化工原理课程设计SO2填料吸收塔课程设计说明书

化工原理课程设计任务书专业班级：姓名：学号：指导老师：目录一·目的和要求二·设计任务三·设计方案1.吸收剂的选择2.塔内气液流向的选择3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）4.填料的选择四·工艺计算1.物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度2.塔径计算3.填料层高度计算4.填料层压降计算5.填料吸收塔的主要附属构件简要设计6.动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸收剂）五·设备零部件管口的设计计算及选型六·填料塔工艺数据表填料塔结构数据表物性数据表七·对本设计的讨论八·主要符号说明九·参考文献一·目的和要求1．进行查阅专业资料、筛选整理数据及化工设计的基本训练；2．进行过程计算及主要设备的工艺设计计算，独立完成吸收单元的设计；用简洁的文字和图表清晰地表达自己的设计思想和计算结果；3.建立和培养工程技术观点；4.初步具备从事化工工程设计的能力,掌握化工设计的基本程序和方法。5.独立完成课程设计任务。二·设计任务1.题目：SO2填料吸收塔2生产能力：SO2炉气的处理能力为1500m³/h（1atm,30℃时的体积）3炉气组成：原料气中含SO2为9%（v）,其余为空气4操作条件：P=1atm(绝压）t=30℃5操作方式：连续操作6炉气中SO2的回收率为95％三·设计方案1.吸收剂的选择用水做吸收剂。水对SO2有较大的溶解度，有较好的化学稳定性，有较低的粘度，廉价、易得、无毒、不易燃烧2.塔内气液流向的选择在填料塔中，SO2从填料塔塔底进入，清水从塔顶由液体喷淋装置均匀淋下。3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）二氧化硫炉气经由风机从塔底鼓入填料塔中，与由离心泵送至塔顶的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的尾气由塔顶排除，吸收了SO2的废水由填料塔的下端流出。4.填料的选择可选择（直径）25mm塑料鲍尔环填料(乱堆)。特性数据如下：比表面积α:209m²/m³空隙率ε：0.90m³/m³填料因子φ：1701m四·工艺计算1.物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度30C，二氧化硫溶于水的亨利系数MPaE85.4对稀溶液，有SSMHE)3/(4548.111885.41000smMPakmolEMHS相平衡常数776.847013.105.84PEm进塔气相二氧化硫含量：9.00y1出塔气相二氧化硫含量：045.000.9510.09y2）（用清水吸收，进塔液相二氧化硫含量：0x2二氧化硫炉气流量：)/k(182.36030314.38.310115001500hmolRTPG最小液气比：837.4450776.84709.0045.009.00xyyyxxyymin)(21212e121mGL取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：)/(2424.41155.1182.360837.445hkmolL3102532.12424.4115)0045.009.0(3182.60)y(xx2121yLG2.塔径计算炉气的平均摩尔质量为：)/(5.132291.90649.00kmolkgM混合气体的密度32928130331485.1323101mkgRTMPV/...气相质量流量：hkgvW/..21939292811500液相质量流量：hkgWL/363.74074182424.4115734.311000928.21.2193963.3740745.05.0)()(LVVLWW从“填料塔泛点和压降的通用关联图”的横坐标1.3734处引垂直线与乱堆填料泛点线相交，由此交点的纵坐标读得0140202..LFLVgu30℃水的粘度sPaLm8.01084，对于水125mm的瓷质鲍尔环，填料因子φ=1843【】smuLVLF/.......083.808029281117010008190140g01402020设计气速取泛点气速的70%，则设计气速s/m658.508083.0.70u气体的体积流量sWVVV/3m167.40928.213600.219393600s所需塔径684.90658.50167.404u4SVDm圆整D=1m泛点率校核：306.501167.4044u22DVS%%%.70.665100083.8053060Fuu填料规格校核：840251000dD故填料塔直径选用mD1合理。3.填料层高度计算对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。30℃时，空气和水的物性常数如下：空气：s107.41D1081255/.msPaGG散系数：二氧化硫在空气中的扩粘度：水：smmavsPamkgLLL/././293431022DN1070KP2193P1081000：：：：：系数二氧化硫在水中的扩散表面张力饱和蒸汽压粘度密度传质单元数OGN计算：传质单元数12yyyydNeyOG，将相平衡关系与操作线方程式22yyxxGL)(代入上式然后直接积分。积分结果可整理为]1mx)11[(l1112221AmxYYAnANOG，式中LGAm1称为解吸因数。3598.6]424.24115182.360776.847045.009.00)424.24115182.360776.8471[(l424.24115182.360776.84711nNOG传质单元高度OGH计算：关于填料的润湿表面，恩田等人提出如下关联式，}.)(.)(.)(.)(.exp{20205022107504511aLLGgLaLGLaLGcawa查表得，聚乙烯临界表面张力N/m10333-c。填料的比表面积32/mm209a，表面张力m/N10703。液体通过空塔截面的质量流速)/(SmkgDGL22984.1263600463.3740745999020910701000198426819100020919842610820919842670334511203050104750222.}).()..().()(.exp{....aaw32/mm791.3125209999.50wa恩田等关联了大量液相和气相传质数据，分别提出液、气两相传质系数的经验关联式如下：（1）液相传质系数4021323100510gk.)()()(.pLLLLwLLLLadDaG）（md/smp232填料的名义尺寸，溶质在液相中的扩散，液相传质系数，LLDmkmolsmkmolk)//(求akL:.3207501.891081000g31431）（）（LL608.840108791.3125984.12632432）（)(LwLaG5244.0010.221000108219421）（)(LLLD375.9125.00209.4040）（.)(pad)//(324Lkmol10076.2450.32071.93750.0524440.86080.0051kmkmolsm)//(334Lkmol5276.00791.312510076.24akmkmolsm（2）气相传质系数2p3170adak)()()(.GGGGVGGDaGCDRT）（气相的质量流速，数，溶质在气体中的扩散系气相传质系数，的环形和鞍形填料为系数，大于smkgmkmolk3.25mm15222G//)/(VGGsDkPasmC)/(SmkgDGV22859.6036004.21939,329281mkgG/.求akG：3.25C463.23810.81209859.60.70570）（.)(GVaG821.90107.41928.2110.81315531）（)(GGGD3663.0025.00209ad22p)()(）（kPakmol10760.7830314.38107.412093663.000.982138.24635.23k265Gsm/kPakmol101003.1125.379110760.78ak336Gsm/又smKM3yxyyLxGykmol3952.00akmk11Kkckpkk/)/()/(22kmol2133.0036004182.360k182.360msDhmolGmKGHOG53970039520021330ay...m4324.33598.6397.50OGOGNHH4.填料层压降计算在塔径计算中设计气速s/m658.508083.0.70u设计气速下310.85896.8010001.89928.211170658.50202202..LFLVgu在“填料塔泛点和压降的通用关联图”中，纵坐标为0.0068589，横坐标为734.311000928.21.2193963.3740745.05.0)()(LVVLWW的点落在a270PP的等压线上，即此时每米填料层压降为270Pa。填料层压降为：pa748.9264324.3270P5.填料吸收塔的主要附属构件简要设计①液体分布器:由于液体负荷较大，故考虑采用溢流槽式分布器，三角形堰口。分布点密度计算：为了使液体初始分布均匀，原则上应增加单位面积上的喷淋点数。但是，由于结构的限制，不可能将喷淋点设计得很多。根据Eckert建议，当mmD1200时，喷淋密度为2/42m点，因该塔液相负荷较大，设计取喷淋点密度为2/100m点。则布液点数为：7954.78100142n布液计算：由三角形堰溢流式分布器的送液能力计算公式：VL=2.36·Ф·tanαh2.5【化工原理课程设计，大连理工出版社，1994.】VL为液体流量，sm/3;Ф流量系数，取0.6；α三角形堰夹角之半，度，h为堰液头高度，m。此处取α=30°，则mVhL2293.0360030tan6.036.20744.74tan6.036.25.25.2②液体再分布器塔高度没有远远大于塔径，可不选用液体在分布器。③填料支撑装置常用的支撑板有栅板和各种具有升气管结构的支撑板。这里可选用栅板。塔径较大时，宜用分块式栅板。塔径D=900--1200mm时，栅板由三块组成。④除沫装置常见的有折板除沫器，丝网除沫器，旋流板除沫器。可选用丝网除沫器。6.动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸收剂）1.管路总长度估计：估计管路长度l=70m，局部阻力损失当量长度le=10m；2.输送吸收剂管路所需压头H估算H=（Z2-Z1）+错误!未找到引用源。+错误!未找到引用源。+∑Hf由于塔总体高度约6.5m，故取ΔZ=6.5m；操作压力为大气压，故ΔP=0；由于4000Redu,进入阻力平方区。按新的无缝钢管计算，取表面粗糙度ε=0.15，d=150mm；ε/d=0.001，查得摩擦系数λ=0.01957633.081.922.1150.0800195.0222gudlelHf则H=6.5+0.763=7.3m；吸收剂为清水，可选用清水泵，有hmVL/30744.74，H=7.3m五·设备零部件管口的设计计算及选型气体和液体的进出口装置（1）气体和液体的进出口直径的计算由公式4SVduVs为流体的体积流量，sm/3u为适宜的流体流速，m/s.常压气体进出口管气速可取1