填料吸收塔课程项目设计方案.doc

填料吸收塔课程项目设计方案 一 设计任务书 （一）设计题目 水吸收S2过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧炉送出的混合气体(先冷却)中的S2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。混合气体的处理量m3/h 混合气体S2含量（体积分数） SO2的回收率不低于 吸收剂的用量最小用量 1.3 （二） （1）操作压力 常压 2）操作温度 25℃ （1）吸收塔的物料衡算； 2）吸收塔的工艺尺寸计算； 3）填料层压降的计算； 4）液体分布器简要设计； 5）吸收塔接管尺寸计算； 6）绘制吸塔设计条件图； 7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。1方案的确定用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。2填料的类型与选择对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。3设计步骤 （一） 吸收塔的物料衡算 填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降 设计液体分布器及辅助设备的选型 绘制有关吸收操作图纸工艺计算1基础物性数据1.1 液相物性数据 25℃时水的有关物性数据如下： ρL=997.1 kg/m3 粘度为 μL=0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面张力为σL=71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO2在水中的扩散系数为 DL=×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 MVm=ΣyiMi=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为 ρVm=PM/RT=101.325×32.506/（8.314×29.15）=1.32kg/ m3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为 V=1.83 ×10-5Pa?s=0.066kg/(m?h) 查手册得SO2在空气中的扩散系数为 DV=1.×10-5m2/s=0.051 m2/h （依计算，其中273K时，1.013×10-5Pa时SO2在空气中的扩散系数为1.22×10-5m2/s，查《化学工程基础》） 3.1.3 气液相平衡数据25℃时SO2在水中的亨利系数为 E= ×103 kPa 相平衡常数为 m=E/P=4.13×103/101.3=40.76溶解度系数为 H=ρ/EM=997.2/4.13×103×18.02=0.0134kmol/kPam3 3.1.4 物料衡算(l). 进塔混合气中各组分的量 近似取塔平均操作压强为101.3kPa，故： 混合气量＝ kmol／h 混合气SO2中量＝81.80×0.1＝8.18 kmol／h ＝8.18×64.06=542.01kg／h 设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量＝81.8-8.18＝73.62kmol／h ＝73.62×29＝2135kg／h (2)．混合气进出塔的摩尔组成 （3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为 （4）出塔混合气量 出塔混合气量=73.62+8.18×0.03=73.7836kmol/h =2135+542.01×0.03=2151.26kg/h （5）吸收剂（水）的用量L 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为2=0 取操作液气比为 kmol/h (6)塔底吸收液组成X1  (7)操作线方程 依操作线方程 3.2填料塔的工艺尺寸的计算1塔径的计算Eckert通用关联图计算泛点气速。 ×1.3287=2657.4 kg/h 液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即 WL=3784.07×18.02=68188.94 kg/h 其中： ρL =997.1 kg/m3 ρV =1.3287 kg/m3 g = 9.81 m/s2 = 1.27×108 m/h2 WV = 2657.4 kg/h WL = 68