填料吸收塔lyx.docVIP

化工原理课程设计 ——SO2吸收填料塔 专业：化学工程与工艺 班级：0901 姓名：罗永祥 学号：U200910367 完成时间 2012年2月13日 目录 前言 设计任务 工艺计算 设备零部件管口设计 填料塔工艺数据表 对本设计讨论 主要符号说明 参考文献 前言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。 液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。 壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 　　填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。 填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 1 处理物：含SO2（体积分数9%)的工业炉气 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%（体积分数),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 净化目标：炉气中SO2的回收率为95％ 设计方案 操作压力选择 炉气为常压，增大压力有利于SO2的吸收，但是高压设备造价高，需要投资多，故选择常压下操作。 操作温度选择 炉气温度t=30 ℃。降低温度，有利于SO2气体吸收。选择30℃为设计操作温度参数。温度在一定范围内变化时，填料塔能够正常工作。 吸收剂选择 SO2在303.15K水的溶解度7.8g，可以用于SO2吸收。水粘度低，空气在水中溶解度小，水化学性质稳定，廉价易得，无毒，不可燃。且SO2被水吸收后经过加热就可以实现分离。因此选择水为吸收剂。 吸收过程气，液两相接触方式： 气液逆流接触，推动力大，效率高，节约资源。 操作方式：定态连续操作。 流程图 该填料塔中，SO2和空气混合后， 经由填料塔的下侧进入填料塔中，与从 填料塔顶流下的清水逆流接触，在填料 的作用下进行吸收。经吸收后的 混合气体由塔顶排除，吸收了SO2的水由填 料塔的下端流出。（如右图所示） 填料选择 炉气处理量不大，可以选择塑料矩鞍型填料。填料性质特征直径25mm， 比表面积a：283 ，空隙率：0.847，干填料因子：。 物料计算 混合气体摩尔流量=60.3kml/h y1=0.09,η=0.95 气体出口SO2的摩尔分数y2=(1-η)*y1=0.05*0.09=0.0045 30℃,101.325kpa时亨利系数E=4.85MPa m===47.9 塔底SO2最大浓度x1e===1.88*10-3 吸收塔最小液气比（）min===45.5 Lmin=A*G L=(1.1~2)Lmin 取L=1.5Lmin 吸收剂摩尔流量=60.3*45.5*1.8=4050kmol/h 塔底SO2的浓度x2===1.04*10-3 塔径计算 1atm，303.15K时，水粘度μ=0.8mPa﹒s ρ水=1000kg/m3 φ=320, 读Eckert关联图 泛点气速uf= ==0.816m/s 气速取泛点气速70% u=07*uf=07*0.816=0.571m/s 规整为1m 泛点率校核： （在允许的范围内） 填料规格校核： 液体喷淋密度校核： 取最小润湿速率为： 所以 经以上校核可知，填料塔直径选用合理 塔高计算 Z=HogNOG 关于填料的润湿表面积用恩田关联式计算 a=283m2/m3 aw=1-exp[-1.45()0.75()0.1（））0.2] aw/a=1-exp[-1.45*0.57*1.61*1.22*0.51]=0.56 aw=0.056*283=158m2/m3 采用恩田关联式计算kL和kG. 液相传质系数 将kL和kG转化为关于溶质摩尔分数的传质系数 kx=Cmax= Ky=P 总的传质系数 Ky= 传质单元高度HOG= 平衡线按直线进行近似模拟 气相对数平衡推动力 =0.0163 理论传质单元数NOG= 填料层高度Z1=HOGNOG=0.6645.24=3.48m 鉴于平衡关系带来误差引入安全系数1.3 Z