水吸收二氧化硫填料塔课程设计.doc

1、目录一、概述4二、计算过程41. 操作条件的确定41.1吸收剂的选择.41.2装置流程的确定.41.3填料的类型与选择41.4操作温度与压力的确定42. 有关的工艺计算52.1基础物性数据52.2物料衡算62.3填料塔的工艺尺寸的计算62.4填料层降压计算11 2.5吸收塔接管尺寸的计算.12 2.6附属设备 .12三、评价.13四、参考文献.13五、附表14一、 概述填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的

2、空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。二、 设计方案的确定(一) 操作条件的确定11吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时SO2不作为产品，故采用纯溶剂。12装置流程的确定 用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传质效率，选择用逆流吸收流程。13填料的类型与选择 用不吸收SO2的过程，操作温度低，但操作压力高，因为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑料鲍尔环填料的综合性能较好。鲍尔环填料是对拉西环的改进，鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔

3、环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。14操作温度与压力的确定 20，常压（二）填料吸收塔的工艺尺寸的计算 21基础物性数据液相物性数据 对于低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取水的物性数据 查得，293K时水的有关物性数据如下： 密度=998.2kg/m 粘度L=0.001Pas=3.6kg/(mh) 表面张力L=72.6dyn/cm=940896kg/h3 SO2在水中的扩散系数为DL =1.4710-5m2/s=5.2910-6m2/h 气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为Mvm=yiMi=0.08440.9229=31.8混合气体的平均密度vm= kg m-3 混合

4、气体粘度近似取空气粘度，手册20空气粘度为 V=1.8110-5Pas=0.065kg/(mh) 查手册得SO2在空气中的扩散系数为 DV=0.108cm2/s=0.039m2/h 由手册查得20时SO2在水中的亨利系数E=3550kPa 相平衡常数为m= 溶解度系数为H=2.2物料衡算 进塔气相摩尔比为y1=0.08 出塔气相摩尔比为y2=0.004 进塔惰性气相流量为V= 该吸收过程为低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比按下式计算，即（ 对于纯溶剂吸收过程，进塔液组成为X2=0 （ 取操作液气比为L/V=1.4L/V=1.433.29=46.61 L=46.6195.67=4459.18

5、kmol/h V(y1-y2)=L(x1-x2) x1=2.3填料塔的工艺尺寸计算 塔径计算 采用Eckert通用关联图计算泛点气速 气相质量流量为 WV=25001.322=3305kg/h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算 即WL=4459.1818.02=80354.42kg/h Eckert通用关联图横坐标为 查埃克特通用关联图得 查表（散装填料泛点填料因子平均值）得 取u=0.7uF=0.71.149=0.8046m/s 由1.048m 圆整塔径，取D=1.1m 泛点率校核 u= =63.63(在允许范围内) 填料规格校核： 液体喷淋密度校核，取最小润湿速率为 （LW）min=0.

6、08m3/mh 查塑料(聚乙烯）鲍尔环（*）特性数据表得： 型号为DN50的鲍尔环的比表面积 at=92.7 m2/m3 Umin=(LW)minat=0.0892.7=7.416m3/m2h U= 经校核可知，塔径D=1100mm合理 填料层高度计算 y=mx1=35.040.00163=0.0571 Y=mX2=0 脱因系数为 S= 气相总传质单元数 NOG= = =10.319 气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算 查常见材质的临界表面张力值表得 c=33dyn/cm=427680kg/h2 液体质量通量为 =0.6467吸收系数由下式计算 质量通量为 = 0.23785.711.

7、080.0015= 0.0325kmol/(m3hkPa) 吸收系数由下式计算 =3.236m/h 查常见填料的形状系数表得 u/uF=63.6350 得 得 HOG=Z=HOGNOG=0.48810.319=5.03m得Z=1.35.03=6.539取填料层高度为Z=6.6m查塑料鲍尔环高度推荐值表对于阶梯环填料 ， hmax6m取h/D=8 则h=81100=8800mm计算得填料层高度为66000mm，故不需分段2.4填料层压降计算散装填料的压降值可由埃克特通用关联图计算。计算时，先根据气液负荷及有关物性数据，求出横坐标值。再根据操作空塔气速U用有关物性数据，求出纵坐标值。通过作图得出交

8、点，读出过交点的等压线数值，即得出每米填料层压降值。用埃克特通用关联图计算压降时，所需填料因子与液体喷淋点密度有关，为了工程计算的方便，常采用与液体喷淋密度无关的压降填料因子平均值。埃克特通用关联图横坐标为=0.885查散装填料压降填料因子平均值表得查通用关联图得：P/Z=190.45Pa/m填料层压降为P=190.456.6=1256.97Pa查此图时，一定要看好，最好用两个直角板找到横坐标和纵坐标的交点，在估计出合理的等压线数值。2.5吸收塔接管尺寸计算 一般管道为圆形，d为内径，水流速为0.53m/s 常压下气体流速 1030m/s 则气体进口直径 气体出口直径 d2=d1=172mm

9、喷液进口直径 喷液出口直径 d4=d3=240mm 排液口直径 d5=d3/2=120mm2.6附属设备 （1）本设计任务液相负荷不大，可选用排管式液体分面器，且填料层不高，可不设液体再分布器。 （2）塔径及液体负荷不大，可采用较简单的栅板型支承板及压板。三、评价 设计中问题的评价：1、 对于吸收塔基本尺寸的确定以及数据来源，物性参数，合适取值范围的确定要按具体的实际设计情况来定。2、 对于吸收塔填料装置的材料属性，以及经济效益要综合考虑工艺的可能性又要满足实际操作标准。3、 对于吸收塔的温度的确定，由吸收的平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，对于压力的确定，选择常压，减少工作设备的

10、负荷。设计体会 刚拿到任务说明书时，一脸茫然，大家都是第一次接触到这个陌生的东西，面对大量繁琐的计算，我的头都大了，其中我得了一个很不合理的数据，经过反复查找，才发现前面有个小数点弄错了，我深深体会到了科学需要的严谨性。在设计课程报告时，要输入大量的公式，我自学了一点公式编辑器的知识，感觉它非常有用，今后有时间还得好好学学。我会好好对待以后的每一次设计，让老师满意。希望老师对我这次的表现认可。四、参考文献1、化学工程手册编辑委员会，化学工程手册气液传质设备2、贾绍义，紫诚敬化工原理课程设计天津大学出版社，20023、刘乃鸿等现代填料塔技术指南天津，中国石化出版社19984、徐崇嗣等塔填料产品及技术手册北京，化学工业出版社19955、姚玉英化工原理，下册天津大学出版社1999五，附表 埃克特通用关图 填料特性参数填料名称规格（直径高厚）/mm材质及堆积方式比表面积/m2.m3空隙率/m3/m3干填料因子/m-1塑料鲍尔环50（*）504.5塑料乱堆92.70.90127 主要符号说明填料层的有效传质比表面积 aW填料层的润滑比表面积 A吸收因数，无因次 D填料直径 dt填料当量直径 D扩散系数。塔径 E亨利系数 G重力加速度 H溶解度系数 HG气相传质单元高度 HL液相传质单元高度 ut液泛速度 KG气膜吸收系数 S解吸因子 U空塔速度 填料因子13