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1、1化化 工工 原原 理理 课课 程程 设设 计计题目题目 水吸收二氧化硫填料塔的设计水吸收二氧化硫填料塔的设计 教教 学学 院院 化工与材料工程学院化工与材料工程学院专业班级专业班级 材化材化 09010901 学生姓名学生姓名 学生学号学生学号 指导教师指导教师 2011年年 7 7 月月 5 5 日日 2课程设计任务书课程设计任务书1 1、设计题目：、设计题目：处理量为 2750m3/h 水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计；矿石焙烧炉送出的气体冷却到 20后送入填料塔中，用 20清水洗涤洗涤除去其中的 SO2。入塔的炉气流量为 2750m3/h，其中进塔 SO2的摩尔分率为 0.05，要求
2、 SO2的吸收率为 95。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温 度。吸收剂的用量为最小用量的 1.5 倍。2 2、工艺操作条件、工艺操作条件：（1）操作平均压力 常压 （2）操作温度 t=20 （3）选用填料类型及规格自选。3 3、设计任务：、设计任务：完成干燥器的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程 图和吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。化工原理教研室化工原理教研室 20112011 年年 5 5 月月III目录第 1 章 设计方案.21.1 吸收剂的选择.41.2 吸收流程的选择.41.3 吸收塔设备及填料的选择.41.4
3、 吸收剂再生方法的选择.61.5 操作参数的选择.7第 2 章 吸收塔的工艺计算.92.1 基础物性数据.92.2 物料衡算.102.3 填料塔的工艺尺寸的计算.112.4 填料塔填料高度计算.122.5 填料塔附属高度计算.142.6 液体分布器计算 .15 2.7 其他附属塔内件的选择.172.8 吸收塔的流体力学参数的计算.192.9 附属设备的计算与选择.20工艺设计主要符号说明.22设计总结.25参考文献.26IV第第 1 1 章章 设计方案设计方案1.11.1 吸收剂的选择吸收剂的选择对于吸收操作,选择适宜的吸收剂,具有十分重要的意义.其对吸收操作过程的经济性有着 十分重要的影响.
4、一般情况下,选择吸收剂,要着重考虑如下问题. (一一)对溶质的溶解度大 所选的吸收剂多溶质的溶解度大,则单位量的吸收剂能够溶解较多的溶质,在一定的处理量 和分离要求下,吸收剂的用量小,可以有效地减少吸收剂循环量,这对于减少过程功耗和再生能 量消耗十分有利。另一方面，在同样的吸收剂用量下，液相的传质推动力大，则可以提高吸 收速率，减小塔设备的尺寸。 (二)对溶质有较高的选择性 对溶质有较高的选择性,即要求选用的吸收剂应对溶质有较大的溶解度,而对其他组分则 溶解度要小或基本不溶,这样,不但可以减小惰性气体组分的损失,而且可以提高解吸后溶质气 体的纯度. (三三)不易挥发 吸收剂在操作条件下应具有较
5、低的蒸气压,以避免吸收过程中吸收剂的损失,提高吸收过 程的经济性. (四四)再生性能好 由于在吸收剂再生过程中,一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大,因而,吸收 剂再生性能的好坏,对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸收剂,往往能有效 =以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题,其次,还应注意所选择的吸收剂应具有 良好的物理、化学性能和经济性.其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要小,不易发泡,以保证 吸收剂具有良好的流动性能和分布性能.良好的化学性能主要指其具有良好的化学稳定性和热 稳定性,以防止在使用中发生变质,同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性,对相关设备无 腐蚀性
6、(或较小的腐蚀性).吸收剂的经济性主要指应尽可能选用廉价易得的溶剂.工业常用吸收剂溶质吸收剂溶质吸收剂氨水、硫酸硫化铵碱液、砷碱液、有机溶剂丙酮蒸汽水苯蒸汽煤油、洗油氯化氢水丁二烯乙醇二氧化碳水、碱液、碳酸烯酯二氯乙烯煤油二氧化硫水一氧化碳铜氨液V1.21.2 吸收流程吸收流程的选择的选择工业上使用的吸收流程多种多样，可以从不同角度进行分类，从所选用的吸收剂的种类 看，有仅用一种吸收剂的一步吸收流程和使用两种吸收剂的两步吸收流程，从所用的塔设备 数量看，可分为单塔吸收流程和多塔吸收流程，从塔内气液两相的流向可分为逆流吸收流程、 并流吸收流程等基本流程，此外，还有用于特定条件下的部分溶剂循环流程
7、。 （一）一步吸收流程和两步吸收流程 一步流程一般用于混合气体溶质浓度较低，同时过程的分离要求不高，选用一种吸收剂即可 完成任务的情况。若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高，难以用一步吸收达到规定的 吸收要求，但过程的操作费用较高，从经济性的角度分析不够适宜时，可以考虑采用两步吸 收流程。 （二）单塔吸收流程和多塔吸收流程 单塔吸收流程是吸收过程中最常用的流程，如过程无特别需要，则一般采用单塔吸收流程。 若过程的分离要求较高，使用单塔操作时，所需要的塔体过高，或采用两步吸收流程时，则 需要采用多塔流程。典型的是双塔吸收流程。 （三）逆流吸收与并流吸收 吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以
8、并流操作，由于逆流操作具有传质推动力大， 分离效率高（具有多个理论级的分离能力）的显著优点而 广泛应用。工程上，如无特别需要， 一般均采用逆流吸收流程。 （四）部分溶剂循环吸收流程 由于填料塔的分离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大，当液相喷淋量过小时，将降低填 料塔的分离效率，因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料表面时，可以采用部分溶剂 循环吸收流程，以提高液相喷淋量，改善踏的操作条件。1.31.3 吸收塔设备及填料的选择吸收塔设备及填料的选择1.3.11.3.1 吸收塔的设备选择吸收塔的设备选择塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑的因素有：物料性质、操 作条件、塔设备
9、性能、以及塔设备的制造、安装、运转和维修等。 （一）与物性有关的因素：如易起泡的物系，处理量不大时，选填料塔为宜。具有 腐蚀性的介质，也可选用填料塔。具有热敏性的物料须减压操作，可采用装 填规整的散堆填料。粘性较大的物系，可以选用大尺寸填料。 （二）与操作条件有关的因素：气相传质阻力大，宜采用填料塔。大的液体负荷， 可选用填料塔。低的液体负荷，不宜采用填料塔。液气比波动的适应性，板 式塔优于填料塔。VI（三）其它因素 对于吸收过程,能够完成其分离任务的塔设备有多种,如何从众多的塔设备中选出合适的 类型是进行工艺设计的首要工作.而进行这一项工作则需对吸收过程进行充分的研究后,并经 多方案对比方能得到较满意的结果.一般而言,吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有 相同的原则要求,即用较小直径的塔设备完成规定的处理量,塔板或填料层阻力要小,具有良好 的传质性能,具有合适的操作弹性,结构简单,造价低,易于制造、安装、操作和维修等. 但作为吸收过程,一般具有操作液起比大的特点,因而更适用于填料塔.此外,填料塔阻力 小,效率高,有利于过程节能,所以对于吸收过程来说,以采用填料塔居多.但在液体流率很低难 以充分润湿填料,或塔径过大,使用填
