吸收塔设计实例

一、吸收的基本理论 (2)

1、吸收的定义 (2)

2、吸收过程对吸收剂的要求 (2)

3、影响吸收效果的主要因素 (3)

二、吸收设备 (4)

1、吸收过程对吸收设备的一般要求 (4)

2、填料塔的组成及各个部分的作用 (4)

3、吸收塔中填料的作用种类及选型 (4)

三、吸收过程中的气液流动方向 (5)

四、基础性数据的计算 (6)

1、液相物性数据 (6)

2﹑气相物性数据 (6)

3﹑气液相平衡数据 (6)

五、吸收塔的物料衡算 (7)

六、吸收塔的工艺尺寸的计算 (8)

1、塔径计算 (8)

2、填料层高度的计算 (9)

七、填料层压降计算 (12)

八、液体分布器简要设计 (12)

2、分布点密度计算 (12)

3、布液计算 (14)

九、吸收剂输送泵的选型 (15)

1、填料塔高度的计算 (15)

2、泵的扬程计算 (15)

3、泵的选择 (15)

十、设计数据汇总 (16)

十一、毕业设计心得体会 (17)

我国化工产品种类繁多已达45000个品种。生产企业多为中小型，加之采用高消耗低

效益粗放型生产模式对环境构成了压力。所以近几年来国家提出了清洁生产这个概念。它的定义是：清洁生产是将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中以期减少对人类和环境的风险。其目的在于提高资源利用效率减少和避免污染物的产生，保护和改善生态环境保障人体的健康，促进持续发展。对于企业来说应改善生产管理提高生产效率，减少资源和能源的浪费，限制污染排放。推行原材料和能源的循环利用，替换和更新导致严重污染的落后的生产流程技术和设备开发清洁产品鼓励绿色消费。众所周知化工行业是个耗能大户。由一般组数据显示1994年我国一次能源消费为12.3亿吨标准煤，而化工行业就占1.05亿吨标准煤。在煤的燃烧和化工生产过程中会产生大量的SO₂气体，目前SO

2已成为大气污染中的重要原凶之一。SO

2

在常温下为无色气体，密度为1.4337 kg/ m³，熔

点-72.4℃、沸点-10℃，在25℃下溶解度为9.4g/ml。SO

2

存在于大气中，可形成酸雨。而酸雨会腐蚀金属石材表面对纸制品皮革制品等造成损伤，更有甚者会给生态系统以及农业

森林水产资源带来毁灭性打击。在工业生产中人如果接触了SO

2

对眼及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用大量的吸入可引起肺水肿、声带痉挛而导致窒息。长期低浓度接触会有头痛

头昏乏力等全身症状以及慢性咽喉炎支气管炎嗅觉及味觉减退的现象。因此为了减少SO

2排放对人类的危害，在工业生产我们应对含有SO

2

的废气进行吸收处理而在化工行业更应该如此。

这次我做的毕业设计课题是矿石焙烧炉尾气中SO

2

的清水吸收，处理量为3200m³/h尾

气中SO

2的含量为4﹪要求SO

2

的吸收率为95﹪。

一、吸收的基本理论

1、吸收的定义

吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离的一种方法。在化工原理中对吸收的定义是：当混合气体与一定量的液体相接触时气体中的一个或几个组分溶解于该液体中，不能溶解的组分仍然保留在气相中借助于这种方法可以使原气体中混合物得以分离。吸收操作的本质是溶质分子由气相穿过气液界面进入液相的单向传质。

在吸收过程中，如果溶质与溶剂间不发生显著的化学反应，溶质只是单纯溶解于液相中，该吸收过程称为物理吸收；如果溶质溶解于液相的同时溶质中的某组分与溶剂发生显著的化学反应，则称为化学吸收过程。

2、吸收过程对吸收剂的要求

吸收操作是气液两相之间的接触传质过程，吸收操作的成功与否在很大程序上决定于溶剂的性质，特别是溶剂与气体混合物之间的相平衡关系。因此吸收过程中对吸收剂的要求有：

①溶解度。吸收剂对于溶质组分应具有较大的溶解度这样可以提高吸收速率并减少吸收剂的消耗量。当吸收剂与溶质组分之间有化学反应时溶解度可大大提高，但若要循环使用吸收剂则化学反应必须是可逆的。对于物理吸收也应该选择溶解度随着操作条件改变而有显著差异的吸收剂以便回收重新利用。

②选择性。吸收剂要在对溶质组分有良好吸收能力的同时，对混合气体中的其它组分却基本上不吸收或吸收甚微否则不能实现有效的分离。

③挥发度。操作温度下吸收剂的蒸气压要低。因为离开吸收设备的气体往往为吸收剂蒸气所饱和，吸收剂的挥发度越高其损失量便越大。

④粘性。操作温度下吸收剂的粘度要低，这样可以改善吸收塔内的流动状况从而提高吸收速率且有助于降低泵的功耗还能减少传热阻力。

⑤毒性应尽量小不易燃对设备腐蚀要小，既可以节省设备费用和维修费用，又有利于安全生产。

⑥来源充足廉价易得。

3、影响吸收效果的主要因素

为了保证吸收过程的正常进行，吸收操作过程中的操作条件也非常重要，主要的条件包括温度和压力。

①压力。当压力升高时能提高吸收过程的推动力，减少了气体的体积流量这样可以减小吸收塔的塔径但是压力升高使得吸收剂的选择性降低同时也使吸收塔的造价提高。压力降低时则与上述相反。所以在化工生产中应该从过程的经济性角度出发必须兼顾吸收以及整个工艺的操作条件选择合适的操作压力。

②吸收温度的选择。对于物理吸收，吸收温度低可使溶质的溶解度增大，减少溶剂用量使吸收过程的推动力增大，降低吸收塔的高度。缺点是低于常温的操作会增加操作的费用。对于化学吸收，吸收温度升高可使化学反应速度加快。但不足之处在于会使传质的推动力降低。所以根据上述影响吸收效果的因素在这次的毕业设计过程中我选择的操作压力是常压操作温度是在25℃下。

③液气比。根据操作线方程Y=L/V﹙X-X₂﹚+Y₂，式中L/Y为塔内液气比其值反映的

是单位气体处理量的吸收剂用量。在气体处理量V相同的前提下若吸收剂用量增大表明吸收过程进行的推动力增大，对传质过程有利，但出塔液体中溶质的含量降低，若吸收剂需再循环使用由于液体处理量大而使操作费用增大。若吸收剂用量L减小则吸收操作的推动力减小，但液体出塔含量增大，若要在单位时间内吸收同量的溶质吸收设备也要大一些。