氣液相反應(yīng)器設(shè)計(jì)-噴霧塔吸收三氧化硫

氣液相反應(yīng)器設(shè)計(jì)——噴霧塔吸收三氧化硫頁(yè)[摘要]：在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個(gè)全球性的問(wèn)題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。大氣污染對(duì)人體的舒適、健康的危害包括對(duì)人體的正常生活和生理的影響。本次課程設(shè)計(jì)的題目是某一有色金屬冶煉廠熔煉爐排放的煙氣中含有煙塵、SO2、SO3等污染物，已設(shè)置電除塵除去煙塵后，擬回收其中的SO2，除塵后的煙氣量為Q，煙氣溫度為280?C，煙氣中除SO2外，還有SO3、H2O、O2、N2及少量煙塵，試設(shè)計(jì)一噴霧塔，采用30%的稀硫酸去除SO3及煙塵，同時(shí)使煙氣溫度降至68?C。計(jì)算噴霧塔的物料衡算及能量衡算，并計(jì)算其各部分的尺寸；其中初步設(shè)計(jì)要求繪制噴霧塔結(jié)構(gòu)圖一張，設(shè)計(jì)深度為一般初步設(shè)計(jì)深度。關(guān)鍵詞：噴淋塔、三氧化硫Inthepresent,Airpollutionhasbeenbecameaglobalproblem,includingthegreenhouseeffect,theozonedepletionandacidrain.Airpollutioneffecthumancomfortable,healthyandincludethenormallifeandphysiological.Thiscoursedesigntopicisanon-ferrousmetalsmeltingplantemissionsofausmeltsmeltingfurnacesmokecontainssoot,SO2andSO3pollutants,etc,afterthesmokehassettoremovedustremoval,toreclaimSO2,afterthesmokededustinggasforQ,fluegastemperaturefor280?C,inadditiontotheSO2fluegas,andhaveSO3,H2O,O2,asmallamountofN2smoke,sotrytodesignaspraytower,using30%ofthethinsulfuricacidlowSO3anddustremoval,Atthesametime,fluegastemperaturedownto68?C.Calculationofmaterialbalancespraytower,andenergybalancecalculations,andcalculationofitspartssize,Preliminarydesignrequirementofdrawingaspraytowerstructure,Designdepthisgeneralpreliminarydesigndepth.環(huán)境要素之一。然而人口的增多，人類活動(dòng)的頻繁，自然因素影響使大氣污染嚴(yán)重，保護(hù)大氣環(huán)境是我們刻不容緩的義務(wù)。人類賴以生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境組成。自然環(huán)境是人類生產(chǎn)生活所必需的自然條件和自然資源的總和，社會(huì)環(huán)境是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標(biāo)志，社會(huì)環(huán)境的質(zhì)量對(duì)人類生活和工作以及對(duì)社會(huì)的進(jìn)步都有極大的影響。大氣污染通常是指由于人類活動(dòng)和自然過(guò)程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣，呈現(xiàn)出足夠濃度，達(dá)到了足夠時(shí)間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或而危害了環(huán)境的現(xiàn)象。而有色金屬冶煉廠熔煉爐排放的煙氣中含有煙塵、SO2、SO3等污染物，S的排放是造成酸雨的主要原因，因此煙氣脫硫技術(shù)是控制酸雨危害的最為有效的手段之一。本次課程設(shè)計(jì)采用采用30%的稀硫酸去除SO3及煙塵，再將二氧化硫轉(zhuǎn)變成三氧化硫，再而轉(zhuǎn)變成硫酸以降低S排放。一、設(shè)計(jì)參數(shù)爐氣組成列于下表：成分SO2SO3H2OO2N2體積(%)8.576.5含塵<0.2g/Nm3爐氣壓力：-1000Pa當(dāng)?shù)卮髿鈮海?1.06kPa總硫去除率：2%近塔煙氣流量：42000Nm3/h近塔煙氣溫度：280℃出塔煙氣溫度：68℃二、噴霧塔結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)結(jié)構(gòu)包括塔體、氣體分布器、霧化器、液體在分布器及自控儀表元器件等。本塔特點(diǎn)：1．不用填料及氣液交換塔盤(pán)，系統(tǒng)阻力小，降低了風(fēng)機(jī)功率，節(jié)約能耗；2．采用霧化器，霧化噴嘴將液體完全霧化，氣液交換面積大，吸收、凈化充分；3．因無(wú)填料免去了填料堵塞煩惱，省去了更換填料及維護(hù)的費(fèi)用。同時(shí)也減輕了塔體的重量，使安裝及基礎(chǔ)變得簡(jiǎn)單化，節(jié)約了投資。4．在塔內(nèi)增加液體再分布器,避免了塔內(nèi)的“干錐體”(即塔中心空)現(xiàn)象，使吸收更充分。三、工作原理氣液噴霧塔可作為氣體吸收時(shí)需要進(jìn)行除塵或吸收過(guò)程中液相內(nèi)生成的場(chǎng)合，同時(shí)也可以降低氣體溫度。煙氣從塔的下部進(jìn)入，30%硫酸從塔頂向下噴淋，此時(shí)煙氣經(jīng)過(guò)硫酸噴淋，其中的三氧化硫被硫酸吸收，同時(shí)也使煙塵與氣體脫離，煙氣由塔頂出去，硫酸和煙塵由塔底流出。主要反映式：SO3+H2O→H2SO4四、物料衡算進(jìn)氣溫度：280℃出氣溫度：68℃當(dāng)?shù)卮髿鈮海?1.06KPa爐氣成分：干氣合計(jì)：1749.39kmol/h濕氣合計(jì)：1875.02kmol/h硫平衡SO3+SO2=153.75+1.88=155.63kmol/h由于流的總?cè)コ蕿?%，因此損失的硫?yàn)?55.63×2%=3.11kmol/h剩余的硫量為155.63－3.11=152.52kmol/h余下的SO2的量為152.52×64=9761.28kmol/h水平衡出塔氣體中的換水量出塔氣體溫度為68℃,100%飽和，壓力損失為-0.5KPa查表得，30%蒸汽壓為21.684KPa入塔爐氣帶水量為2261.34kmol/h反應(yīng)水xy801898蒸發(fā)水蒸發(fā)水=出水－帶入水＋反應(yīng)水=11576.772－2261.34＋7.614=9323.046kg/h淋灑酸量設(shè)頻臨溫度為50℃，液氣比為7.5L/Nm3L/a=7.5L/Nm3Q=42000Nm3/hL/42000=7.5L=315000L=315m3查表得50℃時(shí)，30%硫酸密度為1197.8kg/m3所以L=315×1197.8=377307kg/h出塔酸量377307-9323.046+225.694=368209.648kg/h物料平衡表收入支出項(xiàng)目名稱數(shù)量（kg/h）比例（%）項(xiàng)目名稱數(shù)量（kg/h）比例（%）98402.269761.282.24150.40.035005100.161.175100.161.1740162.649.2440162.649.242261.340.5211576.7722.6637730786.77368209.64884.68合計(jì)434821.54100合計(jì)434810.5100五、熱量衡算帶入熱Q入爐氣溫度為280℃,25~280℃熱容量Cp：同理可求得：合計(jì)：Q1=14849128.8kJ/h三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸的生成熱Q2Q2=1.88×(124892＋50158＋92110)=502260.8kJ/h噴灑硫酸帶入的熱量Q3查表得30%硫酸在50℃時(shí)ΔH=72.45kJ/kgQ3=mΔH=72.45×377307=27335892.15kJ/hQ入=Q1＋Q2＋Q3=14849128.8＋502260.8＋27335892.15=42687291.75kJ/h出塔氣體帶出熱量Q出爐氣帶出熱量Q1’出塔溫度為68℃,100%飽和，設(shè)除霧率為40%查得25~68℃熱容量Cp：同理可求得：30%酸霧=3.198kJ/(kg·K)M=1.88×80=150.4kJ/h8098150.4x∵除霧率為40%∴余下的酸為H2SO4=110.544kg/h換算為30%H2SO4=110.544/0.3=368.48kg/h30%酸霧=368.48×3.198×43=50671.159kJ/hQ1’=2688113.425＋＋＋＋50671.159=4921077.774kJ/h水的蒸發(fā)熱Q2’68℃時(shí)水的熱容為2337.625kJ/kg∴Q2’=mΔH=9323.046×2337.625=21793785.406kJ/h熱損失Q3’熱損失為總?cè)霟岬?%Q3’=0.05Q入=0.05×42687291.6=2134364.58kJ/hQ出=Q1’＋Q2’＋Q3’=4921077.774＋21793785.406＋2134364.58=28849127.76kJ/h出塔酸帶走的熱量Q酸=Q入－Q出=42687291.75－28849127.76=13838163.99kJ/h出塔酸溫設(shè)進(jìn)塔酸溫為50℃，比熱4.06kJ/kg出塔酸溫升出塔酸溫為50＋9.26=59.26℃能量平衡表收入支出項(xiàng)目名稱數(shù)量（kJ/h）比例（%）項(xiàng)目名稱數(shù)量（kJ/h）比例（%）加入熱量14849128.834.79帶出顯熱4921077.77411.53三氧化硫變成硫酸生成熱502260.81.18水的蒸發(fā)熱21793785.40651.05噴灑硫酸帶入的熱27335892.1564.04熱損失2134364.585.00硫酸帶出的熱13838163.8432.42合計(jì)42687291.75100合計(jì)42687391.6100六、塔的計(jì)算1．塔的容積氣：280℃→68℃液：50℃→59.26℃Δt1=280-59.26=220.74℃=493.74KΔt2=68-50=18℃=291K取Kv值為800kJ/(m3·h·K)2.塔高、塔徑取噴淋密度12m3/(m2·h)截面積=V/噴淋密度=90.05/12=7.50m2塔高H=V/S=90.05/7.50=12m3．進(jìn)氣口管徑、出氣口管徑取氣體流速為16m/s=1.135m24.出塔的酸管徑取出塔酸流速0.4m/sQUOTE5.進(jìn)塔酸管徑取入塔酸量為1.2m/s設(shè)有10個(gè)噴頭，進(jìn)塔酸量為Q=300m3Q’=300/10=30m3S=Q’/V=30/(1.2×3600)=0.0069m2七、結(jié)論這次大氣污染控制工程課程設(shè)計(jì)我們主要設(shè)計(jì)一噴霧塔吸收三氧化硫并除煙塵，這次課程設(shè)計(jì)使我們進(jìn)一步消化和鞏固課本中所學(xué)的內(nèi)