课程设计：可行性报告

填料吸收塔工艺设计

可行性报告

制药081 第二组

2010年6月8日

一、课题:填料吸收塔工艺设计；

（常压下，在填料吸收塔中用清水吸收炉气中的二氧化硫）

二、装置流程选择：

吸收装置主要有逆流操作、并流操作、吸收剂部分再循环操作、多塔串联操作、串联-并联混合操作。

1、逆流与并流的比较:

图1-1中，DE为逆流吸收操作线，HF为并流吸收操作线。由图示可知，在X1、X2、Y1、Y2恒定，平衡关系Y*=f(X)一定的条件下，逆流吸收时，各截面上的传质推动力比较均匀；并流吸收时塔顶端截面推动力很大，塔底端截面推动力很小。和传热类似，△逆>△并。

完成同样的吸收任务，由于逆流吸收推动力大于并流，则逆流所需吸收面积小于并流。

综上所述，实际吸收操作到采用逆流吸收。并流吸收只用于某些吸收剂用量大、热效应高的易容气体，或者有选择性反应的快速吸收过程。

常压下、在填料吸收塔中用清水吸收炉气中的SO2操作中，由吸收剂的用量

及热效应都不高，吸收过程较慢，以及二氧化硫溶解度：1：40 （溶于水）可知，用水吸收SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质速率，顾选用逆流吸收流程。

可行性：从技术上分析，逆流操作传质平均动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。从经济上分析，逆流操作设备少，费用低，较并流操作、部分再循环操作、多塔串联操作等投资少。并流操作系统不受液流限制，可提高生产浓度，以提高生产能力；易容气体的吸收或处理不是很完全；吸收剂用量特别大。

三、填料塔概述：

填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。

当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。

填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。

四、吸收剂的选择：

1、二氧化硫物理性质：

在通常状况下是有强烈刺激性气味、无色、有毒气体。密度比空气大，易液化。二氧化硫的分子式： SO2 分子量： 64.06

密度：2.551g/L（标准状况下）溶解度：9.4g/mL（25度）

色态:常温下为无色熔点：-72.4（200.75K）

沸点：-10度（263K）相对密度(水=1)： 1.43

相对蒸汽密度(空气=1)： 2.26

溶解性：溶于水、乙醇。溶解度：1：40 （溶于水）

SO2在水中的扩散系数为：

DL = 1.62*10-5 cm/s = 5.83*10-6 m2/h

2、吸收剂：

250C时水的有关物性数据：

密度：996.95Kg/m3

粘度：0.0009Pa〃s = 3.24Kg/（m〃h）

表面张力：71.9dyn/cm = 931824kg/h2

用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流操作吸收流程。因用水作为吸收剂，且SO2 不作为产品，故采用纯溶剂。

3、可行性：

用水作吸收剂价廉易得、无腐蚀、无毒、无味、不易燃易爆、对人没有伤害、吸收效果良好、选择性好、挥发度低、粘度小，从经济、吸收效率以及安全性分析水是最佳吸收剂。

五、填料的选择：

塔填料的作用是为气、液两相提供充分的接触面，并为提高其湍动程度(主要是气相)创造条件，以利于传质(包括传热)。它们应能使气、液接触面大、传质系数高，同时通量大而阻力小，所以要求填料层空隙率高、比表面积大、表面湿润性能好，并在结构上还要有利于两相密切接触，促进喘流。制造材料又要对所处理的物料有耐腐蚀性，并具有一定的机械强度，使填料层底部不致因受压而碎裂、变形。取材容易，价格便宜。

对于水吸收SO2 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料填料中的综合性能较好，故此选用DN50聚丙烯梯形环填料。

可行性：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、除尘等装置中。阶梯环填料的综合性能好，散装填料较其他填料费用低。

六、辅助设备的选择：

1.泵的选择

确定泵的类型，要考虑如下三方面的问题：

(1)．被输送物料的性质，包括：属液相非均一系还是均—系；粘度；化学腐蚀性；与易燃易易爆性；密度；温度；相溶性，毒性等等，

(2)．生产过程要求，包括：间歇或连续操作；扬程；流量；流量和压头的均匀性；吸入高度；操作时间长短等；

（3）．设置泵的客观条件，包括：动力种类和来源(电、蒸汽、水、压缩空气等)；厂房空间大小；厂房防火防爆等级等。

因为此工艺吸收剂为清水，无腐蚀，无毒。综合经济等因素考虑选用IS 型清水泵。

IS型清水泵是化工厂生产最常用的泵，适用于输送清水及类似于水的液体。它具有结构可靠、振动小、噪音低、效率高等特点。

（2）风机

风机选型应关注鼓风机供气流量的变化规律，对于鼓风机,在冬季和夏季,其容积流量是不会发生变化的,但因SO2密度的不同质量流量会发生变化。鼓风机在标准状态与使用状态下的容积流量是不变的,但因为SO2密度(ρ) 、含湿量等发生了变化,导致鼓风机质量流量会发生变化。

选用风机时应特别注意如下几点

（1）．按出口气体的压强大小，风机常分为两大组当终压不大于15kPa(表压)时，称为通风机；当终压为15一300kPa(表压)(压缩比小于4)时，称为鼓风机。选用风机时，首先应根据输送系统对风压的要求确定选用通风机还是鼓风机。

（2）．通风机的主要性能参数之是风压，相当于泵类设备的扬程，均表达了设备的做功本领。风机的风压随进入风机的气体密度而变。选风机时则要校核风压。

常压下、在填料吸收塔中用清水吸收炉气中的二氧化硫，由于流量在2600m3/h 左右，选用离心式鼓风机较好。

可行性：叶轮的叶片数目较多，转速较高，效率较高，其价格适中。