清水吸收SO2填料吸收塔设计.doc

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设计任务书
一、设计任务：设计一台SO2气体填料吸收塔
二、设计条件：
气体冷却到30℃，用20℃清水洗涤出去SO2
气体流量：2575m3/h空气和SO2混合气
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综上所述，考虑吸收剂的选用标准，在二氧化硫的吸收过程中，采用清水为吸收剂。
吸收流程的选择
气体吸收过程分类
气体吸收过程通常按以下方法分类。
(1) 单组分吸收与多组分吸收:吸收过程按被吸收组分数目的不同，可分为单组分吸收和多组分吸收。假如混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分不溶〔或微溶〕于吸收剂，这种吸收过程称为单组分吸收。反之，假如在吸收过程中，混合气中进入液相的气体溶质不止一个，这样的吸收称为多组分吸收。
(2) 物理吸收与化学吸收:在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反响，可以把吸收过程看成是气体溶质单纯地溶解于液相溶剂的物理过程，如此称为物理吸收。相反，如果在吸收过程中气体溶质与溶剂(或其中的活泼组分)发生显著的化学反响，如此称为化学吸收。
(3) 低浓度吸收与高浓度吸收:在吸收过程中，假如溶质在气液两相中的摩尔分率均较低〔〕，这种吸收称为低浓度吸收；反之，如此称为高浓度吸收。对于低浓度吸收过程，由于气相中溶质浓度较低，传递到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸收塔的气、液相流率均可视为常数。
(4) 等温吸收与非等温吸收:气体溶质溶解于液体时，常由于溶解热或化学反响热，而产生热效应，热效应使液相的温度逐渐升高，这种吸收称为非等温吸收。假如吸收过程的热效应很小，或虽然热效应较大，但吸收设备的散热效果很好，能与时移出吸收过程所产生的热量，此时液相的温度变化并不显著，这种吸收称为等温吸收。
吸收装置的流程主要有以下几种。
〔1〕逆流操作 气相自塔底进入塔顶排出，液相自塔顶进入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，别离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。
〔2〕并流操作 气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需要吸收很完全；吸收剂用量特别大，逆流操作易引起液泛。
〔3〕吸收剂局部再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一局部冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，即为局部再循环操作。通常用于以下情况：当吸收剂用量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温升，需取出一局部热量。该流程特别适宜于相
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平衡常数m值很小的情况，通过吸收液的局部再循环，提高吸收剂的使用效率。应予指出，吸收剂局部再循环操作较逆流操作的平均推动力要低，且需要设置循环泵，操作费用增加。
〔4〕多塔串联操作 假如设计的填料层高度过大，或由于所处理物料等原因需要经常清理调料，为便于维修，可把填料层分装在几个串联的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。此种操作因塔内需要留较大空间，输液、喷淋、支承板等辅助装置增加，使设备投资加大。
〔5〕串联—并联混合操作 假如吸收过程处理的液量很大，如果用通常的流程，如此液体在塔内的喷淋密度过大，操作气速势必很小〔否如此易引起塔的液泛〕，塔的生产能力很低。实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程。
用水吸收二氧化硫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，且二氧化硫不作为产品，故采用纯溶剂。

填料是填料塔中气液接触的根本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要元素，因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。工业填料按形状和结构分为颗粒填料和规整填料：
〔1〕颗粒填料一般为湿法乱堆或干法乱的散装填料。主要有以下类型：拉西环填料，鲍尔环填料，阶梯环填料等环形填料；弧鞍形填料，环矩鞍填料等鞍形填料等。
〔2〕规整填料以一定的几何形状，整齐堆砌，工业用多为波纹填料，其优点是结构紧凑、传质效率高、处理量大，但不易处理粘度大或有悬浮物的物料，且造价高。
对于水吸收SO2的过程，操作温度与操作压力较低，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良。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