水吸收二氧化硫填料塔的设计方案 (2)

湖南农业大学

实习报告

学生姓名学号

年级专业及班级20 级（）班指导教师姓名

实习类型实习时间

实习地点

学院

填写说明

一、学生的教学实习、生产实习、毕业（教育）实习和综合实习均应填写实习

日记，并撰写实习报告；

二、学生的实习报告和实习日记将作为评价实习成绩的重要依据；

三、学生应在实习结束后的一个星期内将实习报告统一交实习指导教师；

四、指导教师应对学生的实习报告和实习日记逐一认真审阅，并作出客观实际

的正确评价；

五、实习报告经学院审核后作为教学档案长期保存。

一设计任务书

（一）设计题目

炉石焙烧送出的气体冷却至25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO

2

。入塔

炉气流量为h

m/

20003其中SO

2的摩尔分数为0.05，要求SO

2

的吸收率为95%。吸收塔为常压

操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度，试设计一符合上述要求的填料吸收塔。

操作条件

（1）操作压力常压

（2）操作温度20℃

设计内容

（1）吸收塔的物料衡算；

（2）吸收塔的工艺尺寸计算；

（3）液体分布器简要设计；

（4）绘制吸收塔设计条件图；

目录

一、设计方案简介

二、吸收塔的工艺计算

三、液体分布器简要设计

四、附图

一、设计方案简介

1）方案的确定

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。因用水作为吸用水吸收SO

2

不作为产品，故采用纯溶剂

收剂，且SO

2

2）填料的类型与选择

对于水吸收SO

过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装

2

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。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间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。

空隙率堆积个数堆积重量填料因子m-1规格比表面积

m2/m3

38*19*1.2 132.5 0.91 27200 57.5 175.8

3）设计步骤

（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。

二、吸收塔的工艺计算

基础物性数据

对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。查得20℃时水的有关物性数据如下：

密度 3998.2/m L kg ρ=

粘度 004.1=L μs Pa ⋅=3.6 kg/(m ·h)

表面张力

2/h 941803.2kg dyn/cm 67.72==L σ

SO 2在水中的扩散系数 h m s m D L /10292.5/1047.12629--⨯=⨯=

混合气体的平均摩尔质量 75.302995.006.6405.0=⨯+⨯=∑=i i Vm M y M

混合气体的平均密度

3Vm PM 101.330.75= 1.278 kg/m /8.314293

Vm RT ρ⨯==⨯

混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查得20℃时空气的粘度为

()h m 0.065kg/s 1081.15⋅=⋅⨯=-Pa V μ

查得SO 2在空气中的扩散系数为 12410108.0--⋅⨯=s m Dv =0.039 m 2/h

查得常压下20℃时SO 2在水中的亨利系数为 kPa MPa E 31055.355.3⨯== 相平衡常数为

04.353

.1011055.33

=⨯=

=p E m 溶解度系数为 ()

33

/0156.002

.181055.32

.998m kPa kmol EM H s

L

⋅=⨯⨯=

=

ρ

物料衡算

进塔气相摩尔比为

出塔气相摩尔比比为

21(1)0.0526(10.95)0.00263

A Y Y φ=-=-=

进塔惰性气相流量为

h kmol V /03.79)05.01(293

2734.222000=-⨯=

该吸收过程属于低浓度吸收，平衡曲线可近似为直线，最小液气比可按下式计算，即

2

121min /X m Y Y Y V L --=⎪

⎭⎫

⎝⎛ 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为

02=X

29.330

04.35/0526.000263.00526.0min =--=

⎪⎭⎫

⎝⎛V L 取操作液气比为

935.4929.335.15.1min

=⨯=⎪⎭⎫

⎝⎛=V L V L h kmol L /36.394603.79935.49=⨯=

0010.036

.3946)

00263.00526.0(03.79)21(1)21()21(=-⨯=-=

-=-L Y Y V X X X L Y Y V

填料塔的工艺尺寸的计算

塔径的计算(采用贝恩-霍根关联式) 气相质量流量为

1110.050.0526110.05y Y y ===--