环境工程原理设计

1、并流
2、逆流
综上，由于逆流时液气比较并流时小，选用逆流
四、物料衡算
已知：进塔气相SO2摩尔分率 y1=0.05、SO2的回收率 φ=95%
入塔炉气流量 qV=2400m3/h、进塔液相溶质组分摩尔比 X2=0
计算求得 进塔气相SO2摩尔比
Y1
y1 1 y1
0.05 1 0.05
0.0526
⟹出塔气相摩尔比 Y2=Y1（1-φ）=0.0526×0.05
由《化工原理（第二版）》利用Eckert泛点关联图
0.5
WL WG
G L
2
横坐标
u 2
g
G L
L
0.2
纵坐标
五、塔径的计算
0.0223 0.0109
300Pa
横坐标：
WL WG
G L
0.5
83804.04 302.4
1.26 998.2
0.5
0.98
纵坐标：
u2
g
栅板填料
性能优越，但造价过高。
鞍形填料整体性能不如鲍尔环，阶梯环是在鲍尔环基础上 发展来的，整体性能有所提高。
五、塔径的计算
五、塔径的计算
1、泛点气速的计算、填料的选择 炉气总质量流量为：WG qV G 24001.26 3024kg / h
吸收液水的总质量流量为 WL qnLM S 4655.7818 83804.04kg / h
常温下水的黏度μL=100.5×10-5、 =1
up
0.0223g L0.2
L G
0.0223 9.8 1116 100.5102
0.2
1.26 998.2
1.21m / s
（泛点气速）
取设计空塔气速为 u=1.21×70%=0.85m/s
设计塔径 D 4qV 4 2400 / 3600 1.0005m
任务分工
资料wenku.baidu.com找
侯鹏飞 陈一鸣 王棣
王棣、陈一鸣
总
计算
刘彩、侯鹏飞
邹轶
共
任
陈一鸣
画图
王棣
同 努
务
ppt
侯鹏飞
力
Word整理
刘彩 邹轶
一、操作条件
1、操作温度：20℃
对于物理吸收，降低操作温度，对吸收有利，但低于环 境温度的操作温度需要消耗大量的制冷动力，所以一般情 况取常温较为有利。
2、操作压力：常压
进塔惰性气相流量
qnG
qV 22.4
T0 T
p p0
1
y1
2400 22.4
273 298
101.3 101.3
1
0.05
93.2425kmol
/
h
该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气
比可按下式计算： qnL qnG
qnL qnG
min
33.288
取操作液气比为：
qnL qnG
1.003m / s（泛点气速）
取设计空塔气速为 u=1.003×70%=0.702m/s
设计塔径 D 4qV 4 2400 / 3600 1.10m
u
0.702
圆整后取D=1.2m=120mm
五、塔径的计算
填料38mm
比表面积为a=132.5m2/m3、填料因子∅=116m-1；已知，
5089
五、塔径的计算
2、泛点率的校核
u'
4qV D2
4 2400 3600 1.02
0.85m /
s
f u' 100% 0.85 100% 70%
up
1.21
泛点率在50%—80%之间，所以符合要求
G L
0.2 L
0.0223
0.98
五、塔径的计算
填料25mm
比表面积为σ=223m2/m3、填料因子∅=172m-1；已知，
常温下水的黏度μL=100.5×10-5、 =1
up
0.0223g L0.2
L G
0.0223 9.8 1172 100.5102
0.2
1.26 998.2
u
0.85
圆整后取D=1m=100mm
五、塔径的计算
经济核算
填料直径 填料比表面积 填料因子 填料层高度
VP Pa
塔径 塔高 塔体造价 元 填料价格 /元
0.038
132.5 116 6 300 1 8.42 33000
4712
0.025
228 172 4.5 200 1.2 7.32 34500
1.5
qnL qnG
min
1.5 33.288 49.932
则吸收剂水的用量为：qnL 49.932qnG 49.932 93.2425 4655.78kmol / h
物料衡算：qnG Y1 Y2 qnL X1 X 2
⟹
X1
qnG qnL
Y1
Y2
X2
1 49.932
2、气相物性数据：
25℃ SO2混合气体平均摩尔质量 MG=0.05×64+0.95×29=30.75kg/kmol、
黏度 μG=1.81×10-5 N/m
平均密度
ρG=PRMT
101.3 30.75 1.26kg、/ m3 8.31 298
SO2在20℃水中的扩散系数 DL=1.47×10-9m2/s、SO2在25℃空气中扩散系
对于物理吸收，加压操作一方面利于提高吸收过程的传质 推动力，另一方面也可以减小气体的体积流率，减小吸收 塔径。但从工程角度和经济效益考虑，加压对设备有很大 的要求，因此对于单纯的吸收，一般选用常压。
二、基础物性数据
1、液相物性数据：
20℃水密度ρL=998.2kg/m³ 、黏度μL=100.5×10-5N/m、
数 DG=0.039m2/h
3、气液平衡数据：
查得20℃下SO2在水中的亨利系数 E=0.355×104KPa
平衡常数m= E 0.355104 35.04
P 101.325
溶解度系数 H=
s=
998.2
=0.0156kmol / KPa m3
EMs 0.355104 18
三、流体流向的选择
0.05 2.63103
9.487 104
五、塔径的计算
1、填料类型的选择
拉西环
环 十字环 螺旋环 螺旋环
鲍尔环——阶梯环
填料
鞍形填料
弧鞍填料 矩鞍填料
波纹板填料
拉西环表面未能完全完全利用， 传质效能较低，更为严重的是它自身 的形状引起严重的沟流和壁流，使气 液分布不均匀，相际接触不均。
拉西环的衍生品虽然比表面积有 所增加，但本质缺点没有解决。
环境工程原理课程设计
班级：环工1102 学生姓名：侯鹏飞（组长）、
王棣、邹轶、 陈一鸣、刘彩 指导老师：华虹 完成时间：2013年12月23号
《环境工程原理》课程设计任务书
矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔，用 20℃清水洗涤除去其中的SO2。
入塔炉气流量为2400m³/h，其中进塔SO2的摩尔分率为 0.05，要求SO2回收率为95%。