水吸收二氧化硫填料塔设计 (1)222222

《化工原理》课程设计水吸收二氧化硫填料塔设计学院药科学院专业制药工程班级制药工程09(2)班姓名林泽健学号0903509261指导教师朱继芳___2012年1月11日设计任务书水吸收SO2填料塔的设计（一）设计题目试设计一座填料吸收塔，用于脱除空气中的SO2蒸汽。混合气体处理量为2600m3/h。进口混合气中含SO2蒸汽9%（体积百分数）；混合气进料温度为35℃。采用清水进行吸收。要求：出塔气体中SO2气流量为入塔SO2流量的1/80。（二）操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度25℃（3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定（三）填料类型填料类型与规格自选。（四）设计内容（1）设计方案的确定和说明（2）吸收塔的物料衡算；（3）吸收塔的工艺尺寸计算；（4）填料层压降的计算；（5）液体分布器简要设计；（6）绘制液体分布器施工图（7）吸收塔接管尺寸计算；（8）设计参数一览表；（9）绘制生产工艺流程图（A3号图纸）；（10）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）；（11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。目录一.设计方案简介..............................................................................................................................41.方案的的确定........................................................................................................................42.填料的类型与选择................................................................................................................43.设计步骤................................................................................................................................5二.工艺计算......................................................................................................................................51.基础物性数据........................................................................................................................52.填料塔的工艺尺寸的计算....................................................................................................63.填料层压降计算....................................................................................................................84.液体分布器简要设计............................................................................................................9三.辅助设备的计算及选型..............................................................................................................91.填料支撑结构........................................................................................................................92.填料压紧装置........................................................................................................................93.液体再分布器装置..............................................................................................................104.除沫装置..............................................................................................................................105.填料塔接管尺寸计算..........................................................................................................10五.工艺流程图................................................................................................................................12六.设计过程的评述及讨论............................................................................................................13七.参考文献....................................................................................................................................13八.主要符号说明............................................................................................................................13一.设计方案简介1.方案的的确定(1)装置流程的确定：用水吸收二氧化硫属高溶解度的吸收过程，为提高传质效率和分离效率，所以，本实验选用逆流吸收流程。(2)吸收剂的选择吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。根据本设计要求，选择用清水作吸收剂，且二氧化硫不作为产品，故采用纯溶剂。(3)操作温度与压力的确定操作温度：25℃操作压力：常压2.填料的类型与选择在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。二氧化硫有强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业产生的大量的含有二氧化硫的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的二氧化硫进行吸收，本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有二氧化硫的工业尾气，使其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。本方案选用聚丙烯阶梯环作为填料设计填料塔填料的选择包括确定填料的种类，规格及材料。填料的种类主要从传质效率，通量，填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。根据本设计的要求，选择用陶瓷散装填料。在陶瓷散装填料中，陶瓷阶梯环填料的综合性能较好，故选用DN50聚丙烯阶梯环填料。填料类型公称直径DN/mm外径×高×厚d×h×b比表面积a（m2/m3）空隙率/%个数n/m-3堆积密度/（kg/m3）干填料因子/m-1陶瓷阶梯环5050×25×.5108.878.790915162233.设计步骤(1)查询物性数据(2)物料衡算和能量(3)确定吸收剂最小用量(4)计算填料塔径D(5)确定填料层高度Z(6)填料层压降的计算(7)辅助设备设计二.工艺计算1.基础物性数据（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，25℃水的有关物性数据如下：密度为ρL=997043kg/m3粘度为μL=0.8937×10—3Pa·S=3.22kg/（m·h）表面张力为σL=71.9dyn/cm=940896kg/h2SO2在水中的扩散系数为DL=1.47×109m2/s（2）气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为Mvm=0.05×64＋0.95×29=33.31混合气体的平均密度为ρvm=33.31/22.4=1.487kg/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μv=1.84×10-5Pa·S=0.062kg/(m·h)查手册得SO2在空气中的扩散系数为Dv=0.103cm2/s=0.037m2/h（3）气相平衡数据25℃时SO2在水中的溶解度系数为H=0.725kmol/(m3·kPa)常压下25℃时SO2在水中的亨利系数为E=5.67MPa相平衡常数为m=EP=5.67a101.3MPKPa=56（4）物料衡算进入吸收塔气体流率Vm=2600*1.487/33.31=116.1Kmol／h进口混合气SO2流率=116.1×0.09=10.45Kmol／h被吸收的SO2=10.45×79/80=10.32Kmol／h出口处SO2含量10.45－10.32=0.13Kmol／h空气流量116.1Kmol／h－10.45Kmol／h=105.65Kmol／h进塔气相摩尔比为Y1=10.45/105.65=0.0989出塔气相摩尔比为Y2=0.13/105.65=0.00123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，即LVmin=1212YYYXm，对纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0，LVmin=(0.0989-0.00123)*56/0.0989=55.3，取操作液气比为LV=1.2LVmin=1.2×55.3=66.36，L=66.36×116.1=7704kmol/h，V(Y1-Y2)=L(X1-X2)X1=122VYYXL=0.001472.填料塔的工艺尺寸的计算（1）塔径计算气相质量流量为wv=2600×1.487=3866.2㎏/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即WL=7704×18.02=138826㎏/h用贝恩—霍根关联式计算泛点气速：㏒10[20.23fGLLuag=A－1.751148mLmGqqGL查附录得空隙率=0.787A=0.2943L液体粘度计算得u