化原SO2气体吸收塔的设计.doc

化工原理课程设计 题目：SO2气体吸收塔的设计 系别：化学与环境工程学院 专业：过程装备与控制工程 2015年 6 月 22 日 目录 一 设计任务书 二 设计方案简介 三 工艺计算 一 设计任务书 （一）设计题目 水吸收S2过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除混合气体(先冷却)中的S2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。混合气体的处理量m3/h 入塔混合气含SO2（体积分数） 4% 出塔混合气含SO2（体积分数） 0.14% 平衡线方程 （二）操作条件 （1）操作压力 常压 2）操作温度 ℃ （三）设计内容 （1）流程的选择：本流程选择逆流操作； （2）））1）操作压力 常压 2）操作温度 ℃ 2.2填料的类型与选择 对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。。 （1）吸收塔的物料衡算）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降）设计液体分布器及辅助设备的选型）绘制有关吸收操作图纸时水的有关物性数据如下： =998.2 kg/m3 粘度为 μL=1.0050mPa·s 表面张力为σL=72.6×103 N/m SO2在水中的扩散系数为 DL=147×10-9m2/s=5.29×10-6m2/h （依Wilke-Chang计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为20℃， 混合气体的平均摩尔质量为 MVm=ΣyiMi=0.04×64+0.96×29=30.4g/mol 混合气体的平均密度为 ρVm===1.2645kg/ m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查化工原理得20℃空气的粘度为 μV=1.81×105Pa·s 查手册得SO2在空气中的扩散系数为 DV=1.08×10-5m2/s=0.039 m2/h 3.1.3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下20℃时SO2在水中的亨利系数为 E=×103 kPa 相平衡常数为 m=E/P=3.55×103/101.3=35.04 溶解度系数为 H=ρ/EM=998.2/（3.55×103×18）=0.0156kmol/kN·m 3.1.4 物料衡算 （1）进塔混合气中各组分的量 塔平均操作压强为101.3kPa，故： 混合气量＝3000××=124.79 kmol/h 混合气SO2中量＝124.78×0.04＝4.99 kmol/h＝4.99×64=319.44kg/h 设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量＝124.78-4.99＝119.79kmol/h＝119.79×29＝3473.88kg/h （2）混合气进出塔的摩尔组成 y1=0.04 y2=0.0014 （3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为==0.04167 出塔气相摩尔比为 Y2===0. （4）出塔混合气量 出塔混合气量=119.79÷（1-0.0014）=119.96kmol/h （5）吸收剂（水）的用量L 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为2=0 （）min==33.86 取操作液气比为 kmol/h (6)塔底吸收液组成X1  (7)操作线方程 依操作线方程 3.2填料塔的工艺尺寸的计算 3.2.1塔径的计算 采用Eckert通用关联图计算泛点气速。 气相质量流量为WV=3000×1.264=3792 kg/h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 WL=5678.53×18=.45 kg/h 其中： ρL =992.2 kg/m3 ρV =1.264 kg/m3 g = 9.81 m/s2 μL=1.0050mPa·s （1）采用Ecekert通用关联图法计算泛点气速uF。 通用填料塔泛点和压降的通用关联图如下： 图一填料塔泛点和压降的通用关联图（引自《化工原理》） 图中 u0——空塔气速，m /s； φ——湿填料因子，简称填料因子，1 /m； ψ——水的密度和液体的密度之比； g——重力加速度，m /s2； ρV、ρL——分别为气体和液体的密度，kg /m3； WV、WL——分别为气体和液体的质量流量，kg /s。 此图适用于乱堆的颗粒形填料，如拉西环、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鲍尔环等，其上还绘制了整砌拉西环和弦栅填料两种规整填料的泛点曲线。对于其他填料，尚无可靠的填料因子数据。 Eckert通用关联图的横坐标为 查图一查得纵坐标值为  表一 散装填料泛点填料因子平均值 填料类型 填料因子，1/m DN16 DN25 DN38 DN50 DN76 金属鲍尔环