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环境工程原理课程设计清水吸收二氧化硫过程填料吸收塔设计
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21页
环境工程原理课程设计清水吸收二氧化硫过程填料吸收塔设计
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《环境工程原理》
课程设计
清水吸收 SO
2
过程填料吸收塔设计
学生学院:土建与环境学院
专业班级:资环班
学生学号:
学生姓名:
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86791900/bg2.jpg)
目录
一、前言........................................................................................................................1
二、设计任务................................................................................................................1
1、设计题目:清水吸收 SO
2
过程填料吸收塔的设计 ..........................................1
2、设计条件 ..............................................................................................................1
3、设计内容 ..............................................................................................................1
三、设计方案................................................................................................................2
1、吸收剂的选择 ......................................................................................................2
2、流程图及流程说明 ..............................................................................................2
3、塔填料选择 ..........................................................................................................2
四、基本参数................................................................................................................3
1、液相物性数据 ......................................................................................................3
2、气相物性数据 ......................................................................................................3
3、气相平衡数据 ......................................................................................................3
4、填料的主要参数 ..................................................................................................4
五、工艺计算................................................................................................................4
1、物料衡算 ..............................................................................................................4
2、塔径计算 ..............................................................................................................6
3、填料层高度计算 ..................................................................................................9
4、填料层压降计算 ................................................................................................12
六、塔内件..................................................................................................................12
1、液体分布装置 ....................................................................................................12
2、液体再分布器----------升气管式液体再分布器...............................................14
3、填料限定装置 ....................................................................................................14
4、气体和液体的进出口装置 ................................................................................15
5、液体再分布装置 ................................................................................................17
6、填料支撑装置 ....................................................................................................17
七、设计结果表..........................................................................................................17
八、对设计成果的评价及讨论..................................................................................19
九、参考文献 ………………………………………………………………………19
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86791900/bg3.jpg)
1
一、前言
填料塔是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一。它可以使气液两相之间进行
紧密接触,达到气液传质的目的。填料塔不但结构简单。且流体通过填料层的压降较小,
易于用耐腐蚀的材料制造,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、设计任务
1、设计题目:清水吸收 SO
2
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 SO
2
,其余为
惰性组分,采用清水进行吸收。
2、设计条件
(1)气体混合物成分:空气和 SO
2
;
(2)SO
2
的含量:10%(体积分数);
(3)混合气体流量:1230m
3
/h;
(4)操作温度:20℃(293K);
(5)混合气体压力:常压(101.3KPa);
(6)回收率:≥97%;
(7)吸收剂的用量与最小用量之比:1.5(根据处理量来定吸收剂用量)。
(8)工作日:每年 300 天,连续运行每天 24h。
3、设计内容
(1)吸收塔的物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成;
(2)吸收塔的工艺尺寸计算:选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确
定;
(3)(气体通过)填料层压降△P 的计算;
(4)吸收塔接管尺寸计算;
(5)吸收塔附属装置的选择与确定:液体分布器简要设计(流体力学特性的校核:液气速
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86791900/bg4.jpg)
2
度的求取,喷淋密度的校核)、液体喷淋装置、液体再分布器、气体进出口及液体进出口
装置、栅板。
(6)附属设备选型:泵(通过计算选型)、风机(选型计算)
(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。
三、设计方案
1、吸收剂的选择
采用清水进行吸收
2、流程图及流程说明
该设计采用逆流方式。该填料塔中,氨气和空气混合后,经由填
料塔的下侧进入填料塔中,与从填料塔顶流下的清水逆流接触,
在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排除,吸
收了氨气的水由填料塔的下端流出。(如右图)
3、塔填料选择
(1)选择填料:选用散装填料,DN38mm 聚丙烯阶梯环塔填料。
(2)选择原因:在用清水吸收 SO
2
的过程中,操作、温度及操作压力
较低,所以选用散装填料,其中塑料阶梯环填料的综合性较好。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减,减少了气体通过填料层的阻
力。锥形翻边不仅增强了填料的机械强度,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之间的空隙,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。
塔径/mm
填料尺寸/mm
图 1 逆流吸收塔的流程图
图 2 填料
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/86791900/bg5.jpg)
3
四、基本参数
1、液相物性数据
对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得,20℃水的有关物性数据如下:
密度为 ρ
L
=998.2 kg/m
3
粘度为 μ
L
=1.005mPa·S=3.6 kg/(m·h)
表面张力为 σ
L
=72.6
dyn
/cm=940896 kg/h
2
SO
2
在水中的扩散系数为 D
L
=1.47×10
-5
m
2
/s=5.29×10
-6
m
2
/h
2、气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为
0.1 64.06 0.9 29 32.506
i i
M y M= S = ´ + ´ =
g/
mol
混合气体的平均密度为
/ 101.325 32.506 / 8.314 293.15 1.3513
Vm
PM RT
r
= = ´ ´ =( )
kg/ m
3
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得 20℃空气的粘度为:
v
m
=1.81×0
-5
Pa·s=0.065 kg/(m·h)
20℃,101.3kpa 下,SO
2
在空气中的扩散系数 D
V
=1.381×10
-5
m
2
/s=0.0384m
2
/h
(由
1.75
0
0
0
P
P
T
D D
T
æ ö
=
ç ÷
è ø
计算,其中 273K,101.3kPa 下,SO
2
在空气中的扩散系数为
1.22×10
-5
m
2
/s,查《化学工程基础》。)
3、气相平衡数据
混合气体的平衡摩尔质量 M=0.04×64.06+0.96×29=30.40g/
mol
常压下 20℃时 SO
2
在水中的亨利系数为 E=3550kPa
D≦300
20~25
300≦D≦900
25~38
D≧900
50~80
表 1 填料尺寸与塔径的对应关系
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