SO2气体填料吸收塔的设计

. . . . . 资料. . 目录 一 设计任务总概 3 1.1.吸收的定义 . 3 1.2 ．吸收的目的. 3 1.3 ．填料吸收塔简介 . 4 二 设计方案简介 4 2.1方案的确 定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.4 2.2 填料的类型与选择. 4 2.3设计步 骤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯. ⋯.4 三 、工艺计算 . 5 3.1基础物性数 据⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯.⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4 3.1.1 液相物性数据. 5 3.1.2 气相物性数据. 5 3.1.3 气液相平衡数据. 6 3.1.4 物料衡算 6 3.2 填料塔的工艺尺寸的计算 8 3.2.1 塔径的计算 . 8 3.2.2 填料层高度计算 12 3.2.3 填料层压降计算 16 四、辅助设备的计算及选型 . 17 1. 除雾沫器 17 2.液体分布器简要设计 18 3.液体再分布器 ---------- 升气管式液体再分布器 20 4.填料支承装置. 20 5.填料限定装置. 21 6．气体和液体的进出口装置 21 五、设计结果汇总 23 六、主要符号说明 25 . . . . . 资料. . 七、参考文献 . 27 八、结语 . 28 化工原理课程设计任务书 一、设计任务：设计一台SO2气体填料吸收塔 二、设计条件： 生产能力： 2000Nm3/h空气和 SO2混合气 混合气中 SO2组成（体积分数）：10% 排放含量：0.16% 操作方式：连续操作 操作温度： 20℃ 操作压力：常压 吸收剂：清水 平衡线方程： y=66.76676x1.15237 三、设计容 1.设计方案和流程的选择； 2.填料的选择； 3.填料塔塔径、塔高及压降的计算； 4.附属装置的选型和设计。 四、设计基础数据：参考教材及参考资料。 五、设计成果： 1.设计说明书一份； . . . . . 资料. . 2.调料吸收塔工艺条件图（2# 图幅） 六、设计时间安排： 1.查阅资料、设计方案：一天 2.设计计算：三天 3.图纸绘制：一天 4.设计整理：半天 一 设计任务总概 1.1.吸收的定义 吸收是分离气体混合物的单元操作， 其分离原理是利用气体混合物中各组分在液 体溶剂中溶解度的差异来实现不同气体的分离。一个完整的吸收过程应包括吸收和解 吸两部分。气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活 性的差异，在气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。 1.2．吸收的目的 在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境 等方面都广泛应用到气体吸收过程。 本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采 用填料吸收塔的方法处理含有二氧化硫的混合物，使其达到排放标准， 采用填料吸收 塔吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流 状况，从而使吸收易于进行，填料塔有通量大，阻力小，压降低，操作弹性大，塔持 液量小，耐腐蚀，结构简单，分离效率高等优点，从而使吸收操作过程节省大量人力 和物力。 . . . . . 资料. . 在设计中 ,以水吸收混合气中的二氧化硫，在给定的操作条件下对填料吸收塔进 行物料衡算。本次设计包括设计方案的选取、主要设备的工艺设计计算--物料衡算、 设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、工艺流程图、主要设备的工艺条件图等容。 1.3．填料吸收塔简介 在化学工业中， 吸收操作广泛应用于石油炼制，石油化工中分离气体混合物， 原 料气的精制及从废气回收有用组分或去除有害组分等。吸收操作中以填料吸收塔生产 能力大，分离效率高，压力降小，操作弹性大和持液量小等优点而被广泛应用。 二 设计方案简介 2.1 方案的确定 用水吸收 SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。 因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。 2.2 填料的类型与选择 填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主 要元素，因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在 塔，又称为乱堆填料或颗粒填料。 散装填料根据结构特点的不同， 又可分为环形填料， 鞍形填料，环鞍形填料及球形填料等。 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。在塑料散装填料中， 塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用 DN38 聚丙烯阶 梯环填料。 阶梯环是对鲍尔环的改进。 与鲍尔环相比， 阶梯环高度减少了一半， 并在一端增 加了一个锥形翻边。 由于高径比减少， 使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减 少了气体通过填料层的阻力。 锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间 由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙， 同时成为液体沿填 料表面流动的汇集分散点， 可以促进液膜的表面更新， 有利于传质效率的提高。 阶梯 . . . . . 资料. . 环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 2.3 设计步骤 本课程设计从以下几个方面的容来进行设计 （一）吸收塔的物料衡算； （二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度及压降； （三）辅助设备的选型； （四）绘制有关吸收操作图纸。 三 、工艺计算 3.1 基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃ 时水的有关物性数据如下： 密度为 ρ L=998.2 kg/m 3 粘度为 μ L=0.001 Pa· s=3.6kg/(m · h) 表面力为σL=72.6 dyn/cm=940896 kg/h 2 SO2在水中的扩散系数为DL=1.47×10 -5m2/s=5.29 ×10-6m2/h （依 Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.859 10 MT D V 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25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 MVm=Σy iMi=0.1× 64.06+0.9 × 29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为 . . . . . 资料. . ρ Vm=PM/RT=101.325 ×32.506/ （ 8.314 × 29 3.15）=1.3138kg/ m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为 μ V=1.81 × 10 -5Pa?s=0.06 5kg/(m?h) 查手册得 SO2在空气中的扩散系数为 DV=0.018cm 2/s=0.039 m2/h （依 1.750 0 0 () PT DD PT 计算，其中 273K 时，1.013×10-5Pa 时SO2在空气中的扩散 系数为 1.22× 10 -5m2/s，查《化学工程基础》） 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=3.55 × 10 3 kPa 溶解度系数为 H=ρ /EM=998.2/4.1