水吸收so2过程填料吸收塔的设计.doc

水吸收SO2过程填料吸收塔的设计
一设计任务书
(一)设计题目
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。
(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

用水吸收SO2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SO2不作为产品,故采用纯溶剂。

对于水吸收SO2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。
1
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。

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

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ρL= kg/m3
粘度为μL= Pa·s=/(m·h)
表面张力为σL= dyn/cm=932731 kg/h2
SO2在水中的扩散系数为 DL=×10-9m2/s=×10-6m2/h
(依Wilke-ChangD??10?18(?Mr),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
MVm=ΣyiMi=×+×29=
混合气体的平均密度为
2
ρVm=PM/RT=×/(×)=/ 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= ×10-5Pa?s=/(m?h)
查手册得SO2在空气中的扩散系数为
DV=×10m2/s= m2/h (依D?-5()计算,其中273K时,×10PaPT0
-52-×10m/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SO2在水中的亨利系数为
E= ×10 kPa
相平衡常数为
m=E/P=×103/= 3
溶解度系数为
H=ρ/EM=×103×=
物料衡算
(l). 进塔混合气中各组分的量
,故:
混合气量=2200×[/(+25) ] ×1/4= kmol/h
混合气SO2中量=×= kmol/h
=×=
设混合气中惰性气体为空气,则混合气中空气量=-=
=×29=
(2).混合气进出塔的摩尔组成
y1?
y2?
(1?)??(1?)3
(3)混合气进出塔摩尔比组成
进塔气相摩尔比为
Y1??? 1?y11?
出塔气相摩尔比为
Y2?Y1(1??A)?(1?)?
(4