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1、化工原理课程设计报告题目名称:水吸收SO2过程填料吸收塔设计学生学院：轻工化工学院专业班级：11食品科学与工程2班学 号：27学生姓名：指导老师：魏关峰设计任务书一. 设计题目设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的SO2。混合气体的处理量：为2400m#h。混合气体中含SO25%（体积分数，下同），要求塔顶排放气体中SO2含量低于 采用清 水进行吸收，吸收剂用量自定。二. 操作条件操作压力：常压操作温度：20C三. 填料类型选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选四. 工作日每年300天，每天24小时连续运行。五. 设计内容0、首先请大家自学下册第三章塔设备填料塔一节的知识。1、吸收塔的物料衡算（
2、由于是低浓度、物理吸收，溶解热可忽略，所以不必做热量衡算）;2、吸收塔工艺尺寸的计算（塔径、填料层高度以及分段、塔高）；3、（气体通过）填料层压降的计算；4、吸收塔接管尺寸计算（参见上册p17某些流体在管道中的常用流速范围表）；5、附属装置的选型（一般不需要自己设计、加工、制造。现在很多部件都已经标准化，只 要选用合适的标准件即可）：液体分布器、再分布器、气体分布装置、填料支承板等；6、附属设备选型：泵（通过计算选型）、风机（选型计算可免去）7、绘制生产工艺流程图；8、绘制填料塔装配图；9、对设计过程的评述和有关问题的讨论。摘要在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中的溶解
3、 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。 在化学工业中，经常将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是：回收或捕 获气体混合物中的有用物质，以制取产品；除去工艺气体中的有害成分，是气体 净化，一边进一步加工处理；或出去工业排放尾气中的有害物，以免污染大气。 本论文主要研究设计了填料塔方案的确定和填料的选择，在工艺计算中，本论文 主要涉及相关物性的确定，塔径，塔高以及填料高度的计算和压降的计算。关键词： 吸收，填料塔，物料平衡，填料高度，填料层压降目录1设计方案的确定62填料塔的工艺计算7物料恒算7吸收剂用量：73填料塔结构设计8塔径计算：8核算径比D/d 8核
4、算气速9核算喷淋密度9填料层高度计算9填料塔总高度11塔顶空间高度的选定：11塔底空间高度的选定：12填料塔附属部件的高度12塔底部空间高度取12气体通过填料层压降?的确定124填料塔附属装置选择13填料支承装置13液体分布器计算13液体再分布器的选型13塔顶除雾沫器 14设计气速的计算14丝网盘的直径D1 145其他附属塔内件的选择14管口结构14气体进出口管道14液体进出口管道15填料卸出口 16仪表接口 16接管长度16离心泵的计算及选型16离心泵的流量16离心泵的量程17风机的选型18布液孔数计算186结果汇总图197生产工艺流程图208填料塔装配图219参考文献2110结束语221设
5、计方案的确定利用混合气体中各组分在同一种溶剂（吸收剂）中溶解度的不同分离气体混合物的单元操 作称为吸收。吸收是分离气体混合物最常见的单元操作之一。工业吸收操作是在吸收塔内进行的。在吸收操作中，通常将混合气体中能够溶解于溶剂中 的组分称为溶质或吸收质，以A表示;而不溶或微溶的组分称为载体或惰性气体，以B表示； 吸收所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；经吸收后得到的溶液称为吸收液;被吸收后排出吸收 塔的气体称为吸收尾气。吸收就是吸收质从气相转入液相的过程1。填料塔是塔设备的一种。塔内填充适当高度的填料，以增加两种流体间的接触表面。填 料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状
6、态下，气相为连 续相，液相为分散相。填料塔以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔 身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的 上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料 表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙， 在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。与板式塔相比，在填料塔中进行的传质过程，其特点是气液连续接触，而传质的好坏与 填料密切相关。填料提供了塔内的气液两相接触面积。填料塔的流体力学性能，传质速率等与 填料的材质，几何形状密切相关，所以长期以来人们
7、十分注中填料的性能和新型填料的开发， 使得填料塔在化工生产中应用更加广泛。填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔 还有以下特点：1. 当塔径不是很大时，填料塔因为结构简单而造价便宜。2. 对于易起泡物系，填料塔更适合，因填料对气泡有限制和破碎作用。3. 对于腐蚀性物系，填料塔更适合，因为可以采用瓷质填料。4. 对于热敏性物系宜采用填料塔，因为填料塔的持液量比板式塔少，物料在塔内的停留 时间短。填料塔的压强降比板式塔小，因而对真空操作更有利。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使 传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或
8、容易聚合的物料等。2填料塔的工艺计算物料恒算由工艺要求 y1=5%，0y2 10满足阶梯环要求。d 502400 x 4核算气速V = 2400W3 / h u = 丝=1 =0.58符合要求。兀 d2 3600x 1.22 x 3.14核算喷淋密度在吸收剂用量以及塔径确定以后，还要校核喷淋密度。为了使填料能够获得良好的湿润, 应保证塔内液体喷淋密度高于某一下限值。所以算出塔径后还要验算喷淋密度是否大于最小喷 淋密度Umin。查表可知，由Morris U满足要求。998.2 X 3.14 X1.22min因此，选用塔径D=满足要求。填料层高度计算因为题设为低浓度吸收 彳=mX1 = 35.04
9、x0.001 = 0.03504 Y* = mX2 = 0mV 35.04 x1传质单元数计算：由脱吸因系数法求，脱吸系数s = 0.686L 51.11气相总传质单元数：N =ln (1 - S)A|C + S OG 1 一s _ Y -Y*代入数据：NOG= 1-0.686ln (1 - 0.686) .03504 - 0 + 0.686 = 6.6310.0015 - 0传质单元高度计算：聚丙烯阶梯环特性：d = 50mm = 0.05ma = 114.2m2 / m3v = 1.45混合气体黏度可近似取为空气黏度：R =1.81x10-5 Pa - sG题设温度，常压下SO2在空气中扩
10、散系数：D = 1.08X10-5m2/sGSO2在水中扩散系数：D = 1.47 x10-9 m2 /sL聚丙烯表面张力：b = 33dyn / cm = 33 x 10-3 N / m水的表面张力：b = 72.6dyn / cm = 72.6 x 10-3 N / m气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算有:=1 exp 1.45kbL )液相质量流量:LGk叩乙)87339.16气相质量流量:因此代入数据:a1 = 1-expat虹102 kpLb a) =21.46kg / (m2 - s )L G kPL2 & )Lg 3600 x 0.785 x1.223064.8V = 0.753kg / (m2 - s)g 3600 x 0.785
