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1、-大学课程论文课程论文题目：填料塔的设计设计任务书1、 设计题目：水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计2、工艺操作条件：1操作平均压力 常压2操作温度t=203每年生产时间：7200h。4选用填料类型及规格自选。3、设计任务：完成填料塔的工艺设计与计算，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。目录一、摘要二、设计方案简介2.1吸收剂的选择2.2吸收流程的选择2.3吸收塔设备及填料的选择吸收塔设备吸收塔填料2.4吸收剂再生的选择2.5操作参数的选择三、吸收塔的工艺计算3.1根底物性数据液相物性数据气相物性数据气液相平衡数据3.2物料衡算3.3湍球塔工
2、艺尺寸的计算塔径填料数据计算和支撑板构造3.4填料层高度3.5流体力学计算各阶段工况气速的计算球层压力降P球层扩展阶段时的膨胀高度3.6湍球塔的辅助构造支承板及档网除沫器液体分布器3.7填料塔附属高度计算3.8湍球塔的流体力学参数计算全塔压降气体动能因子3.9附属设备的计算和选择接收尺寸的计算举例离心泵的选择和计算四、工艺设计计算结果汇总汇总与主要符号说明五、对过程的评述和有关问题的讨论六、完毕语摘要：吸收操作在化学工业中是一种重要的别离方法，本次设计采用水吸收矿石焙烧炉送出的气体，入塔的炉气流量为2000m3/h，其中进塔SO2的摩尔分率为0.05，SO2的吸收率到达95吸收效果以减少对大气
3、的污染，属于物理吸收。影响吸收的因素主要为溶质在吸收剂中的溶解度,其吸收速率主要决定于气相或液相与界面上溶质的浓度差，以及溶质从气相向液相传递的扩散速率。本设计本设计采用填料塔，塔高8.7m，塔径0.7m，采用聚丙烯空心球填料，具有通量大、阻力小、传质效率高等优点，可以到达较好的通过能力和别离效果。一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两局部。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，保护环境等方面都要用到气体吸收过程。填料塔作为主要设备之一，越来越受到青睐。二氧化硫填料吸收塔，以水为溶剂，经济合理，净化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反响生成硫酸，具有很大的利用率。
4、关键词： 二氧化硫 吸收 水 填料塔二 、设计方案 吸收过程的设计方案主要包括吸收剂的选择、吸收流程的选择、解吸方法选择、设备类型选择、操作参数的选择等容。2.1吸收剂的选择 吸收剂一般是对气体混合物的各组分具有不同的溶解度而能选择性地吸收其中一种组分或几种组分的液体。由于吸收操作的目的不同，吸收剂的功用也不同。有些是吸收气体而获得产品，如在盐酸制造中用水吸收氯化氢气体。有些是除去气体混合物中的一种或几种组分，以到达别离的目的，如用水或碱液吸收烟道气等中的二氧化碳。吸收操作中能够选择性地溶解混合气体中*些特定组分的液体。吸收剂可以是纯液体，也可以是溶液。一般分为物理吸收剂和化学吸收剂两类。物理
5、吸收剂与溶质之间无化学反响，气体的溶解度只与气液平衡见汽液平衡规律有关；化学吸收剂与溶质之间有化学反响，气体的溶解度不仅与气液平衡规律有关，而且与化学平衡规律有关。化学吸收剂大多是*种活性组分的溶液，如碳酸钾或氢氧化钠的水溶液。当吸收是为了制取*种溶液产品时，只能用*种特定的吸收剂，如由氯化氢制造盐酸，只能用水作吸收剂。当吸收是为了对气体混合物作组分别离时，吸收剂的合理选择，对吸收操作的成功与否有重大影响。一般说来，化学吸收剂易于到达较高的选择性,并可使溶质易于溶解；但再生比拟困难,消耗能量较多。事实上，很难找到一个能够满足上述各项要求的理想吸收剂，只能通过对可用吸收剂的全面评价，按经济上是否
6、合理作出选择。为此，性能优良的新吸收剂的开发，一直为人们所关注。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。一般情况下,选择吸收剂,要着重考虑如下问题：1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,在一定的处理量和别离要求下,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。2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根本不溶,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。3不
7、易挥发吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压,以防止吸收过程中吸收剂的损失,提高吸收过程的经济性。4粘度低吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔的流动性越好，有助于传质速率和传热速率的提高。5其他 所选用的吸收剂应尽可能满足无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得以及化学性质稳定等要求。2.2吸收流程的选择吸收装置的流程主要有以下几种1逆流操作 气体自塔底进入由塔顶排除，液相自塔顶进入由塔底排除，即此逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，别离效率高。工业生产常采用逆流操作。2并流操作 气液两项均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提
8、高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常运用以下情况：当吸收过程中平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全；吸收剂用量特别大；逆流操作易引起液泛。3吸收剂局部再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排除液体的一局部冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔，即为局部在循环操作。通常用于以下的情况：当吸收剂的用量较小，为提高液体的喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔的升温，需取出一局部热量。该流程特别适宜平衡数值很小的情况，通过吸收液的局部在循环提高吸收剂的使用效率。应予指出，吸收剂局部在循环操作较逆流操作平均推动力要低，切需要设置循环泵，操作费用增加。4多塔
9、串联操作 假设设计的填料层高度过大，或因为所处理物料等原因需经常清理填料，为便于维修，可把填料层分装在几个串联的塔，每个吸收塔通过吸收剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。此种操作因塔需留较大的空间，输液、喷淋、支承板等辅助装置增加，使设备投资加大。5串联并联混合操作 假设吸收过程处理液量很大，如果用通常的流程，则液体在塔的喷淋密度过大，操作气速势必很小，塔的生产能力降低。实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程；假设吸收过程处理的液量不大而气相流程很大时，可采用液相作串联、气相作并联的混合流程。总之，在实际应用中应根据生产任务、工艺特点，结合各种流程的优缺点选择适宜的流程布置。本设计采
10、用湍球塔常采用的是单塔连续逆流操作，因为逆流推动力大，传质速率快，别离效果好，并且单塔逆流操作即可满足设计要求。2.3吸收塔设备及填料的选择2.3.1吸收塔吸收塔是实现吸收操作的设备。按气液相接触形态分为三类。第一类是气体以气泡形态分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、搅拌鼓泡吸收塔；第二类是液体以液滴状分散在气相中的喷射器、文氏管、喷雾塔；第三类为液体以膜状运动与气相进展接触的填料吸收塔和降膜吸收塔。塔气液两相的流动方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收剂以塔顶参加自上而下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。一根本要求工业吸收塔应具备以下根
11、本要求： 1塔气体与液体应有足够的接触面积和接触时间。 2气液两相应具有强烈扰动，减少传质阻力，提高吸收效率。 3操作围宽，运行稳定。 4设备阻力小，能耗低。 5具有足够的机械强度和耐腐蚀能力。 6构造简单、便于制造和检修。二吸收塔填料1、散装填料2、规整填料二、填料的性能评价1填料的几何特性填料的几何特性数据主要包括比外表积、空隙率、填料因子等，是评价填料性能的根本参数。1比外表积单位体积填料的填料外表积称为比外表积，以a表示，其单位为m2/m3。填料的比外表积愈大，所提供的气液传质面积愈大。因此，比外表积是评价填料性能优劣的一个重要指标。2空隙率单位体积填料中的空隙体积称为空隙率，以e 表
12、示，其单位为m3/m3，或以%表示。填料的空隙率越大，气体通过的能力越大且压降低。因此，空隙率是评价填料性能优劣的又一重要指标。3填料因子填料的比外表积与空隙率三次方的比值，即a/e3，称为填料因子，以f表示，其单位为1/m。填料因子分为干填料因子与湿填料因子，填料未被液体润湿时的a/e3称为干填料因子，它反映填料的几何特性；填料被液体润湿后，填料外表覆盖了一层液膜，a和e 均发生相应的变化，此时的a/e 3称为湿填料因子，它表示填料的流体力学性能，f值越小，说明流动阻力越小。4规整填料选择填料材质 选择填料材质应根据吸收系统的介质以及操作温度而定，一般情况下，可以选用塑料，金属，瓷等材料。对
13、于腐蚀性介质应采用相应的抗腐蚀性材料，如瓷，塑料，玻璃，石墨，不锈钢等，对于温度较高的情况，应考虑材料的耐温性能。填料的选择尤为重要，所选填料既要满足生产工艺的要求,又要使设备投资和操作费用较低但各种填料的构造差异较大，具有不同的优缺点，因此在使用上应根据具体情况选择不同的塔填料。在选择塔填料时，应该主要考虑如下几个问题：(1) 填料的类型选择 此处选择是整个设计的关键，选择的不同会直接影响整个操作过程，填料的选择就成为人们非常关注的，不仅要考虑别离效率，还要确保有较高的传质效率。其中填料层压降是填料的主要性能，填料层压降越低，能力消耗就越少，从而很大的减少本钱造价以及操作费用，这样有利于操作
14、生产。 (2) 填料尺寸的选择 散装填料的规格通常是指填料的公称直径。工业塔常用的散装填料主要有DN16、DN25、DN38、DN50、DN76等几种规格。同类填料尺寸越小，别离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的别离效率降低。因此，对塔径与填料尺寸的比值要有一规定可以选用塑料，金属，瓷等材料。对于腐蚀性介质应采用相应的抗腐蚀性材料，如瓷，塑料，玻璃，石墨，不锈钢等，对于温度较高的情况，应考虑材料的耐温性能。水吸收二氧化硫气体操作温度剂操作压力较低，本设计综合考虑以上因素采用直径38 mm的聚丙烯空心小球质
15、量为0.35 g/个，密度为160 kg/m3做填料。2.4吸收剂再生的选择依据所用的吸收剂不同可以采用不同的再生方法，工业上常用的吸收剂再生方法主要有减压再生，加热再生及气提再生等。一减压再生闪蒸吸收剂的减压再生是最简单的吸收剂再生方法之一。在吸收塔，吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔并减压，使得溶入吸收剂中的溶质得以再生。该方法最适用于加压吸收，而且吸收后的后续工艺处于常压或较低压力的条件，如吸收操作处于常压条件下进展，假设采用减压再生，则解吸操作需在真空条件下进展，则过程可能不够经济。二加热再生加热再生也是吸收剂再生最常用的方法。吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔并加热使其升温，溶入吸收剂中的溶质得以解吸。由于再生温度必须高于解吸温度，因而，该方法最适用于常温吸收或在接近于于常温的吸收操作，否则，假设吸收温度较高，则再生温度必然更高，从而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸汽作为加热介质，加热方法可以依据具体情况采用直接蒸汽加热或采用缉间接蒸汽加热。三气提再生气提再生是在再生塔的底部通入惰性气体，使吸收剂外表溶质
