水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的

吉林化工学院

化工原理课程设计题目

教学院化学与制药工程学院

专业班级药剂0601

学生姓名

学生学号 06240101

指导教师

2008年 12 月 19日

设计任务书

1、设计题目：年处理量为 21720.96吨二氧化硫混合气的填料吸收塔设计；

矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO

2

。

入塔的炉气流量为1000m3/h～2000 m3/h，其中进塔SO

2的摩尔分率为0.02~0.03，要求SO

2

的排

放含量0.3%~0.5%。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。吸收剂的用量为最小用量的1.3倍。

2、工艺操作条件：

（1）操作平均压力：常压

（2）操作温度：t=20℃

（3）每年生产时间：7200h。

（4）填料类型及规格自选。

3、设计任务：

完成吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。

目录

摘要 (1)

第1章绪论 (2)

1.1吸收技术概况 (2)

1.2吸收设备的发展 (2)

1.3吸收在工业生产中的应用 (3)

第2章设计方案 (5)

2.1吸收剂的选择 (5)

2.2吸收流程的选择 (6)

2.2.1吸收工艺流程的确定 (6)

2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 (7)

2.3吸收塔设备及填料的选择 (7)

2.3.1吸收塔的设备选择 (7)

2.3.2填料的选择 (7)

2.4吸收剂再生方法的选择 (8)

2.5操作参数的选择 (9)

2.5.1操作温度的选择 (9)

2.5.2操作压力的选择 (9)

2.5.3吸收因子的选择 (9)

第3章吸收塔的工艺计算 (11)

3.1基础物性数据 (11)

3.1.1液相物性数据 (11)

3.1.2气相物性数据 (11)

3.1.3气液平衡数据 (11)

3.2物料衡算 (12)

3.3填料塔的工艺尺寸的计算 (13)

3.3.1塔径的计算 (13)

3.3.2泛点率校核 (13)

3.3.3填料规格校核: (14)

3.3.4液体喷淋密度校核 (14)

3.4填料塔填料高度计算 (14)

3.4.1传质单元高度计算 (14)

3.4.2传质单元数的计算 (16)

3.4.3填料层高度计算 (16)

3.5填料塔附属高度计算 (16)

3.6液体分布器计算 (17)

3.6.1液体分布器 (17)

3.6.2布液孔数 (17)

3.6.2塔底液体保持管高度 (17)

3.7其他附属塔内件的选择 (17)

3.7.1液体分布器 (18)

3.7.2液体再分布器 (18)

3.7.3填料支撑板 (18)

3.7.4填料压板与床层限制板 (19)

3.7.5气体进出口装置与排液装置 (19)

3.8吸收塔的流体力学参数的计算 (19)

3.8.1吸收塔的压力降 (19)

3.8.2吸收塔的泛点率 (20)

3.8.3气体动能因子 (20)

3.9附属设备的计算与选择 (20)

工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (21)

主要符号说明 (22)

设计过程的评述和有关问题的讨论 (24)

主要参考文献 (25)

附录 (26)

结束语 (27)

摘要

在化工工业中，经常需要将气体混合物的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。

二氧化硫是化工生产中的生产原料，但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染，因此，为了避免化学工业生产的大量的含有二氧化硫的工业尾气直接排入大气而造成空气污染，需要采用一定方法对于工业尾气中的二氧化硫进行吸收，本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔吸收的方法来净化含有二氧化硫的工业尾气，使其达到排放标准。设计采用填料塔进行吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收过程易于进行，而且，填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用乃腐蚀材料制造等优点，从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。

设计中选择合适的液体分布器及再分布器，除沫装置以及填料支承装置，并对泛点率和液体喷淋密度进行了校核。

关键词：水填料塔吸收二氧化硫低浓度

第1章绪论

1.1吸收技术概况

气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。

实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作：

（1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；

（2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数；

（3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；

（4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；

（5）编写工艺设计说明书。

1.2吸收设备的发展

在吸收过程中，质量交换是在两相接触面上进行的。因此，吸收设备应具有较大的气液接触面，按吸收表面的形成方式，吸收设备可分为下列几类：

（1）表面吸收器

吸收器中两相间的接触面是静止液面（表面吸收器本身的液面）或流动的液膜表面（膜式吸收器）。这类设备中的接触表面在相当大的程度上决定于吸收器构件的几何表面。

这类设备还可分为以下几种基本类型：

a水平液面的表面吸收器：在这类吸收器中，气体在静止不动或缓慢流动的液面上通过，液面即为传质表面，由于传质表面不大，所以次种表面吸收器只适用于生产规模较小的场合。通常将若干个气液逆流运动的吸收器串联起来使用。为了能使液体自流，可将吸收器排列成阶梯式，即沿流体的流向，后一个吸收器低于前一个吸收器。

水平液面的表面吸收器的效率极低，现在应用已很有限。只有从体积量不大的气体中吸收易溶组分，并同时需要散除热量的情况下才采用它们。这类吸收器有时还用于吸收高浓度气体混合物中的某些组分。

b液膜吸收器：在液膜吸收器中，气液两相在流动的液膜表面上接触。液膜是沿着圆管或平板的纵向表面流动的。已知有三种类型的液膜吸收器：

列管式吸收器：液膜沿垂直圆管的内壁流动；

板状填料吸收器：填料是一些平行的薄板，液膜沿垂直薄板的两测流动；

升膜式吸收器：液膜向上（反向）流动。

目前，液膜吸收器应用比较少，其中最常见的是列管式吸收器，常用于从高浓度气体混合物同时取出热量的易溶气体（氯化氢，二氧化硫）的吸收。

填料吸收器填料吸收器是装有各种不同形状填料的塔。喷淋液体沿填料表面流下，气液两相