课程设计二氧化硫吸收塔

课程设计二氧化硫吸收

塔

Company Document number：WUUT-WUUY-WBBGB-BWYTT-1982GT

一、课程设计任务书、设计题目：

设计一座填料吸收塔，用于脱除混合气体中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。

、工艺操作条件：

(1)操作压力常压

(2)操作温度：25℃

表一工艺操作条件

、设计Array任务：

（1）

吸收方案和工艺流程的说明

（2）填料吸收塔的工艺计算；

（3）填料吸收塔设备设计;

（4）制备工艺流程图、设备图；

（5）编写设计说明书。

二、设计方案的确定

、吸收剂的选择

吸收塔或再生塔内气液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有传质推动力大，分离效率高（具有多个理论级的分离能力）的显着优点而广泛应用。用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。

填料的选择

填料的选择包括确定填料的种类，规格及材料。填料的种类主要从传质效率，通

量，填料层的压降来考虑，填料规格的选择常要符合填料的塔径与填料公称直径比值

D/d。填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类。对于水吸收S02的过程、操作、温度及操作压力较低，工业上通常选用所了散装填料。本设计中采用散装填料，工业常用的主要有选用DN16、 DN25、DN38、DN50 、DN76等几种规格。同类填料，尺寸越小，分离效率越高，但阻力增加，通量减小，填料费用也增加很多。塑料填料具有质轻、价廉、耐冲击、不易破碎等优点，多用于吸收、解吸、萃取等装置。但其缺点是表面润湿性能差，在某些特殊场合，需要对其表面进行处理，以提高表面润湿性能。

综合各点因素，在所了散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用塑料阶梯环填料。

表2 填料尺寸与塔径的对应关系

设计步骤

本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计

（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。

三、装置的工艺计算：

基础物性数据

液相物性数据

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。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下：

密度为ρL= kg/m3

粘度为μL= Pa·s=(m·h)

表面张力为σL= dyn/cm=932731 kg/h2

SO

2在水中的扩散系数为 D

L

依Wilke-Chang公式计算

0.518

r 0.6

()1.85910

M T D V φμ-=⨯ （1）

其中：

—溶剂的缔合参数，具体值为水。

M r —溶剂的摩尔质量，kg/kmol ； T —溶液的温度，K ； —溶剂的粘度，Pas ；

V —溶质在正常沸点下的分子体积，cm 3/mol ；由正常沸点下的液体密度来计算。若缺乏此密度数据，则可采用Tyn-Calus 方法估算：

V = （2）

Vc 为物质的临界体积，SO 2临界体积为mol 。

最终计算得SO 2在水中的扩散系数为 D L =×10-9

m 2

/s=×10-6

m 2

/h 气相物性数据

设进塔混合气体温度为25℃，混合气体的平均摩尔质量为

M Vm =Σy i M i （3）

混合气体的平均密度为

ρVm =PM/RT （4）

混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为

μV = ×10-5Pas=(mh)

SO 2在空气中的扩散系数

DD 0×(P 0/P )×(T /T 0) （5）

其中273K 时，×105Pa 时SO 2在空气中的扩散系数为×10m 2/s 最终计算得278K ，×105

Pa 下SO 2在空气中的扩散系数为

D V =×10-5m 2/s= m 2/h

气液相平衡数据

常压下25℃时SO 2在水中的亨利系数为 E = ×103

kPa 相平衡常数为

m =E /P =×103/= （6）

溶解度系数为

H=ρ/EM =×103×=kPam3 （7）

物料衡算

本设计中取回收率η=98%，液气比L/G=(L/G)min

近似取塔平均操作压强为，故：

混合气量V＝2000 m3／h= kmol/h

混合气SO

2

中量V1＝2000×＝200 m3／h

设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量V2＝1800 m3/h= kmol/h

(1)SO

2进塔体积分数y

1

=；出塔体积分数

y2=V1×(1−η)

V−V1×η=200×0.02

2000−200×0.98

=0.00222

（8）

(2)进塔气相摩尔比为

(3)

1

1

1

y0.1

0.11

1y10.1

Y===

--

出塔气相摩尔比为

Y2=Y1(1-η)==

(4)该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式

(L V )min=Y1−Y2

Y1

m

−X2

=0.11−0.0022

0.11

40.76

=39.94

（9）

L V =1.2(

L

V

)min=47.93

L=73.62×47.93=3528.61kmol/h

(6)塔底吸收液组成X

1

V(Y1−Y2)=L(X1−X2)

X1=0.11−0.0022

47.93

=0.00225（10）