气体填料吸取塔设计2.操作条件2so〔1〕混合气〔空气+ 2〕处理量：27000m3/h进塔混合气中二氧化硫体积分数：7.3%进塔吸取剂〔清水〕温度：20。C排放量〔二氧化硫体积分数〕：0.16%操作压力：常压二.设计方案确实定用水吸取SO2属中等溶解度的吸取过程，为提高传质效率，选用逆流吸取流程。因用水作为吸取剂，且SO2不作为产品，故承受纯溶剂。填料的选择对于水吸取SO2的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通合性能较好，故此选用DN50塑料鲍尔环填料。温度计

温度计填料 冷却器

储液罐缓冲罐压力计 吸取塔 换热器

水蒸气风机三.根底物性数据液相物性数据

取样口泵 水槽对低浓度吸取过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：LρLLμL

=998.2kg/3=1.005mPas=1.005 ×103mPas；Ψ=1L外表张力为σL

=72.710-3N/mSO2DL=1.47×1-2/s气相物性数据SO2的含量极低近似视为空气混合气体的平均密度为29 273 G 22.4

=1.206Kg/m320℃空气的粘度为Vμ=1.81×10-5Pa·sV2查手册得SO在空气中的集中系数为2D=1.22×10-m/sG气液相平衡数据220℃SO在水中的亨利系数为2E=3.55×103kPa相平衡常数为溶解度系数为y 0.073 xx b 0.210% X b 0.00210b m 35.04

b 1xb四.物料衡算进塔气相摩尔比为Yb=yb/(1-yb)=0.073/(1-0.073)=0.0787出塔气相摩尔比为Ya=ya/(1-ya)=0.0016/(1-0.0016)=0.0016进塔惰性气相流量为G 27000 273

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

X Xb a对于纯溶剂吸取过程，进塔液相组成为X 0aL YY 0.07870.0016 S b a 36.74GB

X Xb

0.0021取操作液气比为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〕塔径计算承受Eckert塔底混合气相质量流量为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吸取液相质量流量为×(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 经比较选用DG50mm子=120m1=106.4m2/m3FP=0.98为横坐标引垂线与散堆填料液泛总线相交可读出YF

=0.025L”G”GL

1/3填料塔液泛、压力降通用关联图

0.5 或V

0.5G”GL

VLLG G纵坐标：

G1.20.1

或W

0.1gGL gL LGfL各物理量的意义如下：GfLGL＇――气体与液体的质量流速MVVM3/S；G L、G

――气体与液体的密度

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满足鲍尔环径比要求。核算气速：u=7.53.42

0.83ms4u 0.83u 1.30F

0.64〔在允许范围内〕液体喷淋密度校核：依Morrisd<75mm率MWR〕0.083/(ms)查填料手册得a=106.4m/m3tt喷Lmi=MWat喷

=0.08×106.4=8.5133/(m2·)14.88360018L

m3/(m2·)>L

min喷 998.190.7853.42 喷D=3400mm脱吸因数为S=mG=0.68L气相总传质单元数为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气相总传质单元高度承受修正的恩田关联式计算： 0.75 0.1 0.05 0.2 L L2 t L Lw1exp1.45ct L L

gt

G Lt L

L L t 查表得液体质量通量为18.4418L 29.53Kg/(m2s)G 9.07气体质量通量为G

35324.836009.07

1.08Kg/(m2s)DG50mm〔乱堆〕特性d 0.05m p

106.4m2/m3 1.45(鲍尔环为开孔环查《化学工程手册，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气膜吸取系数由下式计算： 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液膜吸取系数由下式计算： 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的安全系数，依据设计经，填料层的设计高度。一般为h=〔1.2-1.5〕h0式中h-设计填料高度mh-工艺计算得到的填料层高度m0取h=1.3h=1.37.03=9.14m0设计填料层高度h=9.2m查下表，散装填料分段高度推举值填料类型拉西环矩鞍鲍尔环阶梯环环矩鞍h／D2.55~85~108~158~15／m≤4≤6≤6≤6≤6

h5

6m。Dh5，则Dh=5×3400=17000mm

max六填料层压降计算承受Eckert横坐标为L 0.5 994417.7 1.2060.5VG

35324.8

998.19

0.98 L查表得，ΦP=125m-1纵坐标为u2p G

0.2

0.8321251 1.206 1.0050.20.011g 9.81 998.2L查以下图得填料层压降为△P=300.00×9.2=2760.00Pa气体和液体的进口设备管径填料塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀与塔外气体串通。常压吸取塔可承受液封装置。10-20m/s，液体进口管流速可取华南理工大学出版社〕s计算管径公式：d 4Vsu对于气体，气体流速取u=20m/s，带入公式得d

47.5 0.69m3.1420对于液体，Vs

14.8818.02 0.268m3s998.2u=2m/s44994416.73.1410800.6998.23600 29.810.16( )2代入公式SA2、分布点密度计算120/m2n=0.785×3.42×120≈1088.9点=1080点320mm840mm，两槽中心640mm。分布点承受三角形排列，实际设计布点数为n=1080点，布液点示意图所示。槽式液体分布器二级槽的布液点示意图(2)φ=0.60，△H=640mm由 L=S 4

2gH 得04Ld 0 n

S2gH 4994416.7/3600 =69.6mm10800.6 29.81640设计取d0=70mm。八．填料吸取塔的附属设备1、填料支承板式;气体喷射型，分为圆柱升气管式的气体喷射型支承板和梁式气体喷射型支承板。2、填料压板和床层限制板在填料顶部设置压板和床层限制板。有栅条式和丝网式。3、气体进出口装置和排液装置管端切成45度向下斜口或切成向下切口，使气流折转向上。对1.5m以下直径的塔，管的末端可制成下弯的锥形扩大器。气体出口既要保证气流畅通，又要尽量除去夹带的液沫。最简洁的装置是除沫挡板〔折板〕，或填料式、丝网式除雾器。除雾沫器2取丝网除沫器。mm120~250pa通过丝网除沫器的最大气速u

=k=0.085=2.3875m/smax0.75~0.8u=0.75×2.3875=1.7906m/sD==0.6984m气体串通，常压吸取塔可承受液封装置。注：(1)填料层不高，可不设液体再分布器。(2)板。其它塔附件及气液出口装置计算与选择此处从略。九．课程设计总结对于设计过程我们通过查阅各种文献得到数据，公式最终汇得到了提高。的相互沟通使我的设计更加完善。间较以前的学哥学姐时间短，但我们信任我们的收获不比他们少。这是我努力的结果。我感谢能有这次让我努力并增长学问的时机们学习和进步的时机以后还12、此次课程设计根本能依据设计任务书、指导书、技术条都应在以后的学习中得以加强与改进。以上足本次课程设计的指导过程中的心得与体会以及对课程得更好的教学效果。十．主要符号说明EKpa

Pa/sGm—平衡常数 —水的密度和液体的密度之比Ggm2/s

kg/m3G, V、LkgG, YKa—气相总体积传质系数，Y

h—填料层高度m0

A—塔截面积，AD2 m24OGOGH —气相总传质单元高度，m N —气相总传质单元数，mOGOGGK kmol/Ga —单位体积填料的润湿面积

m2skPaWGk kmol/G

m2skPa

m2kPaLkm/sLkg/B

m2s kg/S

m2sR—气体常数，8.314kNm/kmolKDGm2/s十一．参考资料和文献教材：〔上、下册〕出版社〔其次版〕202329次印刷《化工原理》王志魁编著。化学工业出版社〔其次版〕2023年29次印刷主要参考文献：《化工原理〔版〕上、下册 姚玉英主编天津大学出版社1999年8月第1版《化工流体流淌与传热》化学工业出版社1987111版《化工原理》上、下册 蒋维钧主编清华大学出版社2023年2月其次版《化工原理》上、