课程设计二氧化硫吸收塔.docx

一、、设计题目:设计一座填料吸收塔,用于脱除混合气体中的SO2,其余为惰性组分,采用清水进行吸收。、工艺操作条件:(1)操作压力常压(2)操作温度:25℃表一工艺操作条件混合气体处理量m3/h2000混合气体SO2含量(体积分数)10%SO2的回收率不低于97%、设计任务:(1)吸收方案和工艺流程的说明(2)填料吸收塔的工艺计算;(3)填料吸收塔设备设计;(4)制备工艺流程图、设备图;(5)编写设计说明书。二、、吸收剂的选择吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作,由于逆流操作具有传质推动力大,分离效率高(具有多个理论级的分离能力)的显著优点而广泛应用。用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程,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。,规格及材料。填料的种类主要从传质效率,通量,填料层的压降来考虑,填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值D/d。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。对于水吸收S02的过程、操作、温度及操作压力较低,工业上通常选用所了散装填料。本设计中采用散装填料,工业常用的主要有选用DN16、 DN25、 DN38、 DN50 、DN76等几种规格。同类填料,尺寸越小,分离效率越高,但阻力增加,通量减小,填料费用也增加很多。塑料填料具有质轻、价廉、耐冲击、不易破碎等优点,多用于吸收、解吸、萃取等装置。但其缺点是表面润湿性能差,在某些特殊场合,需要对其表面进行处理,以提高表面润湿性能。综合各点因素,在所了散装填料中,塑料阶梯环填料的综合性能较好,故此选用塑料阶梯环填料。表2填料尺寸与塔径的对应关系塔径/填料尺寸/D≤300300≤D≤900D≥90020~2525~3850~(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、装置的工艺计算:,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==·s=/(m·h)表面张力为σL==932731kg/h2SO2在水中的扩散系数为DL依Wilke-Chang公式计算(1)其中:f—溶剂的缔合参数,。Mr—溶剂的摩尔质量,kg/kmol;T—溶液的温度,K;m—溶剂的粘度,Pa•s;V—溶质在正常沸点下的分子体积,cm3/mol;由正常沸点下的液体密度来计算。若缺乏此密度数据,则可采用Tyn-Calus方法估算:V=(2)Vc为物质的临界体积,。最终计算得SO2在水中的扩散系数为DL=×10-9m2/s=×10-6m2/℃,混合气体的平均摩尔质量为MVm=ΣyiMi(3)混合气体的平均密度为ρVm=PM/RT(4)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)SO2在空气中的扩散系数D=D0×(P0/P)×(T/T0)(5)其中273K时,××10m2/s最终计算得278K,×105Pa下SO2在空气中的扩散系数为DV=×10-5m2/s=.3气液相平衡数据常压下25℃时SO2在水中的亨利系数为E=×103kPa相平衡常数为m=E/P=×103/=(6)溶解度系数为H=ρ/EM=×103×=(7)=98%,液气比L/G=(L/G),故:混合气量V=2000m3/h==2000×=200m3/h设混合气中惰性气体为空气,则混合气中空气量V2=1800m3/h==;出塔体积分数y2=V1×(1-η)V-V1×η=200×-200×=(8)进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比为Y2=Y1(1-η)=(1-)=,平衡关系