化工原理课程设计SO2填料吸收塔课程设计说明书

化工原理课程设计任务书

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目录

一·目的和要求

二·设计任务

三·设计方案

1.吸收剂的选择

2.塔内气液流向的选择

3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）

4.填料的选择

四·工艺计算

1.物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度

2.塔径计算

3.填料层高度计算

4.填料层压降计算

5.填料吸收塔的主要附属构件简要设计

6.动力消耗的计算与运输机械的选择（对吸收剂）五·设备零部件管口的设计计算及选型

六·填料塔工艺数据表

填料塔结构数据表

物性数据表

七·对本设计的讨论

八·主要符号说明

九·参考文献

一·目的和要求

1．进行查阅专业资料、筛选整理数据及化工设计的基本训练；

2．进行过程计算及主要设备的工艺设计计算，独立完成吸收单元的设计；用简洁的文字和图表清晰地表达自己的设计思想和计算结果；

3.建立和培养工程技术观点；

4.初步具备从事化工工程设计的能力,掌握化工设计的基本程序和方法。

5.独立完成课程设计任务。

二·设计任务

1.题目：SO2填料吸收塔

2 生产能力：SO2炉气的处理能力为1500 m³/h（1atm,30℃时的体积）

3 炉气组成：原料气中含SO2为9%（v）,其余为空气

4 操作条件：

P=1atm(绝压）

t=30 ℃

5 操作方式：连续操作

6 炉气中SO2的回收率为95％

三·设计方案

1.吸收剂的选择

用水做吸收剂。水对SO2有较大的溶解度，有较好的化学稳定性，有较低的粘度，廉价、易得、无毒、不易燃烧

2.塔内气液流向的选择

在填料塔中，SO2从填料塔塔底进入，清水从塔顶由液体喷淋装置均匀淋下。

3.吸收系统工艺流程（工艺流程图及说明）

二氧化硫炉气经由风机从塔底鼓入填料塔中，与由离心泵送至塔顶的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的尾气由塔顶排除，吸收了SO2的废水由填料塔的下端流出。

4.填料的选择

可选择（直径）25mm塑料鲍尔环填料(乱堆)。特性数据如下：

比表面积α:209 m²/m³

空隙率 ε：0.90 m ³/m ³ 填料因子 φ：170 1

-m

四·工艺计算

1.物料衡算，吸收剂用量，塔底吸收液浓度

30C ，二氧化硫溶于水的亨利系数MPa E 85.4=

对稀溶液，有S

S

M H E ρ≈

)3/(4548.1118

85.41000s

m MPa kmol EM H S

*=⨯=

=

∴ρ

相平衡常数776.847013

.105.84==

=

P

E m

进塔气相二氧化硫含量：9.00y 1=

出塔气相二氧化硫含量：045.000.9510.09y 2=-⨯=）（

用清水吸收，进塔液相二氧化硫含量：0x 2=

二氧化硫炉气流量：)/k (182.360303

14.38.3

10115001500h mol RT P G =⨯⨯=⨯=

最小液气比：837

.4450776.84709.0045.009.00x y y y x x y y min )(2

1

212e 121=--=--=--=m

G L

取实际液气比为最小液气比的1.5倍，则可得吸收剂用量为：

)/(2424.41155.1182.360837.445h kmol L =⨯⨯=

3102532.12424

.4115)

0045.009.0(3182.60)y (x x 2121-⨯=-⨯=-+

=y L G 2.塔径计算

炉气的平均摩尔质量为：

)/(5.132291.90649.00kmol kg M =⨯+⨯=

混合气体的密度 329281303

31485

.1323101m kg RT M P V /...=⨯⨯==ρ 气相质量流量：

h

kg v W /..21939292811500=⨯=

液相质量流量：

h

kg W L /363.74074182424.4115=⨯=

734.311000

928.21.2193963.3740745

.05.0==)()(L V V L W W ρρ 从“填料塔泛点和压降的通用关联图”的横坐标1.3734处引垂直线与乱堆填料泛点线相交，由此交点的纵坐标读得

0140202..=⋅L

F

L

V

g u μρρφϕ

30℃水的粘度s Pa L

⋅=⨯=-m 8.01084μ，对于水1=ϕ

25mm 的瓷质鲍尔环，填料因子φ=1843【】

s m u L

V L F

/.......083.808

02928111701000

8190140g

01402

02

0=⨯⨯⨯⨯⨯=

=

μφϕρρ

设计气速取泛点气速的70%，则设计气速 s /m 658.508083.0.70u =⨯= 气体的体积流量s W V V V /3m 167.40928

.213600.2

19393600s =⨯==

ρ

所需塔径684.90658

.50167

.404u 4=⨯⨯==

ππS V D m 圆整D=1m

泛点率校核：

306.501

167.4044u 2

2

=⨯⨯==

ππD V S %%%.70.665100083

.8053060≈=⨯=F

u u 填料规格校核：

84025

1000

>==d D

故填料塔直径选用m D 1=合理。

3.填料层高度计算

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。混合气体的黏度可近似取为空气的黏度。