化工原理课程设计30℃时水吸收二氧化硫填料塔的设计

《化工原理》

课程设计报告

题目：处理量为1000m3/h清水吸收二氧化硫填料吸收塔设计

学院：环境科学与工程学院

专业班级：环境工程11（2）班

姓名：陈新林

学号：3111007481

指导教师：郑育英

（课程设计时间：2013年12月30日——2014年1月12日）

广东工业大学

目录

1．课程设计目的 (3)

2．课程设计题目描述和要求 (3)

3．课程设计报告内容 (5)

3.1基础物性数据 (4)

3.1.1液相物性数据 (4)

3.1.2气相物性数据 (5)

3.1.3气液相平衡数据 (6)

3.2物料衡算 (6)

3.3塔径计算 (7)

3.4填料层高度的计算 (9)

3.4.1传质单元数的计算 (9)

3.4.2传质单元高度的计算 (10)

3.4.3填料层高度的计算 (11)

3.5填料塔附属高度的计算 (11)

3.6液体分布器计算 (12)

3.6.1液体分布器的选型 (12)

3.6.2布液计算 (13)

3.7其他附属塔内件的选择 (13)

3.7.1填料支承装置的选择 (13)

3.7.2填料压紧装置 (16)

3.7.3塔顶除雾器 (17)

3.8吸收塔的流体力学参数计算 (17)

3.8．1吸收塔的压力降 (17)

3.8.2吸收塔的泛点率 (18)

3.8.3气体动能因子 (18)

3.9附属设备的计算与选择 (18)

3.9.1离心泵的选择与计算 (18)

3.9.2吸收塔主要接管尺寸选择与计算 (14)

工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (24)

4．总结 (26)

参考文献 (27)

表格3-1

图3-1

图3-2

3.4.2传质单元高度的计算

查资料【5】有：s

Pa s m D s m D m

N m N G L G L C ⋅⨯=⨯=⨯=⨯=⨯=-----52925231086.1/102.2,,/10469.1/10122.7,,/1033μσσ

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

,2,,20.750.10.050.2

21exp[ 1.45()()()()]W C L t L L t L t L L L L t a W a W W a a g a σσμρρσ-=--

液体质量通量

,2236664.5657662.28/()0.94

L L W W Kg m h π===∙Ω

气体质量通量

,

22

1297.52040.58/()0.94

V G W W Kg m h π===∙Ω

23208.96/W a m m =代入数值得： 气膜吸收系数：

,,

0.71/320.237()()()

0.23732.715.220.000001220.0001439/()

G G t G G

t G G G W a D

k a D RT kmol m s pa μμρ==⨯⨯⨯=⋅⋅

液膜吸收系数：

,,

2/30.51/3

0.0095()()()

0.009520.910.000870.3050.0000527/L L L L

W L L L L

W g k a D m s

μμμρρ-==⨯⨯⨯=

,, 1.11,,0.41

1.4,

12.2,

10.04530.01280.5[19.5(0.5)]0.0552[1 2.6(

0.5)]0.0129G G W L L W F

G G F

L L F

k a k a s k a k a s u u u k a k a s u u k a k a s u ψψ----====>=+-==+-=故继续修正：

1

1

0.0128411.25L G l L

OL L K a s H k a k a

V H m K a -=

=+=

=Ω

3.4.3填料层高度的计算

由 1.25 3.96 4.95OL OL Z H N m =⨯=⨯=

填料有效高度取： Z ’=1.3Z=6.435m

设计取填料层高度为 ' 6.435m

Z =

3.5 填料塔附属高度的计算

塔的附属高度主要包括塔的上部空间高度，安装液体分布器所需的空间高度，塔的底部空间高度等。

塔的上部空间高度是为使随气流携带的液滴能够从气相中分离出来而留取的高度，可取1.2m （包括除沫器高度）。设塔定液相停留时间为10s ，则塔釜液所占空间高度为

()

22

1036664.56/3600995.710/=0.16m 0.7850.7850.9

L W D ρ⨯⨯⨯=⨯⨯水 考虑到气相接管的空间高度，底部空间高度取为0.5米，那么塔的附属空间高度可以取为1.7m 。吸收塔的总高度为h 1.7 6.4358.135m =+=

3.6 液体分布器计算

液体分布器可分为初始分布器和再分布器，初始分布器设置于填料塔内，用于将塔顶液体均匀的分布在填料表面上，初始分布器的好坏对填料塔效率影响很大，分布器的设计不当，液体预分布不均，填料层的有效湿面积减小而偏流现象和沟流现象增加，即使填料性能再好也很难得到满意的分离效果。因而液体分布器的设计十分重要。特别对于大直径低填料层的填料塔，特别需要性能良好的液体分布器。

液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数），各布液点均匀性，各布液点上液相组成的均匀性决定，设计液体分布器主要是决定这些参数的结构尺寸。对液体分布器的选型和设计，一般要求：液体分布要均匀；自由截面率要大；操作弹性大；不易堵塞，不易引起雾沫夹带及起泡等；可用多种材料制作，且操作安装方便，容易调整水平。

液体分布器的种类较多，有多种不同的分类方法，一般多以液体流动的推动 力或按结构形式分。若按流动推动力可分为重力式和压力式，若按结构形式可分为多孔型和溢流型。其中，多孔型液体分布器又可分为：莲蓬式喷洒器、直管式多孔分布器、排管式多孔型分布器和双排管式多孔型分布器等。溢流型液体分布器又可分为：溢流盘式液体分布器和溢流槽式液体分布器。

根据本吸收的要求和物系的性质可选用重力型排管式液体分布器，布液孔数应应依所用填料所需的质量分布要求决定，喷淋点密度应遵循填料的效率越所需的喷淋点密度越大这一规律。 3.6.1液体分布器的选型

800D mm ≥时，建议采用盘式分布器（筛孔式）

3.6.2液体分布器的选择：

按Eckert 建议值，275060cm D mm ≅时，每塔截面设一个喷淋点， 按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。

设计结果为：盘式分布器（筛孔式）：【5】 分布盘直径：600mm 【5】 分布盘厚度：4mm 【5】