吸收塔基础设计计算书
吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
课程设计任务书
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
专业班级： 工作部门：
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
3 吸收塔的工艺计算
工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算和流体力学参 数计算。
3.1 塔径计算
取 P=101.325Kpa
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ρ
G
=
PM 101.325 × 10 3 × 20.18 = = 0.8198kg / m 3 RT 8.314 × (27 + 273)
液相密度可以近似取为： ρ L = ρ 洗油 = 0.8 × 10 3 kg / m 3 液体黏度为： η L = 1.2 × 10 −3 pa ⋅ s = 1.2mpa ⋅ s
教研室主任签名： 年 月 日
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目
吸收塔计算说明
吸收塔计算说明一．操作条件：操作温度 20℃操作压力 101.325KPa二．填料选型：选用DN50塑料鲍尔环三．物料衡算：混合气体的体积流量 Vs=10000m 3/h硫酸雾质量流量 W H2SO4=42Kg/h ×38%=15.96Kg/h硫酸雾摩尔流量V H2SO4=kmolKg h Kg /98/96.15 =0.1629kmol/h 混合气体摩尔流量V MV =kmolm h m /4.22/1000033 =446.43 kmol/h H 2SO 4气相摩尔分数 y=hkmol h kmol /43.446/1629.0 =0.00036 因酸雾浓度过大，故采用双塔串联逆流吸收。
设吸收率为η 硫酸雾排放限值为45mg/ m 3硫酸雾进塔浓度C 硫酸=hm h Kg /10000/96.153 =1596 mg/ m 31596mg/ m 3×（1-η）2≤45mg/ m 3 η≥0.84取η=0.9 Y 1=yy -1=00036.0100036.0-=0.00036 Y 2=Y 1×(1-η)=0.00036×(1-0.9)=0.000036G B =446.43 kmol/h此过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：m i n ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛B S G L =2121/X m Y Y Y --m 取值：该体系可近似看作是理想体系，想平衡常数可按下式计算： m=P P i 0三氧化硫的饱和蒸气压依据安托因方程：CT B A P +-=0ln 安托因常数查表有：A=9.05085 B=1735.31 C=236.5计算得 P 0=6.3×105Pam=6.3对于纯溶剂吸收，进塔液相组成X 2=0 min⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛B S G L =3.6/00036.0000036.000036.0- =5.67 取操作液气比 BS G L =1.5 min ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛B S G L =1.5×5.67=8.51 L S = G B ×8.51=446.43 kmol/h ×8.51=3799.12 kmol/hG B （Y 1-Y 2）= L S （X 1-X 2)X 1=0.000038四．塔径计算：混合气体的密度取20℃时空气的密度，查表ρV =1.205 Kg/ m 3W v =ρV ×Vs=1.205 Kg/ m 3×10000m 3/h=12050 Kg/h吸收液体的质量流量：W L =18 Kg/kmol ×3799.12 kmol/h=68384.16 Kg/h 计算 L V V LW W ρρ=33/1000/205.1/12050/16.68384m Kg m Kg h Kg h Kg =0.197 查压降与泛点气速关联图: LV L Bg G ρρψϕμ2.02=0.11取μL =1Pa.s 查表 φ=140m -1 u f =133140/205.1/100081.911.0-⨯⨯⨯m m Kg m Kg =2.529m/s u=0.6 u f =0.6×2.529 m/s=1.52 m/sD=u V S π4=sm h m /52.1360014.3/1000043⨯⨯⨯=1.526m 圆整取1.6m(1).泛点率校核：u=23)8.0(14.33600/10000m h m ⨯÷=1.18m/s f u u =sm s m /529.2/18.1=0.46 (在允许范围内) （2）填料规格核算：d D =mmmm 501600=32＞15 （3）液体喷淋密度校核：液体喷淋密度是指单位时间，单位塔截面积上的喷淋量，计算式为：u=2785.0D L h 。
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在-5ms 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t)按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( 2,可以写成ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η= 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为a (mg/3m )且 a=×103mg/m 3 而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在-6.5 Kg （m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得 6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
化工原理吸收塔的计算
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
（1）传质单元数（以NOG为例）
•定义：NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
气相总传质单元数
NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
Y1 Y2 (Y Y *)m
气相组成变化 平均传质推动力
• 传质单元数的意义：
反映了取得一定吸收效果的难易程度。
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
•定义：
H OG
G Kya
气相总传质单元高度，m。
•传质单元高度的意义:
完成一个传质单元分离效果所需的填料层高度，
反映了吸收设备效能的高低。
•传质单元高度影响因素：
填料性能、流动状况
四、吸收塔的操作计算 1.吸收过程的强化
Y1
Y*1
Y2
T △Y2
Y*2
O X2
B △Y1
X1
吸收推动力 NA 吸收阻力
目标：提高吸收过程的推动力； 降低吸收过程的阻力。
从L、G、m、X2、Y1、Y2着手。
其它因素： 1）降低吸收剂入口温度； 2）提高吸收的压力； 3）提高流体流动的湍动程度； 4）改善填料的性能。
Y1 dY Y2 Y
NOG
Y1 Y1
Y2 Y2
ln
Y1 Y2
X1
NOG
Y1 Y2 Ym
Ym （Y1 Y2）/ ln Y1 / Y2
注意： •平均推动力法适用于平衡线为直线，逆流、并流 吸收皆可。 •平衡线与操作线平行时，
Ym Y1 Y2 X m X1 X 2
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成 ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =5.6×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=0.023%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得 6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6.17/6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
第九章 吸收塔设计计算
G dY dh
K ya Y Ye
dh G dX K xa X X e
h G Y1 dY
K ya Y2 Y Ye
.
h G X 1 dX K xa X2 X X e
h G Y1 dY Kya Y2 YYe
填料层高度h为 G
K ya
和
Y1
Y2
Y
dY
Y
e
两个量的乘积
总传质单元高度HOG 总传质单元数NOG hHOGNOG
消耗的纯吸收剂的量
.
2、操作线方程式的作用
1）说明塔内气液浓度变化情况， 2）通过与平衡线的对比，确定吸收推 动力,进行吸收速率计算 3）确定吸收剂的最小用量,从而确定吸 收剂的操作用量。
3、操作线与平衡线间的关系，要掌握以下
三个方面：
(1)在Y—X图上，吸收操作线必须处于平衡线之上 吸收是溶质由气相进入液相的过程。吸收能够进行必须要
►若吸收要求的气相浓度变化大，推动力有很 小，则气相总传质单元数就大，在填料塔中 要求的发生传质的单元个数就越多，填充塔 高度就越大
.
①当平衡线为直线时
► 对于低浓度气体的吸收，操作线为直线，在操作线范围内， 若平衡关系符合亨利定律，则平衡线也为直线
Y1 Y1 Ye1 Y2 Y2 Ye2
全塔的平均推动力=塔底和塔顶推动力
1）根据操作条件计算出关联图中横坐标
1
L G
G L
2
2）根据给定的填料查出对应的纵坐标值
v2f
g
G L
e0.2
3）将已知的φ Φ ρG ρL μe等值代入求出泛点速度值
4）选择实际操作流速v, v0.5~0.8vf
图中各符号的含义:
吸收塔基础1206
吸收塔基础计算书1.设计依据:本工程设计基本地震加速度取0.10g，抗震设防烈度为7度。
基本风压：W0=0.35Kn/m2《建筑结构荷载规范》 GB 50009-2001《建筑抗震设计规范》 GB 50011-2001《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）《混凝土结构设计规范》（GB50010－2002）2.基本公式:（1）：风荷载计算公式:W k=βz×μz×μs×W0（2）：地震作用计算:q Ek=αmax×F K（3）：基础承载力计算:p kmax=(F k+G k)/A+ M k/W3.荷载计算:吸收塔自重（壳体及内部构件）：2500KN（远达提供）吸收塔活荷载：400KN(远达提供)吸收塔浆液最大液面高度为12.600m,最小为空罐吸收塔水平荷载1：D1= 102KN推力作用点标高28.700m(远达提供)D2= 136KN推力作用点标高15.350m(远达提供) 吸收塔水平荷载2：D1= -102KN吸力作用点标高28.700m(远达提供)D2=-136KN吸力作用点标高15.350m(远达提供)（空罐时无水平荷载）基础自重：G k=3.14X7.15X7.15X1.9X25=7625KNA=3.14X7.15X7.15=160.5m2W=3.14 D3/32=287m34. 当罐体空置时计算(风荷载起控制作用):由公式：W k=βz×μz×μs×W0βz=1.42μs=0.8μz=1.42（H=30m）W0=0.40 Kn/m2则有：W k=βz×μz×μs×W0=1.42X0.8X1.414X0.35= 0.643 KN/m2计算宽度为13m则罐体上线荷载为：H=30m处：Fw1=0.643X13=8.36 KN/m在风荷载作用下的弯矩为：M=8.36/2X30X20=2508KN.m由p kmax(min)=(F k+G k)/A+ M k/W=（2500+400+7625）/160.5+2508/287=66+9=75（57）Kpa<fa=278Kpa抗倾覆验算：由：Mr/Ms>1.5(2500+400+7625)X7.15/2508=30>1.5则满足设计要求5. 当罐体满载时计算(地震起控制作用):由q Ek=αmax×F K抗震设防烈度为7度，αmax=0.08F K =2500+400+21229=24129KNq Ek=αmax×F K=0.08X24129=1930KN在地震荷载作用下的弯矩为：M Ek=1930X12.6 X2/3=16212KN.m在水平荷载作用下的弯矩：吸收塔水平荷载1：D1= 102KN推力作用点标高28.700m(远达提供)D2= 136KN推力作用点标高15.350m(远达提供)M2=102x28.7+136x15.35=5015KN.mM总=16212+5015=21227KN.m由p kmax(min)=(F k+G k)/A+ M总/W=（24129+7625）/160.5+21227/287=197+74=272（123）Kpa<fa=278Kpa6. 抗倾覆验算：由：Mr/Ms>1.5(2500+21229+0.5x400+7625)X7.15/21227=11>1.5则满足设计要求7. 基础配筋：按构造配筋0.2%，配Φ25@200。
吸收塔的计算
h0 NOG HOG 2.88m
例3 某厂吸收塔填料层高度为4m，用水吸收尾气中的 有害组分A，已知平衡关系为y=1.5x，塔顶xa=0， ya=0.004，塔底xb=0.008，yb=0.02，求： (1)气相总传质单元高度； (2)操作液气比为最小液气比的多少倍； (3)由于法定排放浓度ya必须小于0.002，所以拟将填料 层加高，若液气流量不变，传质单元高度的变化亦可 忽略不计，问填料层应加高多少？
解得液相出口摩尔分数 y y G . 0 2 0 . 0 0 1 b a 0 x ( y y ) x 0 . 0 1 3 9 b b a a L L 1 . 3 7 G
②求传质单元数 平均推动力
(y b y b* ) ( ya ya* ) y m y b y b* ln * ya ya (y b mxb ) ( ya mxa ) 1.94 10 3 y b mxb ln ya mxa
技 术 上 ， x ， y ， h a m 0
经 济 上 ， x ， h ， 设 备 费 a 0
x ， 解 析 操 作 费 用 增 加 。 a
例1： 吸收塔高（填料层高）的计算 在一逆流操作的吸收塔中用清水吸收氨 —空气混合气 中的氨，混合气流量为 0.025kmol/s, 混合气入塔含氨摩
传质单元数
y y . 0 20 . 0 0 1 b a 0 N 9 . 7 9 O G 3 y 1 . 9 41 0 m
③求传质单元高度
气相流率
吸收塔的计算
9.5.4 吸收塔的设计型计算
1、吸收塔吸收剂用量和填料层高度
1）计算公式 物料衡算式 相平衡方程式 吸收基本方程式
G ( y y ) L x x b a b a
y* mx
G y d y b h H N 0 O G O G y a K a y y y L x d x b h HN 0 O L O L x a x K * x x
G G ( yy ) L xx x yy )x 物料衡算式 b ( b a b a b a a L y y L L b a 1 . 2 1 . 2 G G x x m i n b a G qn H OG G qn已知，A可以计算求取； K y A
解得液相出口摩尔分数 y y G . 0 2 0 . 0 0 1 b a 0 x ( y y ) x 0 . 0 1 3 9 b b a a L L 1 . 3 7 G
②求传质单元数 平均推动力
(y b y b* ) ( ya ya* ) y m y b y b* ln * ya ya (y b mxb ) ( ya mxa ) 1.94 10 3 y b mxb ln ya mxa
2）吸收塔设计型计算的命题 设计要求： （1）达到分离要求最合理的溶剂用量； （2）达到分离要求所需要的塔高（填料层高）； （3）塔径（暂不计算）。 给定条件： yb、G、相平衡关系、分离要求(ya或η) 回收率
ya 1 yb
3）设计条件的选择
(1)流向选择，一般选择逆流操作;
(2)吸收剂进口浓度选择，
L L 1.2 G G min
根据吸收过程基本方程 填料层高度计算式
吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
专业班级： 工作部门：
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
三、课程设计内容
1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。
四、进度安排
1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工 协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表 表达自己的设计思想及设计成果。
教研室主任签名： 年 月 日
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目
录
课程设计的目的及要求……………………………………………… 1 课程设计方案的介绍………………………………………………… 2 吸收塔的基础数据的计算…………………………………………… 3 吸收塔的工艺计算…………………………………………………… 4 吸收塔的主体设备的设计……………………………………………10 吸收塔辅助设备的计算及选型………………………………………10 解吸塔的基础数据的计算……………………………………………11 解吸塔的工艺计算……………………………………………………12 解吸塔的主体设备的设计……………………………………………17 解吸塔辅助设备计算及选型…………………………………………17 吸收塔与解吸塔设计一览表…………………………………………18 设计评述………………………………………………………………19 参考文献………………………………………计的目的 课程设计是化工原理课程教学中综合性和实践性较强的环节， 是理论联系实 际的桥梁。通过课程设计，使我们学会如何运用化工单元操作的基本原理，基本 规律以及常用设备的机构和性能等知识去解决工程上的实际问题， 同时还能使我 们树立正确的工程观念和严谨的科学作风。 通过课程设计，可以提高我们一下几个方面的能力： 1.1 熟悉查阅文献资料，搜集有关证据·正确选用公式； 1.2 在兼顾技术上的先进性，可行性，经济上合理性的前提下，综合分析设 计任务要求，确定化工工艺流程，进行设备选型，并提出保证过程正常，安全运 行所需的检测和计量参数，同时还要考虑改善劳动条件和环境保护的有效措施； 1.3 正确掌握过程计算以及工艺设备的设计计算方法； 1.4 用精炼的语言，简洁的文字，清晰的图表表达自己的设计思想和计算结 果。 二、设计要求 1．工艺条件与数据 （1）煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； （2）吸收塔顶溶液含苯＞0.15%（ 质量分数） ； （3）吸收塔汽·液平衡 y=0.125x；解吸塔汽·液平衡 y=3.16x； （4）吸收回收率≥95%； （5）吸收剂为洗油，分子量 260，相对密度 0.8； （6）生产能力为每小时处理含苯煤气 2000m³； （7）冷却水进口温度≤25℃，出口温度≤50℃。 2．操作条件 （1）吸收操作为 1atm,27℃，吸收操作为 1atm,120℃； （2）连续操作； （3）解吸气流为过热水蒸气； （4）经解析后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新鲜吸收剂； (5) 过程中热效应忽略不计。
第二讲 吸收塔的计算
Y1
Y2
Y1
Y2
mV 令S L
NOG
Y2
dY 1 S Y SY2 Y2*） （
N OG
* （ ] 1 Y1 d[1 S Y SY2 Y2 ） 1 S Y2 1 S Y SY2 Y2*） （
NOG
Y1 Y2* 1 ln[1 S S] * 1 S Y2 Y2
2. 对数平均推动力法
塔顶推动力：Y2 Y2 -Y2* 塔底推动力：Y1 Y1 -Y1*
塔内任一截面推动力：Y Y -Y * V Y (mX b) Y m[ (Y Y2 ) X 2 ] b L mV mV (1 )Y ( Y2 mX 2 b) L L
X2
X1*
X
(2) 平衡线为凸形
Y Y1 C
(L/V)min B
X2
Y*=f(X)
Y2
o
X1,max X1*
X
？吸收剂用量的确定
L L 1.1 ~ 2.0 V V min
L 1.1~ 2.0 Lmin
在常压填料吸收塔中，用清水逆流吸收混合气中的氨气。已 知入塔混合气体中含有氨气为1%(体积%)，要求氨气的回收
高度为 dZ 的微元填料层
dGA VdY LdX
NA取为定值
dGA =NAdA=NA (adZ )
NA=KY(Y－Y*） NA=KX(X*－X）
dGA VdY K Y Y Y * adZ
dGA LdX K X X * X adZ
填料层高度的基本计算式
吸收塔设计计算(30页)
问题的提出 二. 计算依据 三. 设计型问题中参数的选择
.理论塔板与理论塔板数--板式塔
五. 解吸塔的设计计算 六. 吸收操作中的特殊问题
一.问题的提出
给定工艺条件及分离要求下，选择合理的设计参数， 计算 吸收剂用量、出口浓度及必须的塔高。
为解决上述问题，一般需要通过如下步骤： 1. 明确工艺要求，选定合理的参数与条件。
气液流动方式：逆流、并流＞
吸收剂的种类：气体易溶 I
入塔浓度：经济优化与工艺要求I 元数
液气比：1.1〜1.5倍最小液气比J
1
2. 测定或査得体积传质系数，计算H
最小液气比（教材47页）： 'A）二 乂 _人
IG J— < - x2
注意：
严格的讲，操作线方 程 的气液流量应该为 惰性 气体流量GB和纯 溶剂流 量Ls，浓度也 应该为摩 尔比。这里 进行了简化， （低浓 度）。
达到一块理论板分离效果所需要的填料层髙度，为填料 的等板 髙度，由表示。其大小反映了传质的动力学特 性，通常由实验 测定。 填料层髙度表示为：
H ^N He
当操作线与平衡线均为直线且4=/时，有N=N贝L = HOG
常用解吸方法： 1. 气提法：通入惰性气体。 2. 汽提法：通入水蒸气 水蒸气既可作惰性气体，又可作加热介质
最大液气比（或最小气液比）：
=AlzZi
VGJ max
x2 — xl
G
]
L)
yl
coy
(G、
H2
实际气液比，
L> L
六.吸收操作中的特殊问题 1.多组分吸收
存在范围广
处理办法：简化为单组分吸收 1） 根据工艺要求，保证关键组分的吸收要求 2） 计算其它组分吸收的程度
吸收塔的相关设计计算
吸收塔的相关设计计算(总25页)--本页仅作为文档封面，使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在-5ms 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( 2,可以写成 ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=s 、脱硫效率η= 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为a (mg/3m )且 a=×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h= m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =×650mg/m 3=3640mg=V 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=s= m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=s, y 1=%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在 Kg （m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得 6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6≈（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
化工原理第五章(吸收塔的计算)
G, Y1 L, X1
物料衡算示意图
2019/1/16
【有关计算】 （1）吸收液的浓度 据
G(Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
G X 1 X 2 (Y1 Y2 ) L
G , Y2
L, X2
【结论】吸收液的浓度取决于混合
气体进出设备的组成Y1、Y2以及吸
G，Y1
L, X1
逆流吸收操作线推导示意图
2019/1/16
若在塔底与塔内任一截面mn间对溶质A作物料衡
算，则得到：
G, Y2 L, X2
GY1 LX GY LX 1
G, Y
或
L L Y X (Y1 X 1 ) G G
m
L, X
n
【说明】以上两式均称为吸收 操作线方程。
G，Y1 L, X1 逆流吸收操作线推导示意图
G，Y1
L, X1
逆流吸收操作线推导示意图
物料衡算示意图
【假设】溶剂不挥发，惰性气体不溶于溶剂（即操作
过程中L、G为常数）。以单位时间为基准，在全塔
范围内，对溶质A作物料衡算得：
G , Y2
L, X2
GY1 LX 2 GY2 LX1
（进入量＝引出量） 或
G(Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
n
G，Y1
2019/1/16
L, X1
逆流吸收操作线推导示意图
L L L L Y X (Y1 X 1 ) Y X (Y2 X 2 ) G G G G
（2）【特点】当定态连续吸收时，若L、G一定，Y1
、X1恒定，则该吸收操作线在X～Y直角坐标图上为
一直线，通过塔顶A（X2，Y2）及塔底B（X1， Y1）
◆◆吸收塔基础设计计算书20081225
吸收塔基础设计计算书1.荷载计算1）风荷载计算计算公式：w k=βzμsμz w0（荷载规范7.1.1－1）其中βz＝1由壳体高度H＝37.6m查得风载高度系数μz=1.53吸收塔直径d=13.1m，w0=0.40 KN/m2（B类）由μz w0d2=105.025和H/d=2.870查荷载规范表7.3.1得风载体型系数μs=0.5故风荷载标准值w k=βzμsμz w0＝0.306 KN/m2所以作用于壳顶的风荷载为P＝w k Hd=0.306×37.6×13.1=150.723KN2）地震荷载的计算a.吸收塔竖向荷载G=33000KN;进口补偿器推力分解垂直作用力F=54KNｂ.计算水平地震影响系数α1由地质资料，地震基本烈度为7度，地震动峰值加速度0.05g，地震动反应谱特征周期为T1=0.35s。
查表得αmax=0.08，Ⅱ类场地第一组地震分组T g=0.35s因0.1s＜T1=T g=0.35s≤T g，故α1=αmax=0.08ｃ. 用底部剪力法计算水平地震力和塔底弯矩计算公式：F Ek＝α1(G+F)M1＝F Ek h w(19.2.7)故结构总的水平地震作用标准值F EK=α1(G+F) =0.08×(33000+54) =2644.32KN 总水平地震作用标准值对罐壁底部产生的弯矩M1＝2644.32×18.8＝49713.216KN·m3)吸收塔进口冲击力产生的弯矩：M2＝202×17.22＝3478.44KN·m4)吸收塔出口冲击力产生的弯矩：M3＝120×34.95＝4194KN·m2.荷载组合作用于基顶荷载的基本组合设计值S为：a.恒载+活载N＝33000+54＝33054KNV＝202+120=322KNM＝3478.44+4194=7672.44KN·m (恒载和活载无水平力)b. 恒载+活载+风载+地震荷载N＝33000+54=33054KNV＝202+120+150.72+2644.32=3117.04KNM＝150.72×37.6+49713.216+3478.44+4194＝63052.73KN.m经比较a、b二种结果，选用最不利组合类型为b。
54吸收塔的计算
5
操作时，由阀孔上升的气流经阀片与塔板间隙沿 水平方向进入液层，增加了气液接触时间，浮阀 开度随气体负荷而变，在低气量时，开度较小， 气体仍能以足够的气速通过缝隙，避免过多的漏 液；在高气量时，阀片自动浮起，开度增大，使 气速不致过大。
a F1型
b V-4型
c T型
优点是结构简单、造价低，生产能力大，操作弹 性大，塔板效率较高。 缺点是处理易结焦、高粘度的物料时，阀片易与 塔板粘结；在操作过程中有时会发生阀片脱落或 卡死等现象，使塔板效率和操作弹性下降。
说明：(1)操作线上的两个端点 之一的B点代表塔底气液组成，浓端 另一端点A代表塔顶气液组成，稀端 (2)操作线上任意一点， 代表吸收塔内与之相对应的 某一截面上的气液两相的组成。 M(XA,YA)操作点
或
⇒ YA =
q n ,C q n ,B
X A + ( Y A ,1 −
q n ,C q n ,B
5.4.1吸收塔的物料衡算和操作线方程 A全塔物料衡算
定常的连续吸收操作，吸收剂和惰性组分的量均无改变 采用比摩尔分率表示气液相浓度 逆流操作的吸收塔，以单位时间为衡算基准 下标1：塔底 下标2：塔顶
流入系统时A组 － 分的摩尔流率
流出系统时A组 分的摩尔流率
＝ 系统内A组分 累积速率
q n , A = q n （ Y A ,1 − Y A , 2）= q n , C ( X A ,1 − X A , 2 ) ,B
XA1
XA
XA2
XA
5.4.2吸收剂用量的确定 吸收操作中，气体处理量qn,B，气体进出塔组成 YA1，YA2和吸收剂进塔组成XA2一般都由生产任 务和工艺要求确定。 ∴操作线的一个端点A已确定，另一端点B的位置随 操作线斜率qn,C/qn,B而变化 最小液气比的确定
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1.设计基本参
1 吸收塔高度H=
36.52 m
(提资）
2 3 4
吸收塔直径D= 基本风 压恒：总重量
15.3 m Wo= 0.35 kn/㎡
4.1石灰石浆液重量mL 2796760 KG
4.2吸收塔壳体重量
378655 KG
(提资） 风速2/1600(地勘资料）
(提资） (提资）
构造配筋,满足最小配筋率0.15％，基础上下配筋分别为Ψ25@110（p=0.194%）双层双向，经验算满 足要求。
KN
地震第一组
kN m2 m3 2＝173.46Kpa≤fEak 1794)/441.1367=277 双层双向，经验算满
(抗规5.2.1-1)
FEK= [h=
2307.69 kN 11.00
M= 25384.55086 kN.m
2.3烟气产生内压推力
进烟道
F
=
233
kN (提资）
h
=
17.75
m
M
=
4135.8 kN.m
出烟道
F
=
106
kN (提资）
h
=
32.01
m
M
=
3383.5 kN.m
2.4浆液管产生内力
C1(循环泵入口)
各段作1.用04 于壳2顶3.各24
1.15 26.66
1.26 33.43
1.38 40.13
1.53 1.61
Fi=D*5.8*βz*μs*μz *Wo
47.81 53.86
∑= 225.13
[h=
18.26 注:基础高度1.8(基础高1.5+0.3)]
M=
4110.89 kN.m
2.2地震荷载计算
F
=
340
kN
h
=
3.60
m
M
=
1224.0 kN.m
C2(喷淋层)
F
= 19.42,621.2 kN
h
=
,23
m
M
=
1794.0 kN.m
2.5基础参数
G(自重)
=
16.5
m
2.3
m
= 12288.68
A(面积) W
=
=
0.0982d3
213.72 = 441.1267
V(体积)
=
= 491.5474
5m
（圈）
重量
87920 Kg
6 吸收塔顶雪荷载
65 kg/㎡
(容重）
重量
11944.44225 Kg
2.荷载力计算
2.1 计式基压风将算：本：荷吸公风载收计 塔算 沿高度WkW方=oβ=向0z.分μ35成skμn6/份z㎡，Wo各段高度分别为((考m)虑：B类场地)
5.8
11.6
17.4
23.2
29 36.52
4.3内部件重量
4.3.1除雾器(包含在塔体内)
250 kg/㎡
(容重）
3m
（高度）
重量
137820.5 Kg
4.3.2喷淋层(包含在塔体内）
400 kg/㎡
(容重）
4m
（高度）
重量
294017 Kg
5 恒=吸收总塔重周量圈3活60荷72载52.528 Kg
350 kg/㎡
(容重） 16.000 （长度）
由壳体每段高度查表（荷载规范7.2.1）得风荷载高度系数Uz分别为：
1
1.04 1.19
1.3
1.4
1.5
（内插 法）
由UzWod2=115.2和H/d=2.4,查规范7.3.1得风荷载体型系数Us=
0.718
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
βz计算：计算公式：βz＝
1 z z
取结构基本自振周期根据荷载规范附录：E 1.2.1
2.2.1 计算水平地震影响系数α1 特T由查g征地表(s周质得)=期 资 α料 ma， x=地震基本烈度为00.7.1度3252；(设地计勘基资本料地）震加速度值为0.122g，设计地震第一组
取α1=αmax=
0.122
2.2.2 底部剪力法计算水平地震力和罐底弯矩
计算公式 FEK=α1Geq 计算公式 M=FEKhw 故结构总的水平地震作用标准值
3.验算地基承载力 地基承载力特征值fak＝200Kpa. 当轴心荷载作用时基底应力pk=(Fk+ Gk)/A=(3607.252+87.92+11.944)*10/213.72＝173.46Kpa≤fEak
满足要求 当偏心荷载作用时基底最大应力pkmax=(Fk+ Gk)/A+ Mk/W =(3607.252+87.92+11.944)*10/213.72+(4110.89+49589.21+3599.9+3140.3+1224+1794)/441.1367=277 Kpa ≤1.2fEak满足要求。 5. 基础配筋
H2/D0=
87.17 ≤700
T1=
0.35+0.85x10-3*H2/D0=
0.42
脉动增大系数 =
1.83 （荷载规范表7.4.3）
荷载规范7.4.2
脉动影响系数V=
0.5 （荷载规范表7.4.4-3）
查表F1.3振形系数 分z别为：
0.046
0.17 0.338 0.546 0.813
1
βz分别为：