化工原理課程設計SO2填料吸收塔課程設計說明書

1、化工原理課程設計任務書 專業(yè)班級： 姓 名： 學 號： 指導老師：目錄一·目的和要求二·設計任務三·設計方案1. 吸收劑的選擇2. 塔內氣液流向的選擇3. 吸收系統(tǒng)工藝流程（工藝流程圖及說明）4. 填料的選擇四·工藝計算1. 物料衡算，吸收劑用量，塔底吸收液濃度2. 塔徑計算3. 填料層高度計算4. 填料層壓降計算5. 填料吸收塔的主要附屬構件簡要設計 6. 動力消耗的計算與運輸機械的選擇（對吸收劑）五·設備零部件管口的設計計算及選型六·填料塔工藝數(shù)據(jù)表填料塔結構數(shù)據(jù)表物性數(shù)據(jù)表七·對本設計的討論八·主要符號說明九

2、·參考文獻一·目的和要求1進行查閱專業(yè)資料、篩選整理數(shù)據(jù)及化工設計的基本訓練；2進行過程計算及主要設備的工藝設計計算，獨立完成吸收單元的設計；用簡潔的文字和圖表清晰地表達自己的設計思想和計算結果；3.建立和培養(yǎng)工程技術觀點；4.初步具備從事化工工程設計的能力,掌握化工設計的基本程序和方法 。5.獨立完成課程設計任務。二·設計任務1.題目：SO2填料吸收塔2 生產(chǎn)能力：SO2爐氣的處理能力為1500 m³/h（1atm,30時的體積）3 爐氣組成：原料氣中含SO2為9%（v）,其余為空氣4 操作條件： P=1atm(絕壓） t=30 5 操作方式：連續(xù)操作

3、6 爐氣中SO2的回收率為95三·設計方案1. 吸收劑的選擇 用水做吸收劑。水對SO2有較大的溶解度，有較好的化學穩(wěn)定性，有較低的粘度，廉價、易得、無毒、不易燃燒2. 塔內氣液流向的選擇 在填料塔中，SO2從填料塔塔底進入，清水從塔頂由液體噴淋裝置均勻淋下。3. 吸收系統(tǒng)工藝流程（工藝流程圖及說明） 二氧化硫爐氣經(jīng)由風機從塔底鼓入填料塔中，與由離心泵送至塔頂?shù)那逅媪鹘佑|，在填料的作用下進行吸收。經(jīng)吸收后的尾氣由塔頂排除，吸收了SO2的廢水由填料塔的下端流出。4. 填料的選擇 可選擇（直徑）25mm塑料鮑爾環(huán)填料(亂堆)。特性數(shù)據(jù)如下：比表面積 :209 m²/m³

4、;空隙率 ：0.90 m³/m³填料因子 ：170 四·工藝計算1. 物料衡算，吸收劑用量，塔底吸收液濃度 30，二氧化硫溶于水的亨利系數(shù)對稀溶液，有相平衡常數(shù)進塔氣相二氧化硫含量：出塔氣相二氧化硫含量：用清水吸收，進塔液相二氧化硫含量：二氧化硫爐氣流量：最小液氣比：取實際液氣比為最小液氣比的1.5倍，則可得吸收劑用量為：2. 塔徑計算爐氣的平均摩爾質量為：混合氣體的密度 氣相質量流量：液相質量流量：從“填料塔泛點和壓降的通用關聯(lián)圖”的橫坐標1.3734處引垂直線與亂堆填料泛點線相交，由此交點的縱坐標讀得30水的粘度，對于水25mm的瓷質鮑爾環(huán)，填料因子=184設

5、計氣速取泛點氣速的70%，則設計氣速氣體的體積流量所需塔徑m圓整D=1m泛點率校核：填料規(guī)格校核： 故填料塔直徑選用合理。3. 填料層高度計算對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)?；旌蠚怏w的黏度可近似取為空氣的黏度。30時，空氣和水的物性常數(shù)如下：空氣：水：傳質單元數(shù)計算：傳質單元數(shù)，將相平衡關系與操作線方程式代入上式然后直接積分。積分結果可整理為，式中稱為解吸因數(shù)。傳質單元高度計算：關于填料的潤濕表面，恩田等人提出如下關聯(lián)式，查表得，聚乙烯臨界表面張力。填料的比表面積，表面張力。液體通過空塔截面的質量流速恩田等關聯(lián)了大量液相和氣相傳質數(shù)據(jù)，分別提出液、氣兩相傳質系數(shù)的經(jīng)驗關

6、聯(lián)式如下：（1） 液相傳質系數(shù)求:（2） 氣相傳質系數(shù),求：又4. 填料層壓降計算在塔徑計算中設計氣速設計氣速下在“填料塔泛點和壓降的通用關聯(lián)圖”中，縱坐標為0.0068589，橫坐標為的點落在的等壓線上，即此時每米填料層壓降為270Pa。填料層壓降為：5. 填料吸收塔的主要附屬構件簡要設計 液體分布器:由于液體負荷較大，故考慮采用溢流槽式分布器，三角形堰口。分布點密度計算：為了使液體初始分布均勻，原則上應增加單位面積上的噴淋點數(shù)。但是，由于結構的限制，不可能將噴淋點設計得很多。根據(jù)Eckert建議，當時，噴淋密度為，因該塔液相負荷較大，設計取噴淋點密度為。則布液點數(shù)為：布液計算：由三角形堰溢

7、流式分布器的送液能力計算公式：VL=2.36··tanh2.5【化工原理課程設計，大連理工出版社，1994.】VL為液體流量，; 流量系數(shù)，取0.6；三角形堰夾角之半，度，h為堰液頭高度，m。此處取=30°，則液體再分布器塔高度沒有遠遠大于塔徑，可不選用液體在分布器。填料支撐裝置常用的支撐板有柵板和各種具有升氣管結構的支撐板。這里可選用柵板。塔徑較大時，宜用分塊式柵板。塔徑D=900-1200mm時，柵板由三塊組成。除沫裝置常見的有折板除沫器，絲網(wǎng)除沫器，旋流板除沫器?？蛇x用絲網(wǎng)除沫器。6. 動力消耗的計算與運輸機械的選擇（對吸收劑）1. 管路總長度估計：估計管路

8、長度l=70m，局部阻力損失當量長度le=10m；2. 輸送吸收劑管路所需壓頭H估算H=（Z2-Z1）+ + +Hf由于塔總體高度約6.5m，故取Z=6.5m；操作壓力為大氣壓，故P=0；由于,進入阻力平方區(qū)。按新的無縫鋼管計算，取表面粗糙度=0.15，d=150mm；/d=0.001，查得摩擦系數(shù)=0.0195則H=6.5+0.763=7.3m；吸收劑為清水，可選用清水泵，有，H=7.3m 五·設備零部件管口的設計計算及選型氣體和液體的進出口裝置（1）氣體和液體的進出口直徑的計算由公式 Vs 為流體的體積流量，u 為適宜的流體流速，m/s .常壓氣體進出口管氣速可取1020m/s；

9、液體進出口速度可取0.81.5m/s（必要時可加大）。選氣體流速為15m/s,由Vs=1500/3600=0.4167代入上公式得d=0.188m，圓整到d=200mm。此時氣體流速為13.27m/s。選液體流速為1.2m/s，由Vs=74074.363/(3600×1000）=0.02058代入上公式得 d=0.148m,圓整之后液體進出口管徑為d=150mm。此時液體流速為1.165m/s。（2）塔附屬高度： 塔上部空間，考慮到讓氣流攜帶的液滴從氣相分離及液體分布器的安裝，塔上部空間取1.5m。 塔下部空間，考慮一個合適的液相停留時間及進氣接管的安裝，塔底所需高度可取為1.5m。

10、六·對本設計的討論通過做此次課程設計，對填料塔的設計過程有了基本的了解，同時對填料塔的內部結構有了更深入的了解。使得知識更加貼切實際，能夠學以致用，實際的運用我們所學的知識把它們變?yōu)閷嵨?，對我們的能力也有的很大的提高。不過對于更細節(jié)的設計，例如法蘭連接及管口的設計仍不是很清楚，這些仍是需要進一步學習的地方。七·主要符號說明符號意義單位解吸因數(shù)填料比表面積m2/m3填料潤濕面積m2/m3CM溶液的總濃度Kmol/ m3D填料塔直徑m氣相擴散系數(shù)m2·s液相擴散系數(shù)m2·s液體分布器主管直徑m液體分布器直列排管直徑m氣相進出口管徑m液相進出口管徑m填料直徑m

11、G氣相摩爾流速kmol/ m2·sGm氣相摩爾流量kmol/sGL液相質量流速kg/m2·sGv氣相質量流速kg/m2·s重力加速度m/s2H塔身高度mHe理論填料層高度mHe填料層實際高度mHOG傳質單元高度m以分壓表示推動力的氣相傳質系數(shù)kmol/( m2·s·kPa)以濃度差表示推動力的液相傳質系數(shù)m/s以摩爾分數(shù)差表示推動力的液相傳質系數(shù)kmol/ m2·s以摩爾分數(shù)差表示推動力的氣相傳質系數(shù)kmol/ m2·s容積總傳質系數(shù)kmol/ m3·sL液相摩爾流率kmol/ m2·sLm液相摩爾流量kmol/ sm相平衡常數(shù)吸收劑摩爾質量kg/kmolNOG傳質單元數(shù)p大氣壓kPaP總壓降kPaPm單位壓降kPa理想氣體常數(shù)kJ/kmol·K絕對溫度K液體分布器液體分布器直列排管間距tm流體流速m/s泛點氣速m/sVL液相體積流量m3/sVG氣相體積流量m3/sWG氣相質量流量kg/sWL液相質量流量kg/sx液相中溶質摩爾分數(shù)y氣相中溶質摩爾分數(shù)回收率填料空隙率