水吸收二氧化硫填料塔课程设计.docxVIP

PAGE PAGE 10 《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SO ，混合 2 气体的处理为 2500m3/h,其中 SO2（体积分数） 8﹪。要求塔板排放气体中含SO2 低于 0.4％，采用清水进行吸收。 （二） 操作条件 常压，20℃ （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 5、 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 4 操作条件的确定 4 吸收剂的选择 4 装置流程的确定 4 填料的类型与选择 4 操作温度与压力的确定 4 有关的工艺计算 5 基础物性数据 5 物料衡算 6 填料塔的工艺尺寸的计算 6 填料层降压计算 11 吸收塔接管尺寸的计算 12 附属设备 12 三、评价 13 四、参考文献 13 五、附表 14 一、 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 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。 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。 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。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。 操作温度与压力的确定 20℃，常压 （二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 基础物性数据 ①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ρ=998.2kg/m 粘度μ =0.001Pa·s=3.6kg/(m·h) L 表面张力б =72.6dyn/cm=940896kg/h3 L SO 在水中的扩散系数为D 2 L =1.47×10-5m2/s=5.29×10-6m2/h ②气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 M =∑y M =0.08×44＋0.92×29=31.8 vm i i PMvm 101.3?31.8 混合气体的平均密度ρ = ? ?1.322kg m-3 vm RT 8.314?293 混合气体粘度近似取空气粘度，手册 20℃空气粘度为 μV=1.81×10-5Pa·s=0.065kg/(m?h)查手册得SO2 在空气中的扩散系数为 D =0.108cm2/s=0.039m2/h V 由手册查得 20℃时SO 2 在水中的亨利系数E=3550kPa 相平衡常数为m= E ? 3550 ? 35.04 P 101.3 ρ 溶解度系数为 H= 物料衡算 l E.Ms ? 0.0156 kmlo kPa.m3 进塔气相摩尔比为y = 0.08 1 出塔气相摩尔比为y =0.004 2 进塔惰性气相流量为V= 2500 ? 273 (1? 0.08) ? 95.67kmol / h 22.4 293 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 计算，即（（ L ） ? V min y ? y 1 2 y / m ? x 1 2 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X =0 2 （（ L ） V ? min y ? y 1 2 y / m ? x 1 2 ? 0.08 ? 0.004 ? 33.29 0.08 / 35.04 ? 0 取操作液气比为L/V=1.4L/V=1.4×33.29=46.61 L=46.61×95.67=4459.18kmol/h ∵V(y -y )=L(x -x ) 1 2 1 2 ∴x = 95.67 ?(0.08 ? 0.004) ? 1.63 ?10?3 1 4459.18 填料塔的工艺尺寸计算 ①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 =2500×1.322=3305kg/h V 液相质量流量可近似按纯水的流