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1、齐 齐 哈 尔 大 学化工原理课程设计题 目 水吸收二氧化硫填料吸收塔设计 学 院 化学与化学工程学院 专业班级 制药工程学生姓名 指导教师 成 绩 年 月 日 齐齐哈尔大学化工原理课程设计摘 要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。一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。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。填料塔由于其通量大，阻力小，压降低，操作弹性大，塔内持液量小，填料易用耐腐蚀材料制造，结构简单，分离效率高等优点，使得其在某些处理量
2、大要求压降小的分离过程中得到了广泛的应用并作为主要设备之一，越来越受到青睐。本设计任务是用20清水洗收录其中的二氧化硫。对于气体的吸收应该采用气液传质设备填料塔，因为它具有较高的比表面积。在此吸收过程中，操作温度及操作压力较低，选用塑料散装填料。因塑料阶梯环的综合性能较好，所以选用DN38聚丙烯阶梯环填料。梁型支承板的性能优良，有利于气液传质，因此选用梁型支承板。因该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽式液体分布器。关键词：吸收；填料塔；水；二氧化硫AbstractGas absorption process is the use of the gas each component
3、 in the solubility in liquid or chemical reaction of the differences in the two-phase gas-liquid mass transfer occurs when the contact, gas-liquid mixture to achieve separation. In general, the integrity of the process should include the absorption and desorption two parts. In the chemical productio
4、n process, the raw material of gas purification, gas refined products, management of hazardous gases and protect the environment are widely used in the process of absorbing the gas. Packed column because of its large flux, small resistance, the pressure to reduce operating flexibility, the tower hol
5、ding a small amount of fluid, easy-to-use filler material corrosion-resistant, simple structure, high efficiency separation, making its deal with some of the large volume of requests The small drop in the process of separation is widely used as one of the major equipment, more and more popular. The
6、present task is to design with 20 of water to wash ones record. The gas should be used to absorb the gas-liquid mass transfer equipment packed column, as it has a high surface area. In the absorption process, the operating temperature and low pressure operation, the selection of bulk plastic filler.
7、 Plastic ring ladder as a result of the comprehensive performance is better, so choose DN38 polypropylene packing ring ladder. The excellent performance of beam type plate，in favor of gas-liquid mass transfer, the choice of beam-board support. The liquid tower as a result of a greater load, and the
8、gas load is relatively low, the selection of trough liquid distributor. Key words：Absorption; Packed tower; Water; Sulfur dioxide 目 录摘 要IAbstractII第1章 绪论11.1 吸收技术的概况11.2 吸收设备的发展11.3 吸收在工业生产中的应用2第2章 设计方案的选择32.1 吸收流程的选择32.1.1 吸收工艺流程的确定32.2 吸收塔的设备及填料的选择42.2.1 吸收塔的设备选择42.2.2 填料的选择42.3 操作参数的选择62.3.1 操作压力
9、的选择62.3.2 操作温度的选择72.3.3 吸收因子的选择72.4 吸收剂的选择7第3章 吸收塔的工艺计算93.1 基础物性数据93.1.1 液相物性数据93.1.2 气相物性数据93.1.3 气液相平衡数据93.1.4 物料衡算103.2 填料塔的工艺尺寸的计算103.2.1 塔径的计算103.2.2 泛点率校核123.2.3 填料规格核算123.2.4 液体喷淋密度校核123.3 填料层高度计算133.3.1 传质单元数的计算133.3.2 传质单元高度的计算133.3.3 填料层高度的计算153.3.4 填料塔附属高度计算163.4 接管尺寸的计算173.4.1 液体进出口管径173
10、.4.2 气体进出口管径173.5 总压降的计算173.5.1 填料层压降计算173.5.2 气体进出管压降183.5.3 总压降193.6 液体分布器的选择193.7 辅助设备的选型203.7.1 填料支承板203.7.2 除沫器21结果汇总表22设计总结23参考文献24致 谢25III第1章 绪论1.1 吸收技术的概况在化学工业中，经常需将气体混合物中的个各组分加以分离。气体的吸收是用适当的液体吸收剂与气体混合物接触，吸收器气体混合物中一个或几个组分，使其中的各组分得以分离的一种操作。在化工生产中有着重要的应用，它主要用于原料气的净化、有用组分的回收。制取气体的溶液作为成品，以及废气的治理
11、等方面，因此吸收操作是一种重要的分离方法，在化学工业中应用相当普遍。吸收操作利用气体混合物各组分在某种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。气体吸收是物质自气相到液相的转移，这是一种传质过程。混合气体中某一组分能否进入液相，既取决于气相中该组分的分压，也取决于溶液里该组分的平衡蒸气压。如果混合气体中该气体的分压大于溶液中该组分的平衡蒸气压，这个组分便可自气相转移到液相，即被吸收。转移的结果，溶液里这个组分的浓度便升高，它的平衡蒸汽压也随着升高，到最后，可以升高到等于它的气相中的分压，传质过程于是停止，这时称为气液两相达到平衡。根据两相的平衡关系可以判断传质过程的方向与极限1。另外，传质速率与推动力
12、成正比，与阻力成反比，两相的浓度距离平衡浓度越大，则传质的推动力越大，传质速率与越大。吸收技术是从气液两相的平衡关系与传质速率关系着手，利用气体混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同的基本原理，最终实现各组分分离的目的。1.2 吸收设备的发展吸收设备有多种类型，如填料塔、板式塔、喷洒塔和鼓泡塔等。最常用的有填料塔与板式塔。填料塔中装有诸如瓷环之类的填料；气液接触在填料中进行。板式塔中装有筛孔塔板，气液亮相在塔板上鼓泡进行接触2。工业模型的填料塔始于1881年的蒸馏操作中，1904年采用于炼油工业，当时的填料是碎砖瓦、小石块和管子缩节等。20世纪初，填料塔进入了一个新的发展阶段。在瓷环填
13、料亦称拉西环填料被广泛采用后，弧鞍形填料相继问世，特别是出现了斯特曼填料后，便大大的促进了规整填料的发展，除了各种填料大大涌现外，还发展了多管塔、乳化塔等被成为高效填料塔的新塔型。从20世纪60年代起新型填料有了较多的发展，属于颗粒型填料的有: 海佐涅尔填料、阶梯环填料、多角螺旋填料、金属鞍环填料、比阿雷茨基环、莱瓦填料以及它们的改进形式。属于规整填料的有：苏采尔填料、重叠式丝网波纹板填料、重叠式金属波形板填料、格里希栅格填料、格子填料、拉伸金属网填料、塑料蜂窝填料、Z形格子填料、Perform喷射式填料和脉冲填料等。同时，还创建了使小球浮动来强化传质的湍球塔。进入20世纪70年代后，至于新型
14、填料的研究，希望找到有利于气液分布均匀、高效和制造方便的填料。近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。1.3 吸收在工业生产中的应用吸收在工业上的应用大致有以下几种：（1）原料气的净化 为除去原料气中所有的杂质，吸收可说是最常用的方法。（2）有用组分的回收 如从焦炉煤气中用水回
15、收氨，再用洗油回收粗苯蒸气（包括苯、甲苯、二甲苯等），以及从某些干燥废气中回收有机溶剂蒸气等。（3）液体产品的制取 将气体中需要的成分以指定的溶剂吸收出来，成为溶液态的成品或半成品。如制酸工业中含HCL、NOX(氮氧化物)或SO3的气体制取盐酸、硝酸或硫酸；甲醇（乙醇）蒸气经氧化后，用水吸收以制成甲醛（乙醛）半成品等。（4）废弃的治理 很多工业废气中含有SO2 、NOX （主要是NO及NO2）、汞蒸气等有害成分，虽然浓度一般甚低，但对人体和环境仍危害甚大而必须进行治理。选择适当的工艺和溶剂进行吸收，使废气治理中应用较广的方法。当然，以上目的有时也难以截然分开，如干燥废气中的有机溶剂，能回收下来就很有价值，任其排放则会污染大气3。
