水吸收二氧化硫過程填料塔設計

1、齊 齊 哈 爾 大 學化工原理課程設計說明書水吸收SO2填料塔(3200m3/h)學 院：食品與生物工程學院 專 業(yè) 班： 生工112班 姓 名： 蔣燕妮 學 號： 2011053072 指導教師： 趙國君 設計時間：2014.06.2307.06 摘要 吸收是利用混合氣體中各組分在液體中的溶解度的差異來分離氣態(tài)均相混合物的一種單元操作。在化工生產(chǎn)中主要用于原料氣的凈化，有用組分的回收等。 氣液兩相的分離是通過它們密切的接觸進行的，在正常操作下，氣相為連續(xù)相而液相為分散相，氣相組成呈連續(xù)變化，氣相中的成分逐漸被分離出來。填料塔是氣液呈連續(xù)性接觸的氣液傳質設備，屬微分接觸逆流操作過程。塔的底部有

2、支撐板用來支撐填料，并允許氣液通過。支撐板上的填料有整砌和亂堆兩種方式。填料層的上方有液體分布裝置，從而使液體均勻噴灑于填料層上。填料層的空隙率超過90%，一般液泛點較高，單位塔截面積上填料塔的生產(chǎn)能力較高，研究表明，在壓力小于0.3MPa時，填料塔的分離效率明顯優(yōu)于板式塔。這次課程設計的任務是用水吸收空氣中的二氧化硫，然后再進行解吸處理得到二氧化硫。要求設計包括塔徑、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通過物料衡算得到所需要的基礎數(shù)據(jù)，然后進行所需尺寸的計算得到各種設計參數(shù)，為圖的繪制打基礎，提供數(shù)據(jù)參考。關鍵詞：水；二氧化硫；吸收；填料塔；物料衡算Abstract Absorption is a

3、n important unit operation in the differences in solubility using mixture gas in the liquid in the separation of gaseous homogeneous mixture. In the chemical production is mainly used for purifying raw gas, recovery of valuable components etc. Separation of gas-liquid two-phase is close contact with

4、 them, in normal operation, the gas phase as the continuous phase and the liquid phase is dispersed phase, gas phase composition of a continuous change, the gas phase composition was gradually isolated. The tower is gas-liquid in gas-liquid mass transfer equipment of continuous contact, belonging to

5、 differential contact counter-current operation. At the bottom of the tower with a supporting plate for supporting the filler, and allow the liquid through the. The support plate and a whole masonry filler has two ways. The liquid distribution device above the filler layer, so that the liquid is uni

6、formly sprayed on the filler layer. Void filler layer rate exceeds 90%, the general flooding points higher, the tower unit cross-sectional area of packing tower production capacity is higher, research shows that, the pressure is less than 0.3MPa, the separation efficiency of packed tower is obviousl

7、y better than that of the plate tower. The curriculum design task is the absorption of sulfur dioxide in air with water, and then desorption with sulfur dioxide. Design requirements including the tower diameter, height of packed tower, tower tube size, need through the material balance to get basic

8、data needed, and then calculate the required size of the various design parameters, for drawing foundation, to provide data for reference.Keywords: water; sulfur dioxide; absorption; packed tower; material balanceII目錄摘要IAbstractII設計任務書1第1章 緒論21.1吸收技術概況21.2吸收過程對設備的要求及設備的發(fā)展概況21.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應用31.3.1吸收的應用

9、概況31.3.2典型吸收過程3第2章 設計方案42.1吸收方法及吸收劑的選擇42.1.1吸收方法42.1.2吸收劑的選擇42.2吸收工藝的流程52.2.1吸收工藝流程的確定52.2.2吸收工藝流程圖62.3操作參數(shù)的選擇72.3.1操作溫度的選擇72.3.2操作壓力的選擇72.3.3吸收因子的選擇72.4吸收塔設備及填料的選擇82.4.1吸收塔的設備選擇82.4.2填料的選擇9第3章 吸收塔工藝的計算103.1基礎物性數(shù)據(jù)103.1.1液相物性數(shù)據(jù)103.1.2氣相物性數(shù)據(jù)103.1.3氣液平衡數(shù)據(jù)103.2物料衡算113.3塔徑的計算123.4填料層高度計算143.4.1傳質單元高度計算14

10、3.4.2填料層高度Z的計算163.4.3填料層壓降P的計算:163.5液體分布器簡要設計18 3.5.1選型183.5.2分布點密度計算193.5.3布液計算193.6填料塔附屬高度計算193.6.1塔上部空間高度193.6.2塔底液體保持高度193.7其他附屬塔內件的選擇193.7.1液體分布器203.7.2液體再分布器213.7.3填料支撐板213.7.4填料壓板與床層限制板213.7.5氣體進出口裝置與排液裝置21結論22參考文獻24附錄25致謝26化工原理課程設計任務書一、設計題目水吸收二氧化硫過程填料吸收塔設計二、設計任務及操作條件1、 設計任務生產(chǎn)能力（入塔爐氣流量） 3200

11、m3h二氧化硫吸收率 95% 入塔爐氣組成(含二氧化硫) 0.07 （摩爾分率）2、 操作條件入塔爐氣溫度 25 洗滌除去二氧化硫的清水溫度 20 操作壓強 常壓 吸收溫度 基本不變,可近似取為清水的溫度 3、填料類型 階梯環(huán)填料,填料規(guī)格自選 4、廠 址 齊齊哈爾地區(qū) 三、設計內容1、設計方案的選擇及流程說明2、吸收塔的物料衡算3、吸收塔工藝尺寸計算4、填料層壓降的計算5、液體分布器簡要設計6、填料吸收塔裝配圖(1號圖紙)7、設計評述8、參考資料 指導教師：趙國君 2014年 06 月 23日第1章 緒論1.1吸收技術概況在化學工業(yè)中，利用不同氣體組分在液體溶劑中的溶解度的差異，對其進行選擇

12、性溶解，從而將混合物各組分分離的傳質過程稱為吸收。氣體吸收過程是化工生產(chǎn)中常用的氣體混合物的分離操作，其基本原理是利用混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同，實現(xiàn)各組分分離的單元操作。實際生產(chǎn)中，吸收過程所用的吸收劑常需回收利用，故一般來說，完整的吸收過程應包括吸收和解吸兩部分，因而在設計上應將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設計結果。作為吸收過程的工藝設計，其一般性問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，完成以下工作：（1）根據(jù)給定的分離任務，確定吸收方案；（2）根據(jù)流程進行過程的物料和熱量衡算，確定工藝參數(shù)；（3）依據(jù)物料及熱量衡算進行過程的設備

13、選型或設備設計；（4）繪制工藝流程圖及主要設備的工藝條件圖；（5）編寫工藝設計說明書。1.2吸收過程對設備的要求及設備的發(fā)展概況近年來隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的吸收設備已經(jīng)廣泛用于實際生產(chǎn)過程中。對于吸收過程，能夠完成分離任務的塔設備有多種，如何從眾多的塔設備中選擇合適類型是進行工藝設計的首要任務。而進行這一項工作則需對吸收過程進行充分的研究后，并經(jīng)多方面對比方能得到滿意的結果。一般而言，吸收用塔設備與精餾過程所需要的塔設備具有相同的原則要求，用較小直徑的塔設備完成規(guī)定的處理量，塔板或填料層阻力要小，具有良好的傳質性能，具有合適的操作彈性，結構簡單，造價低，便于安裝、操作和維修等。 但是吸收

14、過程，一般具有液氣比大的特點，因而更適用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于過程節(jié)能。所以對于吸收過程來說，以采用填料塔居多。近年來隨著化工產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，大規(guī)模的吸收設備已經(jīng)廣泛用于實際生產(chǎn)當中。具有了很高的吸收效率，以及在節(jié)能方面也日趨完善。填料塔的工藝設計內容是在明確了裝置的處理量，操作溫度及操作壓力及相應的相平衡關系的條件下，完成填料塔的工藝尺寸及其他塔內件設計。在今后的化學工業(yè)的生產(chǎn)中，對吸收設備的要求及效率將會有更高的要求，所以日益完善的吸收設備會逐漸應用于實際的工業(yè)生產(chǎn)中。1.3吸收在工業(yè)生產(chǎn)中的應用1.3.1吸收的應用概況在化工生產(chǎn)中，原料氣的凈化，氣體產(chǎn)品的精制，治理有害氣

15、體保護環(huán)境等方面得到了廣泛的應用，在研究和開發(fā)過程中，在方法上多從吸收過程的傳質速率著手，希望在整個設備中，氣液兩相為連續(xù)微分接觸過程，這一特點則與填料塔得到了良好的結合，由于填料塔的通量大，阻力小，使得其在某些處理量大要求壓降小的分離過程中備受青睞，尤其近年高效填料塔的開發(fā)，使得填料塔在分離過程中占據(jù)了重要的位置。吸收在化工的應用大致有以下幾種：（1） 原料氣的凈化。（2） 有用組分的回收。（3） 某些產(chǎn)品的制取。（4） 廢氣的處理。1.3.2典型吸收過程煤氣脫苯為例:在煉焦及制取城市煤氣的生產(chǎn)過程中，焦爐煤氣內含有少量的苯、甲苯類低碳氫化合物的蒸汽（約35）應予以分離回收，所用的吸收溶劑為

16、該工業(yè)生產(chǎn)過程中的副產(chǎn)物，即焦煤油的精制品稱為洗油?；厥毡较滴镔|的流程包括吸收和解吸兩個大部分。含苯煤氣在常溫下由底部進入吸收塔，洗油從塔頂淋入，塔內裝有木柵等填充物。在煤氣與洗油接觸過程中，煤氣中的苯蒸汽溶解于洗油，使塔頂離去的煤氣苯含量降至某允許值(<)，而溶有較多苯系物質的洗油(稱富油)由吸收塔底排出。為取出富油中的苯并使洗油能夠再次使用(稱溶劑的再生)，在另一個稱為解吸塔的設備中進行與吸收相反的操作-解吸。為此，可先將富油預熱到170左右由解吸塔頂淋下，塔底通入過熱水蒸氣。洗油中的苯在高溫下逸出而被水蒸氣帶走，經(jīng)冷凝分層將水除去，最終可得苯類液體（粗苯），而脫除溶質的洗油（稱貧油

17、）經(jīng)冷卻后可作為吸收溶劑再次送入吸收塔循環(huán)使用.27第2章 設計方案 吸收過程的設計方案主要包括吸收劑的選擇、吸收流程的選擇、解吸方法選擇、設備類型選擇、操作參數(shù)的選擇等內容.用水吸收S02屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且S02不作為產(chǎn)品，故采用純溶劑。2.1吸收方法及吸收劑的選擇2.1.1吸收方法 完成同一吸收任務，可選用不同吸收劑，從而構成了不同的吸收方法，如以合成氨廠變換器脫CO2的為例，若配合焦爐氣為原料的制氫工藝，宜選用水，碳酸丙烯酯，冷甲酸等作吸收劑，既能脫CO2，又能脫除有機雜質。后繼配以堿洗和低溫液氨洗構成了一個完整的凈化體系，若以

18、天然氣為原料制H2和N2時，宜選用催化熱碳酸鉀溶液作吸收劑，凈化度高。后繼再配以甲烷化法，經(jīng)濟合理。其中，前者為物理吸收，后者則為化學吸收。一般而言，當溶劑含量較低，而要求凈化度又高時，宜采用化學吸收法；若溶質含量較高，而凈化度又不很高時，宜采用物理吸收法。2.1.2吸收劑的選擇對于吸收操作,選擇適宜的吸收劑,具有十分重要的意義.其對吸收操作過程的經(jīng)濟性有著十分重要的影響.一般情況下,選擇吸收劑,要著重考慮如下問題.(一)對溶質的溶解度大所選的吸收劑多溶質的溶解度大,則單位量的吸收劑能夠溶解較多的溶質,在一定的處理量和分離要求下,吸收劑的用量小,可以有效地減少吸收劑循環(huán)量,這對于減少過程功耗和

19、再生能量消耗十分有利.另一方面,在同樣的吸收劑用量下,液相的傳質推動力大,則可以提高吸收效率,減小塔設備的尺寸.(二)對溶質有較高的選擇性對溶質有較高的選擇性,即要求選用的吸收劑應對溶質有較大的溶解度,而對其他組分則溶解度要小或基本不溶,這樣,不但可以減小惰性氣體組分的損失,而且可以提高解吸后溶質氣體的純度.(三)不易揮發(fā)吸收劑在操作條件下應具有較低的蒸氣壓,以避免吸收過程中吸收劑的損失,提高吸收過程的經(jīng)濟性.(四)再生性能好由于在吸收劑再生過程中,一般要對其進行升溫或氣提等處理,能量消耗較大,因而,吸收劑再生性能的好壞,對吸收過程能耗的影響極大,選用具有良好再生性能的吸收劑,往往能有效地降低

20、過程的能量消耗.以上四個方面是選擇吸收劑時應考慮的主要問題,其次,還應注意所選擇的吸收劑應具有良好的物理、化學性能和經(jīng)濟性.其良好的物理性能主要指吸收劑的粘要小,不易發(fā)泡,以保證吸收劑具有良好的流動性能和分布性能.良好的化學性能主要指其具有良好的化學穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,以防止在使用中發(fā)生變質,同時要求吸收劑盡可能無毒、無易燃易爆性,對相關設備無腐蝕性(或較小的腐蝕性).吸收劑的經(jīng)濟性主要指應盡可能選用廉價易得的溶劑.表21 物理吸收劑和化學吸收劑的特性物理吸收劑化學吸收劑（1）吸收容量（溶解度）正比于溶質分壓（2）吸收熱效應很小（近于等溫）（3）常用降壓閃蒸解吸（4）適于溶質含量高，而凈化度要求

21、不太高的場合（5）對設備腐蝕性小，不易變質（1）吸收容量對溶質分壓不太敏感（2）吸收熱效應顯著（3）用低壓蒸汽氣提解吸（4）適于溶質含量不高，而凈化度要求很高的場合（5）對設備腐蝕性大，易變質2.2吸收工藝的流程2.2.1吸收工藝流程的確定工業(yè)上使用的吸收流程多種多樣，可以從不同角度進行分類，從所選用的吸收劑的種類看，有僅用一種吸收劑的一步吸收流程和使用兩種吸收劑的兩步吸收流程，從所用的塔設備數(shù)量看，可分為單塔吸收流程和多塔吸收流程，從塔內氣液兩相的流向可分為逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程，此外，還有用于特定條件下的部分溶劑循環(huán)流程。（一）一步吸收流程和兩步吸收流程一步流程一般用于混合氣

22、體溶質濃度較低，同時過程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務的情況。若混合氣體中溶質濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達到規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費用較高，從經(jīng)濟性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程。（二）單塔吸收流程和多塔吸收流程單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若過程的分離要求較高，使用單塔操作時，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時，則需要采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程）（三）逆流吸收與并流吸收吸收塔或再生塔內氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質推動力大，分離效率高（具有多個理論級的分離能力）的

23、顯著優(yōu)點而 廣泛應用。工程上，如無特別需要，一般均采用逆流吸收流程。（四）部分溶劑循環(huán)吸收流程由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當塔的液相負荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善踏的操作條件。2.2.2吸收工藝流程圖2.3操作參數(shù)的選擇2.3.1操作溫度的選擇對于物理吸收而言,降低操作溫度,對吸收有利.但低于環(huán)境溫度的操作溫度因其要消耗大量的制冷動力而一般是不可取的,所以一般情況下,取常溫吸收較為有利.對于特殊條件的吸收操作必須采用低于環(huán)境的溫度操作.對于化學吸收,操作溫度應根據(jù)化學

24、反應的性質而定,既要考慮溫度對化學反應速度常數(shù)的影響,也要考慮對化學平衡的影響,使吸收反應具有適宜的反應速度.對于再生操作,較高的操作溫度可以降低溶質的溶解度,因而有利于吸收劑的再生.2.3.2操作壓力的選擇對于物理吸收,加壓操作一方面有利于提高吸收過程的傳質推動力而提高過程的傳質速率,另一方面,也可以減小氣體的體積流率,減小吸收塔徑.所以操作十分有利.但工程上,專門為吸收操作而為氣體加壓,從過程的經(jīng)濟性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的壓力參數(shù)下可以進行吸收操作的情況下,一般是以前道工序的壓力作為吸收單元的操作壓力.對于化學吸收,若過程由質量傳遞過程控制,則提高操作壓力有利,若為化學反應

25、過程控制,則操作壓力對過程的影響不大,可以完全根據(jù)前后工序的壓力參數(shù)確定吸收操作壓力,但加大吸收壓力依然可以減小氣相的體積流率,對減小塔徑仍然是有利的.對于減壓再生(閃蒸)操作,其操作壓力應以吸收劑的再生要求而定,逐次或一次從吸收壓力減至再生操作壓力,逐次閃蒸的再生效果一般要優(yōu)于一次閃蒸效果.2.3.3吸收因子的選擇吸收因子是一個關聯(lián)了氣體處理量,吸收劑用量以及氣液相平衡常數(shù)的綜合的過程參數(shù).式中 -氣體處理量, . m-氣體相平衡常數(shù).吸收因子的值的大小對過程的經(jīng)濟性影響很大,選取較大的吸收因子,則過程的設備費用降低而操作費用升高,在設計上,兩者的數(shù)值應以過程的總費用最低為目標函數(shù)進行優(yōu)化設

26、計后確定.從經(jīng)驗上看,吸收操作的目的不同,該值也有所不同.一般若以凈化氣體或提高溶質的回收率為目的,則值宜在1.22.0之間,一般情況可近似取=1.4.而對于以制取液相產(chǎn)品為目的吸收操作, 值可以取小于1.工程上更常用的確定吸收劑用量(或氣提氣用量)的方法是利用求過程的最小液氣比(對于再生過程求最小氣液比),進而確定適宜的液氣比,即 對于低濃度氣體吸收過程,由于吸收過程中氣液相量變化較小,則有 2.4吸收塔設備及填料的選擇2.4.1吸收塔的設備選擇對于吸收過程,能夠完成其分離任務的塔設備有多種,如何從眾多的塔設備中選出合適的類型是進行工藝設計的首要工作.而進行這一項工作則需對吸收過程進行充分的

27、研究后,并經(jīng)多方案對比方能得到較滿意的結果.一般而言,吸收用塔設備與精餾過程所需要的塔設備具有相同的原則要求,即用較小直徑的塔設備完成規(guī)定的處理量,塔板或填料層阻力要小,具有良好的傳質性能,具有合適的操作彈性,結構簡單,造價低,易于制造、安裝、操作和維修等.但作為吸收過程,一般具有操作液起比大的特點,因而更適用于填料塔.此外,填料塔阻力小,效率高,有利于過程節(jié)能,所以對于吸收過程來說,以采用填料塔居多.但在液體流率很低難以充分潤濕填料,或塔徑過大,使用填料塔不經(jīng)濟的情況下,以采用板式塔為宜.2.4.2填料的選擇 各種填料的結構差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，因此在使用上應根據(jù)具體情況選擇不同的塔填

28、料。在選擇塔填料時，應該考慮如下幾個問題： (1) 選擇填料材質 選擇填料材質應根據(jù)吸收系統(tǒng)的介質以及操作溫度而定，一般情況下，可以選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對于腐蝕性介質應采用相應的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應考慮材料的耐溫性能。(2) 填料類型的選擇 填料類型的選擇是一個比較復雜的問題。一般來說，同一類填料塔中，比表面積大的填料雖然具有較高的分離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔徑較大，塔體造價升高。 （3）對于水吸收S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在所了散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此

29、選用DN38聚丙稀階梯環(huán)填料。 第3章 吸收塔工藝的計算3 吸收塔的工藝計算 3.1基礎物性數(shù)據(jù)3.1.1液體物料數(shù)據(jù)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)。由手冊查的，20時水的有關物性數(shù)據(jù)如下：密度： 粘度：表面張力：940896kg/h2 SO2在水中擴散系數(shù)為3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質量為混合氣體的平均密度混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得25空氣度為查手冊得二氧化硫在空氣中的擴散系數(shù)為 3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)由手冊查得，常壓下25時，二氧化硫在水中的亨利常數(shù)為 相平衡常數(shù)為 溶解度系數(shù)為 3.2 物料衡算進塔氣相摩爾比為 出塔氣相摩爾比為

30、進塔惰性氣相流量為 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣量比可按下式計算，即對于純溶劑吸收過程，進塔液相組成為 取操作液氣比為： 3.3塔徑計算采用Eckert通過關聯(lián)圖計算泛點氣速氣相質量流量為 液相質量流量可近似按純水的流量計算，即Eckert通過關聯(lián)圖的橫坐標為 查圖得 查表填料類型填料因子,1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬階梯環(huán)160140塑料鮑爾環(huán)55028018414092塑料階梯環(huán)260170127瓷距鞍1100550200226瓷拉西環(huán)1300832600410得： 取 由圓整塔徑，取泛點率校核： (在允許的范圍內)填料類型公稱直徑mm外徑

31、5;高×厚/mm比表面積m2 /m3空隙率個數(shù)m-2堆積密度kg/m3干填料因子m-1塑料階梯環(huán)2525×12.5×1.422890%8150097.83123838×19×10132.591%2720057.51755050×25×1.5114.282.7%1074054.81437676×38×3.09092.9%342068.4112填料規(guī)格校核： 液體噴淋密度校核：取最小潤濕速率為 查附錄五得 ： 經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。3.4填料層高度計算 脫吸因數(shù)為 3.4.1傳質單元高度數(shù)計算

32、=7.022 氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯(lián)式計算 查表得常見材質的臨界表面張力值材質碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯鋼石蠟表面張力，dyn/cm56617333407520得： 液體質量通量為 氣膜吸收系數(shù)由下式計算： 氣體質量通量為： 液膜吸收系數(shù)由下式計算： 由 ，常見填料的形狀系數(shù)填料類型球形棒形拉西環(huán)弧鞍開孔換值0.720.7511.191.45得： 則 由 , 得 則 由 由 3.4.2 填料層填料層高度計算 查表可得填料類型h/Dhmax拉西環(huán)2.54m矩鞍586m鮑爾環(huán)5106m階梯環(huán)8156m環(huán)矩鞍8156m對于階梯環(huán)填料，h/D=815,hmax6mm取h/D=8，則h=8&#

33、215;12009600mm計算得填料層高度為6000mm，故不需要分段。 3.4.3填料層壓降P計算 采用Eckert通用關聯(lián)圖計算填料層壓降。 橫坐標為 查表817得， 縱坐標為 查表518散裝填料壓降填料因子平均值填料類型填料因子，1/mDN16DN25DN38DN50DN76金屬鮑爾環(huán)30611498金屬環(huán)矩鞍13893.47136金屬階梯環(huán)11882塑料鮑爾環(huán)34323211412562塑料階梯環(huán)17611689瓷矩鞍環(huán)700215140160瓷拉西環(huán)1050576450288得： 填料層壓降為 3.5液體分布器簡要設計3.51選型該吸收塔相負合較大，而氣相負荷相對較低，故選用槽式液

34、體分布器3.5.2分布點密度計算按Eckert建議值，D1200時，噴淋點密度為42點/m2，因該塔液相負荷較大，設計取噴淋點密度為120點/m2。布液點數(shù)為按分布點幾何均勻的原則，進行布點設計。設計結果為：二級槽共設七道，在槽側面開孔，槽寬度為80mm，槽高度為210mm，兩槽中心距為160mm。分布點采用三角形排列，實際設計布點數(shù)位n=132點，布液點示意圖如圖所示。3.5.3 布液計算由取=0.60，=160mm3.6填料塔附屬高度計算 3.6.1塔上部空間高度 塔上部空間高度可取1.59m,塔底液相停留時間按1min考慮,則塔釜所占空間高度為考慮到氣相接管所占的空間高度,底部空間高度可

35、取1.5m,所以塔的附屬高度可以取4.60m.從而得知總高度為H=1.51+1.59+1.50+6.00=10.60m 3.6.2塔底液體保持高度液位高度的確定應和布液孔徑協(xié)調設計，使各項參數(shù)均在適宜的尺寸范圍內。最高液位的范圍通常在200500mm之間，而布液孔的直徑在3mm以上，k為孔流系數(shù)，其值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定，在雷諾數(shù)大于1000的情況下，可取0.600.62。取布液孔直徑為15mm，則液位高度可由下式求得。m液位保持的高度由液體最大流率的最高液位決定，一般取最高液位的1.121.15倍，則 在200500之間，符合要求。3.7其他附屬塔內件的選擇本裝置的直徑較小可采用簡單的進

36、氣分布裝置,同時排放的凈化氣體中的液相夾帶要求嚴格,應設除液沫裝置,為防止填料由于氣流過大而是翻,應在填料上放置一個篩網(wǎng)裝置,防止填料上浮.3.7.1液體分布器液體在填料塔頂噴淋的均勻狀況是提供塔內氣液均勻分布的先決條件，也是使填料達到預期分離效果的保證。為此，分布器設計中應注意以下幾點：（1）、為保證液體在塔截面上均布，顆粒型（散裝）填料的噴淋點數(shù)為4080個/m2（環(huán)形填料自分布性能差應取高值），此外，為減少壁流效應，噴淋孔的分布應使近塔壁520區(qū)域內的液體流量不超過總液量的10。規(guī)整填料一般為100200個/噴淋點。（2）、噴淋孔徑不宜小于2，以免引起堵塞，孔徑也不宜過大，否則液位高度難

37、維持穩(wěn)定。3.7.1.1多孔型液體分布器多孔型液體分布器系借助孔口以上的液層靜壓或泵送壓力使液體通過小孔注入塔內。3.7.1.2直管式多孔分布器根據(jù)直管液量的大小，在直管下方開24排對稱小孔，孔徑與孔數(shù)依液體的流量范圍確定，通常取孔徑26，孔的總面積與及進液管截面積大致相等，噴霧角根據(jù)塔徑采用30°或45°，直管安裝在填料層頂部以上約300。此形分布器用于塔徑600800，對液體的均布要求不高的場合。根據(jù)要求，也可以采用環(huán)形管式多孔分布器。3.7.1.3排管式多孔分布器支管上孔徑一般為35，孔數(shù)依噴淋點要求決定。支管排數(shù)、管心距及孔心距依塔徑和液體負荷調整。一般每根支管上可

38、開13排小孔，孔中心線與垂直線的夾角可取15°、22.5°、30°或45°等，取決于液流達到填料表面時的均布狀況。主管與支管直徑由送液推動力決定，如用液柱靜壓送液，中間垂直管和水平主管內的流速為0.20.3m/s，支管流速取為0.150.2m/s；采用泵送液則流速可提高。3.7.2液體再分布器當塔頂噴淋液體沿填料層下流時，存在向塔壁流動的趨勢，導致壁流增加。此外，塔體傾斜、保溫不良等也會加劇壁流現(xiàn)象。為提高塔的傳質效果，當填料層高度與塔徑之比超過某一數(shù)值時，填料層需分段。在各段填料層之間安設液體再分布器，以收集自傷以填料層來的液體，為下一填料層提供均勻的

39、液體分布。3.7.3填料支撐板填料支撐板用于支撐塔填料及其所特有的氣體、液體的質量，同時起著氣液流道及其體均布作用。故要求支撐板上氣液流動阻力太大，將影響塔的穩(wěn)定操作甚至引起塔的液泛。支撐板大體分為兩類，一類為氣液逆流通過的平板支撐板，板上有篩孔或為柵板式；另一類斯氣體噴射型，可分為圓柱升氣管式的氣體噴射型支撐板和梁式氣體噴射型支撐板。平板型支撐板結構簡單，但自由截面分率小，且因氣液流同時通過板上篩孔或柵縫，故板上存在液位頭。氣體噴射性支撐板氣液分道，即有利于氣體的均勻分配，又避免了液體在板上聚集。梁式結構強度好，裝卸方便，可提高大于塔截面的自由截面，且允許氣液負荷較大，其應用日益受到重視。當

40、塔內氣液負荷較大或負荷波動較大時，塔內填料將發(fā)生浮動或相互撞擊，破壞塔的正常操作甚至損壞填料，為此，一般在填料層頂部設壓板或床層限制板。 3.7.4填料壓板與床層限制板填料壓板系藉自身質量壓住填料但不致壓壞填料；限制板的質量輕，需固定于塔壁上。一般要求壓板或限制板自由截面分率大于70。 3.7.5氣體進出口裝置與排液裝置填料塔的氣體進口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。對500mm直徑以下的小塔，可使進氣管伸到塔中心位置，管端切成45°向下斜口或切成向下切口，使氣流折轉向上。對1.5m以下直徑的塔，管的末端可制成下彎的錐形擴大器，或采用其它均布氣流的裝置。氣體出口裝置既要保

41、證氣流暢通，又要盡量除去被夾帶的液沫。最簡單的裝置是在氣體出口處裝一除沫擋板，或填料式、絲網(wǎng)式除霧器，對除沫要求高時可采用旋流板除霧器。液體出口裝置既要使塔底液體順利排出，又能防止塔內與塔外氣體串通，常壓吸收塔可采用液封裝置。常壓塔氣體進出口管氣速可取1020m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進出口氣速可取0.81.5m/s（必要時可加大些）管徑依氣速決定后，應按標準管規(guī)定進行圓整.結論結果匯總表水(20)密度998.2kg/黏度0.001 Pa.s=3.6kg/(m.h)表面張力 72.6dyn/cm=940896在水中的擴散系數(shù)5.29混合氣體的平均摩爾質量31.45kg/kmol混合氣體

42、的平均密度1.286空氣粘度(25)SO2(20水中)亨利系數(shù) 相平衡常數(shù)35.04溶解度系數(shù)進塔氣相摩爾比0.0753出塔氣相摩爾比0.00377進塔惰性氣相流量121.71最小液氣比46.61出塔液相組成0.0015進塔液相組成0進塔氣相組成0.0753出塔氣相組成0.00377氣相質量流量為4115.2Kg/h液相質量流量102112.2Kg/h液體密度校正系數(shù)1泛點填料因子170m泛點氣速1.197 m/s空塔氣速0.840 m/s塔徑1.2m最小潤濕速率0.08填料的比表面積132.5最小噴淋密度10.6液體噴淋密度90.50脫吸因數(shù)0.752氣相總傳質單元數(shù)7.022氣相總傳質單元高度0.631m聚丙稀表面張力33dyncm=427680kgh2液體質量通量102112.2(·h)氣體質量通量4115.2(h)氣膜吸收系數(shù)0.0380kmol(hkPa)液膜吸收系數(shù)1.257mh總體積傳質系數(shù)1.596 kmol/(m)塔高6m填料層壓降1648.08Pa塔上部空間高度1.59m塔釜1.51m氣體管所占高度1.5m塔總高=1.59+1.51+1.5+6=10.60m參考文獻1夏青、陳常貴主編.化工原理（上下冊）.天津大學出版社，19992化學工程手冊編輯委員會.第12篇.氣體吸收.北京：化學工業(yè)出版社,19823化學工程手冊