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硫化氢吸收塔计算书
硫化氢吸收塔计算书一、引言硫化氢（H2S）是一种具有刺激性气味，有毒且易燃的气体。
在许多工业过程中，硫化氢会生成并释放到大气中，对环境和人体健康造成严重危害。
为了控制硫化氢的排放，需要设计和运行硫化氢吸收塔。
本文将介绍硫化氢吸收塔的计算书，包括设计原理、计算方法和结果分析。
二、设计原理硫化氢吸收塔是一种用于去除工业废气中硫化氢的设备。
其工作原理是将含有硫化氢的废气通过吸收剂（通常是碱性溶液）中，硫化氢会被吸收剂吸附并转化为相应的化合物。
吸收塔的设计目标是使吸收剂与废气充分接触，以实现高效的硫化氢吸收效果。
三、计算方法1. 确定塔高：根据硫化氢的浓度、流量和吸收剂的性质，可以通过质量传递方程计算出所需的塔高。
质量传递方程考虑了质量传递系数、气液相之间的物质传递速率等因素，可以较准确地预测吸收剂中硫化氢的浓度随塔高的变化。
2. 确定塔径：塔径的确定需要考虑吸收剂和废气的流量、流速以及塔内的液体分布等因素。
根据液相的流动规律和液体分布的要求，可以通过经验公式或数值模拟方法计算出合适的塔径。
3. 确定塔板数：塔板数的确定与塔高和塔径有关。
一般情况下，塔板数越多，硫化氢的吸收效果越好。
通过经验公式或数值模拟方法，可以评估不同塔板数下的硫化氢吸收效率，并选择合适的塔板数。
4. 确定吸收剂的循环流量：吸收剂的循环流量需要根据硫化氢的浓度和废气的流量来确定。
循环流量过大会增加能耗，而循环流量过小则会影响吸收效果。
通过计算吸收剂中硫化氢的浓度变化，可以确定合适的循环流量。
5. 考虑塔板压降：塔板压降是指废气在塔板上通过的压力损失。
在设计过程中，需要考虑塔板压降对吸收效果和能耗的影响，并选择合适的塔板间距和气液流速。
四、结果分析通过以上计算方法，可以得到硫化氢吸收塔的设计参数，如塔高、塔径、塔板数和吸收剂的循环流量。
这些参数可以用于实际工程中的硫化氢吸收塔设计和运行。
在实际运行中，还需要考虑吸收剂的再生和废液处理等问题，以确保吸收塔的稳定运行和环境保护。
吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
课程设计任务书
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
专业班级： 工作部门：
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
3 吸收塔的工艺计算
工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算和流体力学参 数计算。
3.1 塔径计算
取 P=101.325Kpa
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ρ
G
=
PM 101.325 × 10 3 × 20.18 = = 0.8198kg / m 3 RT 8.314 × (27 + 273)
液相密度可以近似取为： ρ L = ρ 洗油 = 0.8 × 10 3 kg / m 3 液体黏度为： η L = 1.2 × 10 −3 pa ⋅ s = 1.2mpa ⋅ s
教研室主任签名： 年 月 日
-1-
目
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =5.6×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=0.023%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6.17/6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
吸收塔基础设计计算书
1.设计基本参
1 吸收塔高度H=
36.52 m
(提资）
2 3 4
吸收塔直径D= 基本风 压恒：总重量
15.3 m Wo= 0.35 kn/㎡
4.1石灰石浆液重量mL 2796760 KG
4.2吸收塔壳体重量
378655 KG
(提资） 风速2/1600(地勘资料）
(提资） (提资）
构造配筋,满足最小配筋率0.15％，基础上下配筋分别为Ψ25@110（p=0.194%）双层双向，经验算满 足要求。
KN
地震第一组
kN m2 m3 2＝173.46Kpa≤fEak 1794)/441.1367=277 双层双向，经验算满
(抗规5.2.1-1)
FEK= [h=
2307.69 kN 11.00
M= 25384.55086 kN.m
2.3烟气产生内压推力
进烟道
F
=
233
kN (提资）
h
=
17.75
m
M
=
4135.8 kN.m
出烟道
F
=
106
kN (提资）
h
=
32.01
m
M
=
3383.5 kN.m
2.4浆液管产生内力
C1(循环泵入口)
各段作1.用04 于壳2顶3.各24
1.15 26.66
1.26 33.43
1.38 40.13
1.53 1.61
Fi=D*5.8*βz*μs*μz *Wo
47.81 53.86
∑= 225.13
[h=
18.26 注:基础高度1.8(基础高1.5+0.3)]
4吸收塔的计算
V K Y a
dY 因次，理解为 Y2 Y Ye 中dY与Y - Ye单位相同，故积分值无 填料层高度相当于气相 总传质单元高度的倍数 ，称为 “气相总传质单元数” ，N OG： N OG dY Y2 Y Y e
Y1
Z HOG NOG
同理： Z H OL NOL
( Y1 Ye 2 ) 1 ln[ 1 S S] 1 S Y2 Ye2
式中：S=mV/L－脱吸因数，是平衡线斜率m与操作线 斜率L/V的比值，无量纲。
N OG
Y1 Ye 2 1 ln 1 S S 1 S Y2 Ye 2
Y Y1 A T
B
Ye f ( X )
X1
X
2.3.2 吸收剂消耗量的计算 1、吸收剂单位消耗量 由全塔物料衡算式
V (Y1 Y2 ) L( X1 X 2 )
得：
L Y1 Y2 V X1 X 2
式中Y1、Y2、X2，一般由工艺要求确定 X1，由吸收剂用量确定，是操作参数 L/V，称为吸收剂单位消耗量或液气比
2.3.4 填料层高度的计算
有传质单元数法和等板高度法。 2.3.4.1 传质单元数法 1.基本计算式
Z
吸收负荷(k mol / s ) 物料衡算 填料层体积 总传质面积 塔截面积 传质速率(k mol / m 2 s ) 吸收速率方程
总传质面积 (m 2 ) 填料层体积 1m 3填料提供的有效传质面 积(m 2 / m 3 )
Z H OG NOG 〖说明〗 ①.传质单元高度 若吸收过程所需填料层高度恰等于一个气相总传质单元 高度时，即：Z=NOG，则： Y1 dY N OG 1 Y2 Y Y e
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在-5ms 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t)按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( 2,可以写成ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η= 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为a (mg/3m )且 a=×103mg/m 3 而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在-6.5 Kg （m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得 6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
吸收塔设计(附图)
填料吸收塔课程设计说明书专业应用化学班级0704班姓名李海涛班级序号 3目录一前言 (2)二设计任务 (2)三设计条件............................................................ (2)四设计方案 (2)1流程图及流程说明2填料塔的选择五工艺计算 (5)1物料衡算，确定塔顶，塔底的气、液流量和组成2泛点的计算3塔径的计算4 填料层高度的计算5 填料层压降的计算6 液体分布装置7分布点密度计算8 液体再分布装置9气体入塔分布六填料吸收塔的附属设备 (5)1填料支撑板2填料压板和床层限制版七设计一览表 (6)八课程设计总结 (6)九主要符号说明 (6)十参考文献 (9)十一附图.......................................................... . (13)前言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。
根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。
板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。
工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。
板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。
填料塔由填料、塔内件及筒体构成。
填料分规整填料和散装填料两大类。
塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。
与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。
水吸收NH3填料塔设计一设计任务1000m³∕h含NH3空气填料吸收塔的设计①1000m³∕h（标准状况下）含5％（体积比）氨气，其他组分视为惰性气体，气体进口温度为40℃，吸收后尾气中氨含量50μg／m³；②用清水吸收，清水进口温度为35℃；③操作压力为塔顶表压为0.2atm；④填料采用乱堆式拉西环二吸收工艺流程的确定采用常规逆流操作流程．流程如下。
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =5.6×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=0.023%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6.17/6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成 ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =5.6×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=0.023%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得 6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6.17/6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％ h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =5.6×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=0.023%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6.17/6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
化工原理课件5.5吸收塔的计算
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北京化工大学化工原理电子课件
4）吸收操作线在平衡线的上方，解吸操作线在平 衡线OE下方。
5）平衡线与操作线共同决定吸收推动力。操作线 离平衡线愈远吸收的推动力愈大；
Y
Y
. B Y* f (X)
K
Y* A
X
X* X
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（2）并流吸收
L Y1 Y2 V min X1,max X 2
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2．操作液气比
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L Y , Z , 设 备 费
V
L Y , Z , 设 备 费 ， 并 不 总 有 效
V
L , 再 生 费
L (1.1 2.0) V
L V min
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L
Y1 mX 2 Y2 mX 2
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注意：图的适用范围为 Y1 mX2 Y2 mX 2
>20及S<0.75。
讨论：
•
Y1 mX 2 Y2 mX 2
的意义：反映了A吸收率的高低。
m、Y1、X2、S一定时：
Y2
Y1 Y2
mX 2 mX 2
NOG
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B Y* f (X)
L
V
Y2 A
X2
X1
X 返回
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1）定态，L、V、Y1、X2恒定，操作线在X～Y
坐标上为一直线，斜率为L/V 。 L/V为吸收 操作的液气比；
2）操作线通过塔顶（稀端） A （X2，Y2）及塔底 （浓端） B （X1， Y1）;
化工原理吸收塔的计算教材
所需塔高无穷大时的液气比。
Y1
B
L G
B*
L G min
Y1 Y2
X
* 1
X
2
Y1 Y2 Y1 / m X 2
T
Y2
O X2 X1
当X2=0时：
L Y1 Y2 m
X*1
G min Y1 / m
正常平衡曲线
Y1
Y* f(X)
Y2 X2
X1 X '
平衡曲线为凸形曲线
L G min
气相总传质单元数
NOG
Y1 dY Y2 Y Y *
Y1 Y2 (Y Y *)m
气相组成变化 平均传质推动力
• 传质单元数的意义：
反映了取得一定吸收效果的难易程度。
当所要求的(Y1-Y2)为一定值时，平均吸收推动力(YY*)m越大，NOG就越小，所需的填料层高度就越小。
（2）传质单元高度
第四节 吸收塔的计算
吸收塔的计算内容： • 设计型：流向、流程、吸收剂用量、吸收剂
浓度、塔高、塔径。 • 操作型：核算、操作条件与吸收结果的关系。 • 计算依据：物料恒算、相平衡、吸收速率方程。
一、物料衡算与操作线方程
虚框范围内，对溶质作物料衡算：
稀端
G,Y2
L，X2
LX GY2 LX 2 GY
Z HG NG气相传质单元高度 气相传质单元数
Z HOG NOG气相总传质单元高度 气相总传质单元数
Z
HL
N
液相传质单元高度
L
液相传质单元数
Z
H OL
N
液相总传质单元高度
OL
液相总传质单元数
填料层高度＝传质单元高度×传质单元数
化工原理(吸收塔的计算)课件
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29
比表面积＝填料的数量×单个填料的表面积
拉 西 环 填 料
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30
堆 放 在 塔 内 的 填 料
有效比表面积a ——被吸收剂湿润
的填料表面积
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31
定态吸收时，气相中溶质减少的量等于液相中溶 质增加的量，即：
dF AG dYLdX ——物料衡算式
算，则得到：
G1 YLX G Y L1X 或 YG LX(Y1G LX1)
G, Y2 L, X2
G, Y
m
n
L, X
【吸收操作线方程式的作用】 表明了塔内任一截面上气相组 成Y与液相组成X之间的关系。
G， Y1 L,X1 逆流吸收操作线推导示意图
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7
【逆流吸收操作线方程的有关讨论的特点】
塔底
G , Y2 L, X2
Y Y2
塔顶
m
斜率＝L/G
G, Y
n
L, X
G ， Y1 L, X1
0
X2
X
X1
X
吸收操作线
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9
（2）吸收操作线仅与液气比、塔底及塔顶溶质组成
有关，与系统的平衡关系、塔型及操作条件T、p无
关。
（3）吸收操作时，Y > Y*或X* > X，故吸收操作线在 平衡线Y*＝f(X)的上方，操作线离平衡线愈远吸收的 推动力愈大； （4）对于解吸操作，Y<Y*或X*<X，故解吸操作线在 平衡线的下方。
学习交流PPT
37
（2）传质单元数
【定义】
NOG
Y1 dY Y2 YY*
吸收塔的计算
yb 0.02
xa 0
则
y y . 0 20 . 0 0 2 b a 0 L / G 2 x x x b a b
所以
xb 0.009
y 1 . 5 x 1 . 5 0 . 0 0 9 0 . 0 1 3 5 b b
* ( y y ) ( y y ) ( 0 . 0 20 . 0 1 3 5 ) 0 . 0 0 2 b b a a y 0 . 0 0 3 8 2 m * 0 . 0 20 . 0 1 3 5 y y b b l n l n 0 . 0 0 2 y y a a
L L 1.2 G G min
根据吸收过程基本方程 填料层高度计算式
G y d y b h H N 0 O G O G y a y K a y y
平均推动力法求传质单元数 y y y y y d y b b a b a N O G * * y ( y m x ) ( y m x ) a y ( y y) ( y y y b b a a b b a a) * y m x y y b b b b l n l n * y m x y y a a a a 因此需要求取出塔液相含氨摩尔分数xb
y y . 0 20 . 0 0 2 b a 0 N 4 . 7 1 O G y 0 . 0 0 3 8 2 m
' hH N 1 . 4 4 4 . 7 1 6 . 7 8 m 0 O G O G
所以
' h h 6 . 7 842 . 7 8 m 0 0
技 术 上 ， x ， y ， h a m 0
经 济 上 ， x ， h ， 设 备 费 a 0
吸收塔设计计算(30页)
问题的提出 二. 计算依据 三. 设计型问题中参数的选择
.理论塔板与理论塔板数--板式塔
五. 解吸塔的设计计算 六. 吸收操作中的特殊问题
一.问题的提出
给定工艺条件及分离要求下，选择合理的设计参数， 计算 吸收剂用量、出口浓度及必须的塔高。
为解决上述问题，一般需要通过如下步骤： 1. 明确工艺要求，选定合理的参数与条件。
气液流动方式：逆流、并流＞
吸收剂的种类：气体易溶 I
入塔浓度：经济优化与工艺要求I 元数
液气比：1.1〜1.5倍最小液气比J
1
2. 测定或査得体积传质系数，计算H
最小液气比（教材47页）： 'A）二 乂 _人
IG J— < - x2
注意：
严格的讲，操作线方 程 的气液流量应该为 惰性 气体流量GB和纯 溶剂流 量Ls，浓度也 应该为摩 尔比。这里 进行了简化， （低浓 度）。
达到一块理论板分离效果所需要的填料层髙度，为填料 的等板 髙度，由表示。其大小反映了传质的动力学特 性，通常由实验 测定。 填料层髙度表示为：
H ^N He
当操作线与平衡线均为直线且4=/时，有N=N贝L = HOG
常用解吸方法： 1. 气提法：通入惰性气体。 2. 汽提法：通入水蒸气 水蒸气既可作惰性气体，又可作加热介质
最大液气比（或最小气液比）：
=AlzZi
VGJ max
x2 — xl
G
]
L)
yl
coy
(G、
H2
实际气液比，
L> L
六.吸收操作中的特殊问题 1.多组分吸收
存在范围广
处理办法：简化为单组分吸收 1） 根据工艺要求，保证关键组分的吸收要求 2） 计算其它组分吸收的程度
第九章 吸收塔设计计算
►
►
设单位体积填料层所提供的有效气液接触面积为a 设单位体积填料层所提供的有效气液接触面积为a，则微分 段dh范围内，总的接触面积等于a×Sdh dh范围内，总的接触面积等于a 当传质速率为N 当传质速率为NA时，微分段内由气相传入液相的溶质的量等 于NAaSdh
Q GSdY = N A aSdh
► 5.填料层高度计算 5.填料层高度计算
►
►
►
对于低浓度的气体混合物和低浓度溶液而 言，溶质在气相和液相中的浓度较低，因 此可采用惰性气体流量表示混合气体流量 G Kmol/(m2·h)，采用吸收剂流量代替溶 Kmol/(m ·h)，采用吸收剂流量代替溶 液流量L 液流量L 填料塔是逆流式连续吸收装置，气液两相 浓度沿高度方向连续变化，因此采用填料 层的微分段来分析 当填料层高度变化dh时，气体的浓度由 当填料层高度变化dh时，气体的浓度由 Y Y+dY, 液体浓度由X X+dX Y+dY, 液体浓度由X 设塔内截面积为S 设塔内截面积为S，则通过塔内截面的气 体流量为GS保持不变，故在此微分段dh 体流量为GS保持不变，故在此微分段dh 内由气相传入液相的溶质的量为GSdY, 内由气相传入液相的溶质的量为GSdY,或 可表示为LSdX 可表示为LSdX
QV ρ A L′′ H ′P
2)总传质单元数N 2)总传质单元数NOG
dY ∫Y2 Y − Ye
Y1
物理意义 ► 积分符号里的dY为气相浓度变化值，分母Y积分符号里的dY为气相浓度变化值，分母Y Ye为吸收推动力，故N Ye为吸收推动力，故NOG是取决于吸收过程 中浓度变化和推动力大小的一个值。 ► 若吸收要求的气相浓度变化大，推动力有很 小，则气相总传质单元数就大，在填料塔中 要求的发生传质的单元个数就越多，填充塔 高度就越大
吸收塔的相关设计计算
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型（2） 喷淋塔吸收区高度设计（二）对于喷淋塔，液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5]，根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。
逆流式吸收塔的烟气速度一般在2.5-5m/s 范围内[5][6]，本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。
湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的，反应条件比较理想，在脱硫效率为90%以上时（本设计反案尾5%），钠硫比(Na/S)一般略微大于1，本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。
（3）喷淋塔吸收区高度的计算含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率，以ζ表示。
首先给出定义，喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积，得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量ζ＝hC K V Q η0= (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度，kg/m 3η为给定的二氧化硫吸收率,％;本设计方案为95％h 为吸收塔内吸收区高度，mK 0为常数，其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ;K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准，要求脱硫效率至少95%。
二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3（标状态）ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成ζ=3600×h y u t /*273273*4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度10050752C ︒+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×103mg/m 3而原来烟气的流量（200C ︒时）为标况20×103(m 3/h) (设为V a )换算成工况25360m3/h 时已经求得 V a =2×103 m 3/h=5.6 m 3/s故在标准状态下、单位时间内每立方米烟气中含有二氧化硫质量为2SO m =5.6×650mg/m 3=3640mg=3.64gV 2SO = 3.6422.4 L/mol 64/g g mol ⨯=1.3L/s=0.0013 m 3/s 则根据理想气体状态方程，在标准状况下，体积分数和摩尔分数比值相等 故 y 1=0.0013100%0.023%5.6⨯= 又 烟气流速u=3.5m/s, y 1=0.023%,C t ︒==75,95.0η总结已经有的经验，容积吸收率范围在5.5-6.5 Kg/（m 3﹒s ）之间[7]，取ζ=6 kg/（m 3﹒s ）代入（7）式可得6=64273(3600 3.50.000230.95)/22.427375h ⨯⨯⨯⨯⨯+ 故吸收区高度h=6.17/6≈1.03m（4）喷淋塔除雾区高度（h 3）设计（含除雾器的计算和选型）吸收塔均应装备除雾器，在正常运行状态下除雾器出口烟气中的雾滴浓度应该不大于75mg/m 3 [9] 。
吸收塔计算
据工程经验，确定适宜（操作）液气比。
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9
一、最小液气比
最小液气比可用图解法求得 ：
qqnn,,V LminXY11*YX22
Y1Y2 Y1/mX2
最小液气比
qn,L,min XY11*YX22 qn,V
最小溶剂用量
qn,L qn,V min
m(Y1Y2) Y1
mA
纯溶剂 吸收
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13
塔径的计算
工业上的吸收塔通常为圆柱形，故吸收塔的直 径可根据圆形管道内的流量公式计算：
D
注意
4qV ,V
u
吸收塔直径计算式
❖计算塔径时，一般应以塔底的气量为依据。 ❖计算塔径时，qV ,V 采用操作状态下的数据。 ❖计算塔径的关键在于确定适宜的空塔气速u 。
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14
逆流吸收塔 操作线方程
塔底 塔顶
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6
逆流吸收操作线
斜率 qn,L / qn,V
（液气比）Y1Bຫໍສະໝຸດ 操作线Y*=f(X)
Y
T
Y2 Y*
推动力
X2 X
X1
思考：如何得出并流精吸选可编收辑p操pt 作线？位置如何？7
第八章 气体吸收
8.4 低组成气体吸收的计算 8.4.1 物料衡算与操作线方程 8.4.2 吸收剂用量的确定
根据生产实践经验，一般取
qn,L
qn,V
1.1~2.0
(qqnn,,VL)min
适宜液气比
q n,L1 .1~2 .0q n,L ,m in 适宜溶剂用量
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12
第八章 气体吸收
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0.41
脉动增大系数 =
1.83 （荷载规范表7.4.3）
荷载规范7.4.2
脉动影响系数V=
0.5 （荷载规范表7.4.4-3）
查表F1.3振形系数 分z别为：
0.046
0.17 0.338 0.546 0.813
1
βz分别为：
各段作1.用04 于壳3顶4.各72
1.15 39.83
1.26 49.95
1
1.04 1.19
1.3
1.4 1.49
（内插 法）
由UzWod2=115.2和H/d=2.1,查规范7.3.1得风荷载体型系数Us=
0.718
βz计算：计算公式：βz＝
1 z z
取结构基本自振周期根据荷载规范附录：E 1.2.1
H2/D0=
75.91 ≤700
T1=
0.35+0.85x10-3*H2/D0=
kN m2 m3
满足 满足
满足 满足 满足 满足 满足 1)
6.2． 荷载工况二(活载) 129.38kN/m
129.38kN/m
内力图：
最大弯矩：负弯矩
-1756.46 kN*m
计算配筋
4117.9 mm2
实配面积
4909 mm2
25@100
KN
地震第一组
度1.8(基础高1.5+0.3) 度1.8(基础高1.5+0.3) 度1.8(基础高1.5+0.3) 度1.8(基础高1.5+0.3)
m 基础高度1.8(基础高1.5+0.3)
M
=
1944.0 kN.m
C2(喷淋层)
F
= 19.42,621.2 kN
h
=
,23
m 基础高度1.8(基础高1.5+0.3)
M
=
1794.0 kN.m
2.5基础参数
G(自重)
=
17
m
1.6
m
=
9074.6
A(面积) W
=
=
0.0982d3
226.87 = 482.4566
V(体积)
=
=
362.984
3.各种工况下最不利桩作用23桩
有浆液竖向
荷载 (N+G)/n
=
1817
kN
空塔竖向荷
载 (N+G)/n
=
687
kN
M*y/(yi^
风荷载作用 2)
=Байду номын сангаас
140
kN
水平地震作 M*y/(yi^
用 2)
=
459
KN
烟道烟气推 M*y/(yi^
力作用 2)
=
127
kN
M*y/(yi^
1.38 59.95
1.53 1.61
Fi=D*5.8*βz*μs*μz *Wo
71.42 80.12
∑= 336.00
[h=
19.23 注:基础高度1.8(基础高1.5+0.3)]
M=
6459.54 kN.m
2.2地震荷载计算
2.2.1 计算水平地震影响系数α1 特T查由g征表地(s周得质)=期 α 资m料ax，=地震基本烈度为00.6.0度4852；(设地计勘基资本料地）震加速度值为0.082g，设计地震第一组
5.1 桩对承台的冲切
冲切验算公式：Fl≤（0.7βhft+0.15σpc,m）ημmh0 (混凝土规范7.7.1-1)
其中βh＝0.93 ft＝1.43×103 KN/m2 σpc,m =0
η=0.4+1.2/βs=0.4+1.2/2=1
μm=6.40m （冲切破坏锥体周长）
h0=1.4m
故（0.7βhft+0.15σpc,m）ημmh0＝ (0.7×0.93×1.43×103 ) ×1×6.4×1.4=8341KN≥1811KN 可以。
2.3烟气产生内压推力
进烟道
F
=
279
kN (提资）
h
=
16.05
m
基础高度1.8(基础高1.5+0.3)
M
=
4478.0 kN.m
出烟道
F
=
110
kN (提资）
h
=
33.05
m
基础高度1.8(基础高1.5+0.3)
M
=
3635.5 kN.m
2.4浆液管产生内力
C1(循环泵入口)
F
=
540
kN
h
=
3.60
取α1=αmax=
0.082
2.2.2 底部剪力法计算水平地震力和罐底弯矩
计算公式 FEK=α1Geq 计算公式 M=FEKhw 故结构总的水平地震作用标准值
(抗规5.2.1-1)
FEK= [h=
2682.98 11.00
kN 注:基础高度1.8(基础高1.5+0.3)]
M= 29512.79056 kN.m
吸收塔基础设计计算书
1.设计基本参
1 吸收塔高度H=
34.85 m
(提资）
2 3 4
吸收塔直径D= 基本风 压恒：总重量
Wo=
16 m 0.5 kn/㎡
4.1石灰石浆液重量mL 2600000 KG
4.2吸收塔壳体重量
373000 KG
(提资） 风速2/1600(地勘资料）
(提资） (提资）
4.3内部件重量
4.3.1除雾器(包含在塔体内)
150 kg/㎡
(容重）
3m
（高度）
重量
90432 Kg
4.3.2喷淋层(包含在塔体内）
150 kg/㎡
(容重）
4m
（高度）
重量
120576 Kg
5 恒=吸收总塔重周量圈3活18荷40载08
Kg
350 kg/㎡
(容重） 16.000 （长度）
5m
（圈）
重量
87920 Kg
6 吸收塔顶雪荷载
65 kg/㎡
(容重）
重量
13062.4 Kg
2.荷载力计算
2.1 计式基压将风算：本：吸荷公风收载塔 计沿 算高度Wk方=Wβ o向=0z分.μ5成skμn6/份z㎡，Wo各段高度分别为((考m)虑：B类场地)
5.8
11.6
17.4
23.2
29 34.85
由壳体每段高度查表（荷载规范7.2.1）得风荷载高度系数Uz分别为：
浆液管作用 2)
=
58
kN
4.各种工况下基底应力
4.1地震组合:
=
=
2461 1817
kN kN/m2
最大偏心 压力 最大轴心 压力
<
3375
>
2812.5
=
1173
kN/m2
最小轴心 压力
>
无拉应力
4.2风荷载组合:
=
=
=
2142 1817 1492
kN kN/m2 kN/m2
最大偏心 压力 最大轴心 压力 最小轴心 压力
<
2700
>
2250
>
无拉应力
4.3空塔+风载:
=
=
=
954
kN
最大偏心 压力
687
kN/m2
最大轴心 压力
420
kN/m2
最小轴心 压力
<
2700
>
2250
>
无拉应力
4.4水平力:
=
1343.0 kN
<
3680
地勘报告，单桩竖向承载力特征值 水平承载力
Ra
=
2250
kN
Rh
=
160
kN
5.承台冲切演算
6. 基础受弯配筋计算
储灌内液体对承台的弯矩：
恒载承台自重 ，活载浆液重
恒载
39.08 kn/m2
活载
129.38 kn/m2
计算方法：取1米宽的板带进行计算。相当于宽度为1m，高为1.5m的2跨连续梁。每跨跨度为7.85米。
计算简
图：
6.1． 荷载工况一 (恒载)
39.08kN/m
39.08kN/m