水吸收SO2过程填料吸收塔的设计.doc

1 一设计任务书(一)设计题目水吸收 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 SO2,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 2200 混合气体 SO 2含量(体积分数) 10% SO 2的回收率不低于 97% 吸收剂的用量与最小用量之比 (二) 操作条件(1)操作压力常压(2)操作温度 25℃(三)设计内容(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)绘制吸收塔设计条件图; (7)对设计过程的评述和有关问题的讨论。二设计方案简介 方案的确定用水吸收 SO 2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 SO 2不作为产品,故采用纯溶剂。 填料的类型与选择对于水吸收 SO 2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。 2 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。 设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计(一) 吸收塔的物料衡算;(二) 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;(三) 设计液体分布器及辅助设备的选型;(四) 绘制有关吸收操作图纸。三、工艺计算 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℃时水的有关物性数据如下: 密度为ρ L=99 3粘度为μ L=0. 0008937 Pa·s= kg/(m ·h) 表面张力为σ L= dyn/cm=932731 kg/h 2 SO 2在水中的扩散系数为 D L= ×10 -9m 2 /s= ×10 -6m 2 /h (依 Wilke-Chang 18r ( ) 10 M T DV ???? ?计算,查《化学工程基础》) 气相物性数据设进塔混合气体温度为 25℃, 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm=Σy iM i =0. 1× + ×29= 混合气体的平均密度为 3 ρ Vm=PM/RT= 25× /( × )= 87kg/ m 3 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μ V = ×10 -5 Pa? s=/(m ?h) 查手册得 SO 2在空气中的扩散系数为 D V= ×10 -5m 2/s= m 2/ h (依 000 ( ) PT D D P T ?计算,其中 273K 时, ×10 -5 Pa时 SO 2在空气中的扩散系数为 ×10 -5m 2/s,查《化学工程基础》) 气液相平衡数据由手册查得,常压下 25℃时SO 2在水中的亨利系数为 E= ×10 3kPa 相平衡常数为 m=E/P= × 10 3 /= 溶解度系数为 H= ρ/EM=99 7 .2/ × 10 3× = 34kmol/kPa m 3 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 ,故: 混合气量= 2200 ×[ /(+25) ]×1/4= kmol /h 混合气 SO 2中量= × = kmol / h = ×= g/h 设混合气中惰性气体为空气,则混合气中空气量= - = kmol /h = ×29= kg/h (2) .混合气进出塔的摩尔组成 (1 ) (1 ) yy ???