二氧化碳吸收课程设计.docx

《课程设计一》填料塔吸收指导教师：学生姓名：班级学号：2015年7月设计任务1.1设计题目设计一座填料吸收塔，用于脱除混合气体中的其余为惰性组分，采用清水进行吸收。1.2设计要求1工艺参数混合气体处理量m3/h2200混合气体SO2含量(体积分数)8.5%SO2的回收率不低于97%2操作条件(1)操作压力常压101.325kPa(2)操作温度：25℃1.3设计主要内容1.工艺及设备设计（1）设计方案和工艺流程的说明逆流吸收、填料类型的选择等优缺点—选择的理由（2）填料吸收塔的工艺计算（3）填料吸收塔设备设计填料吸收塔附属结构的选型与设计；全塔高度：包括上、下封头，裙座高度。2.制图包括工艺流程图、设备图。3.编写设计说明书第二章 设计方案2.1吸收剂的选择 根据设计要求本方案的吸收剂为清水，常温常压下：1体积水中溶解40体积，属于中等吸收度，而且水易于获得，后续的处理也较为简单。2.2吸收流程的选择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，分离效率高，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吸收剂部分再循环操作 在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，即为部分再循环操作。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，需取出一部分热量。该流程特别适宜于相平衡常数m植很小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的使用效率。应予指出，吸收剂部分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 若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 若吸收过程处理的液量很大，如果用通常的流程，则液体在塔内的喷淋密度过大，操作气速势必很小（否则易引起塔的液泛），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，对于后续处理没有要求所以采取纯溶剂吸收。2.3填料的选择填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。在选择塔填料时应考虑如下几个问题：①比表面积要大比表面积a是指单位体积的填料层所具有的表面积，大的比表面积和良好的润湿性能有利于传质速率的提高。②空隙率大空隙率ε是指单位体积的填料所具有的空隙体积，填料的空隙率大，气液通过的能力大，气体流动的阻力小，填料的空隙率一般在0.45-0.95范围。③堆积密度小堆积密度ρ是指单位体积填料的质量，在机械强度允许的条件下，填料壁要尽量减薄，以减小填料的堆积密度，从而既可降低成本又可增加空隙率。④填料的几何形状填料的几何形状对填料的流体力学和传质性能有着重要的影响。⑤填料的材质工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类，不同的材质适应于不同的操作条件。本流程的操作压力及温度较低，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。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料表面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。其主要性能参数为：名称公称直径/mm干填料因子Φ/m-1比表面积空隙率每立方米填料个数堆积密度（kg/m3）阶梯50.912720057.5（表2-1）第三章 设计计算3.1液相基础物性数据25℃水的物性数据如下：密度为ρ=997.1 kg/m3粘度为μ=0.0008937 Pa?s=3.2173kg/(m?h)表面张力为σ=71.97 dyn/cm=932731 kg/h225℃在水中的扩散系数D1.8591018(Mr)0