吸收塔的设计.doc
(2020年7月整理)氨吸收塔的设计.doc
电信工程系毕业设计(论文)学生自拟课题审批表江苏联合职业技术学院江苏省惠山中等专业学校(办学点)毕业设计(论文)任务书设计课题填料吸收塔的设计系部电信工程系专业精细化学品生产技术年级班级姓名学号指导教师职称2014年4月 2 3 日毕业设计(论文)任务书精细化学品生产技术专业G1051 教学班吸收塔课程设计摘要:氨是化工生产中极为重要的生产原料,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,为了避免化学工业产生的大量的含有氨气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氨气进行吸收,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氨气的工业尾气,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、填料易用耐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。
引言:填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的汽液传质设备。
填料塔于19世纪中期已应用于工业生产,此后,它与板式塔竞相发展,构成了两类不同的汽液传质设备。
填料塔属于连续接触式的汽液传质设备,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。
与板式塔相比,填料塔具有以下特点:①生产能力大。
②分离效率高。
③压力降小。
④持液量小。
⑤操作弹性大。
但是,填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;当液体负荷较小时不能有效的润湿填料表面,使传质效率降低;不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太合适等。
因此,在选择塔的类型时,应根据分离物系的具体情况和操作所追求的目标综合考虑上述各因素。
填料的种类很多,根据装填方式不同,可分为散装填料和规整填料两大类。
散装填料中较为典型的有拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料、球形填料。
吸收塔的设计型
题的提法不同。 一、设计型问题的提出 计算吸收剂用量、出口浓度及必需的塔高(填料层高度)。
吸收塔设计计算的提法是:在给定工艺条件及分离要求下,选择合理的设计参数,
2017/5/1
吸收过程的设计型计算
3/20
L ( X X 2 ) Y2 G 参见图29-1,以逆流操作为例。当 G , Y1 , Y2 , X 2 已知时,吸收塔一个端 Y
点(塔顶)B( X 2 , Y2 ) 一定,当液流量 L变化时,操作线的斜率 L / G 变化,则另 一端点A将沿 Y Y1 的水平线移动。吸收剂量 — 操作线斜率 L / G — A 点向左 移动—任一截面推动力 Y —为完成一定任务所需的 H —设备费用 。但同时 由于 L 而浓度 X 1 —溶剂再生要求高,再生费用 。反之, L — H 。 L量小而 X 1 高—再生费用 。可见 L(或 L / G )的选择也是一个经济优化问题。 另外, L (或 L / G )的减小,在技术上受到限制,即当 L / G 降低到操作线与 平衡线相交时, X 1与 Y1 呈平衡,这是理论上 X 1所能达到的最高浓度,此时由于过
G , Y2 L, X 2
含有溶质 的吸收液
X 2 X1 G (最小气液比) L m i n Y2 Y1
Y
G , Y1
惰气 气提
Y2
Y2
B
A
Y2
Y
C
X
L, X 1
Y1
解吸液
O X1
(b)
Y1 X2
O X1 X X2
吸收塔设计条件2
吸收塔设计条件
一、物料
气相:含有N 2H 4、NH 3的饱和水蒸气 液相:(N 2H 5)2SO 4、(NH 4)2SO 4的酸性水溶液 二、原理
塔内主要发生的是肼的中和反应,其电离平衡如下:
N 2H 4 + H + = N 2H 5+ H 2O (气)=3×10-6
吸收操作的目的是将气态易挥发的N 2H 4转化为离子态,而达到净化蒸气和回收N 2H 4的目的。
工艺需要选择压降小的塔形,以旋流塔为例,其满足工艺要求的外形如图:
进气
出气
液位视镜液位
取样出料加
酸
三、共需4台塔,初步参数如下:
四、其它
需选择耐酸腐蚀材质或内衬、喷涂耐腐层,保证在以上温度和压力条件下正常使用。
以上参数为我公司基于工艺条件的初步估算,请在具体设计时做相应调整。
宁夏日盛实业有限公司。
吸收塔的设计
课程设计任务书1.设计题目:水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤除去其中的SO2。
入塔的炉气流量为2250m3/h,其中进塔SO2的摩尔分数为0.05,要求SO2的吸收率为96%。
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量的1.4倍。
2.工艺操作条件:(1) 操作平均压力常压101.325kpa(2) 操作温度t=20℃(4) 所用填料为D N38聚丙烯阶梯环形填料。
3.设计任务完成填料吸收塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统工艺流程图和吸收塔工艺条件图,编写设计说明书。
目录摘要 (1)1绪论 (2)1.1吸收技术概况 (2)1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (2)1.3吸收在工业生产中的应用 (2)1.3.1吸收的应用概况 (3)1.3.2典型吸收过程 (3)2设计方案 (4)2.1吸收方法及吸收剂的选择 (4)2.1.1吸收方法 (4)2.1.2吸收剂的选择: (4)2.2吸收工艺的流程 (5)2.2.1吸收工艺流程的确定 (5)2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6)2.3操作参数的选择 (6)2.3.1操作温度的选择 (6)2.3.2操作压力的选择 (6)2.3.3吸收因子的选择 (7)2.4吸收塔设备及填料的选择 (8)2.4.1吸收塔的设备选择 (8)2.4.2填料的选择 (8)3吸收塔的工艺计算 (9)3.1基础物性数据 (9)3.1.1液相物性数据 (9)3.1.2气相物性数据 (9)3.1.3气液平衡数据 (9)3.2物料衡算 (10)3.3塔径的计算 (10)3.3.1塔径的计算 (10)3.3.2泛点率校核 (11)3.3.3填料规格校核: (11)3.3.4液体喷淋密度校核 (11)3.4填料层高度计算 (11)H计算 (11)3.4.1传质单元高度OG3.4.2填料层高度Z的计算: (12)3.5填料层压降ΔP的计算: (12)3.6填料塔附属高度计算 (13)3.7离心泵的选择3.8进出液气接管管口的计管结论 (13)参考文献 (14)主要符号说明 (14)在化工生产中,气体吸收过程是利用气体混合物中,各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异,在气液两相接触是发生传质,实现气液混合物的分离。
吸收塔的设计
填料吸收塔设计任务书一:一、设计任务1、合成氨原料气量30000Nm3/h3、要求出塔净化气含CO20.5%(V%)二、操作条件1、吸收剂采用碳酸丙烯酯,可根据解吸操作情况决定其CO2含量或视为不含CO2。
2、气体进塔温度30℃,碳酸丙烯酯进塔温度30℃。
3、操作压强 1.6MPa三、设计内容1、设计方案的确定及流程说明2、填料吸收塔的塔径、填料层高度或塔高3、填料塔附属结构的选型与设计4、吸收塔工艺流程图5、填料吸收塔工艺条件图四、设计成果1、设计说明书一份2、设计图纸:吸收工艺流程图;3、吸收塔工艺条件图任务书二:小合成氨厂精炼再生气氨吸收塔的设计一、设计条件1、操作方式:连续操作2、生产能力:处理再生气量为1000Nm3/h3、操作温度:30℃4、操作压力:常压5、混合气组成:CO——89.9%, NH3——10.1%(体积分率)6、吸收剂:清水7、出塔尾气浓度:NH3≤0.04%(体积分率)8、出塔氨水浓度:含NH3量不大于2%(质量分率)二、设计要求1、流程布置与说明2、工艺过程的计算3、填料的选择4、填料塔工艺尺寸的确定5、输送机械功率的计算与选型6、附属装置的选择三、设计成果1、设计说明书一份2、设计图纸:吸收工艺流程图;3、吸收塔工艺条件图任务书三:水吸收变换气中CO2的填料塔设计(一)设计任务1、气体处理量:1300Nm3/h3、出塔气体中CO2含量:1%(体积)4、设备型式:填料吸收塔(二)操作条件1、水洗塔底压强:1.8MPa2、吸收温度: 30℃3、进塔水中含CO2:25ml/l4、水洗饱和度:70%(三)设计内容1、设计方案确定及流程说明2、填料塔的工艺计算及设计3、填料塔附属结构的选型4、填料吸收塔的工艺条件图。
(完整word版)填料吸收塔设计说明书
学校:华东交通大学学院:基础科学学院姓名:王业贵学号:20100810030111指导老师:周枚花老师时间:2013.12.30-2014.1.10一、设计任务书一、设计题目年处理量为4吨氮气填料吸收塔的设计2.0410二、设计任务及操作条件试设计一座填料吸收塔,用于脱除混于空气中的氨气。
混合气体的处理量为2400 m3/h,其中含空气95%,含氨气为5%(体积分数),要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%(体积分数)。
采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
20℃氨在水中的溶解度系数为H =0.725kmol/(m3.kPa)三、工艺操作条件1.厂址为南昌地区2.操作压力为101.3kpa3.操作温度20℃4.每年生产时间:300天,每天24小时5.自选填料类型及规格四、设计内容1. 吸收流程选择2. 填料选择(根据处理量选择)3. 基础物性数据的搜集与整理4. 吸收塔的物料衡算5. 填料塔的工艺尺寸计算(塔径,填料层高度,填料层压降)6. 流体分布器简要设计7.辅助设备的计算及选型8.设计结果一览表9.后记(对设计过程的评述和有关问题的讨论)10.绘制有关图纸11.编写设计说明五、化工设计说明书的内容完整的化工设计报告由说明书图纸两部分组成。
设计说明书中应包括所有论述、原始数据、计算、表格等,编排顺序如下:(1)标题页;(2)设计任务书;(3)目录;(4)设计方案简介;(5)工艺流程草图;(6)工艺计算以主体设备设计计算及选型;(7)辅助设备的计算及选择;(8)设计结果概要或设计一览表;(9)对本设计的评述;(10)附图(工艺流程图(设计说明书中)、主体设备工艺条件图(A3));(11)参考文献;二、设计方案(一)流程图及流程说明该填料塔中,氨气和空气混合后,经由填料塔的下侧进入填料塔中,与从填料塔顶流下的清水逆流接触,在填料的作用下进行吸收。
经吸收后的混合气体由塔顶排除,吸收了氨气的水由填料塔的下端流出。
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。
填料吸收塔的设计
填料吸收塔的设计一、填料吸收塔的设计原则:1.吸收效率:填料吸收塔的设计要保证充分的气液接触,提高气体吸收效率。
这可以通过增加填料表面积、增加气液接触时间和提高液体分布效果来实现。
2.填料选择:根据气体和液体的性质和吸收的要求,选择适合的填料材料和形状。
常见的填料材料有塑料和金属材料,常见的形状有球状、环状和片状等。
3.填料层数:填料层数的设置要兼顾气液相接触和液滴碰撞的效果。
填料层数过多会增加气体液体流阻,降低吸收效率,填料层数过少则会减少气液接触面积。
4.液体分布:设计合理的液体分布系统可以保证液体均匀分布在填料表面,避免干点和湿点的出现。
常见的液体分布系统有喷淋系统和分布管系统等。
5.塔底设计:填料吸收塔的塔底设计要考虑液体和气体的平衡、流动和分离。
常见的塔底结构有分流器和收集器等。
二、填料的选择:填料是填料吸收塔中起关键作用的部分,其选择要兼顾各种因素。
常见的填料材料有聚丙烯、聚氨酯、陶瓷和金属材料等。
在选择填料时要考虑以下几个方面:1.填料表面积:填料表面积越大,气液接触面积越大,吸收效果越好。
聚氨酯和陶瓷等材料的填料表面积较大,适合用于吸收性能要求较高的场合。
2.填料孔隙率:填料的孔隙率决定了气体和液体在填料中的通道。
孔隙率过高会导致液体层不稳定,孔隙率过低会增加气阻。
填料的孔隙率一般为40%~95%。
3.填料形状:填料的形状也会影响气液接触效果。
环状和球状填料的气液接触效果较好,片状填料则适用于在高液体负荷下运行的塔。
4.填料强度:填料的强度决定了填料在使用过程中的耐久性和机械性能。
填料吸收塔中较常用的填料有波纹填料、环形填料、骨架填料和多孔填料等。
三、液体的分布:液体的均匀分布对填料吸收塔的性能有着至关重要的影响。
设计合理的液体分布系统可以有效地保证液体在填料中的分布。
常见的液体分布系统有:1.喷淋系统:喷淋系统通过喷头喷洒液体来实现分散。
喷淋系统一般采用喷嘴式分布器,通过喷嘴的设计和安装位置来实现液体的均匀分布。
1吸收塔的设计
烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型4.1吸收塔的设计吸收塔是脱硫装置的核心,是利用石灰石和亚硫酸钙来脱去烟气中二氧化硫气体的主要设备,要保证较高的脱硫效率,必须对吸收塔系统进行详细的计算,包括吸收塔的尺寸设计,塔内喷嘴的配置,吸收塔底部搅拌装置的形式的选择、吸收塔材料的选择以及配套结构的选择(包括法兰、人孔等)。
4.1.1 吸收塔的直径和喷淋塔高度设计本脱硫工艺选用的吸收塔为喷淋塔,喷淋塔的尺寸设计包括喷淋塔的高度设计、喷淋塔的直径设计4.1.1.1 喷淋塔的高度设计 喷淋塔的高度由三大部分组成,即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。
但是吸收区高度是最主要的,计算过程也最复杂,次部分高度设计需将许多的影响因素考虑在内。
而计算喷淋塔吸收区高度主要有两种方法:(1) 喷淋塔吸收区高度设计(一)达到一定的吸收目标需要一定的塔高。
通常烟气中的二氧化硫浓度比较低。
吸收区高度的理论计算式为h=H0×NTU (1)其中:H0为传质单元高度:H 0=G m /(k y a)(k a 为污染物气相摩尔差推动力的总传质系数,a 为塔内单位体积中有效的传质面积。
)NTU 为传质单元数,近似数值为NTU=(y 1-y 2)/ △y m ,即气相总的浓度变化除于平均推动力△y m =(△y 1-△y 2)/ln(△y 1/△y 2)(NTU 是表征吸收困难程度的量,NTU 越大,则达到吸收目标所需要的塔高随之增大。
根据(1)可知:h=H0×NTU=)ln()()(***22*11*22*112121y y y y y y y y y y a k G y y y a k G y m m y m ------=∆-a k y =a k Y =9.81×1025.07.04W G -]4[82.0W a k L ∂=]4[ (2)其中:y 1,y 2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO 2组分的摩尔比,kmol(A)/kmol(B)*1y ,*2y 为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度,kmol(A)/kmol(B) k y a 为气相总体积吸收系数,kmol/(m 3.h ﹒kp a )x 2,x 1为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO 2组分摩尔比,kmol(A)/kmol(B)G 气相空塔质量流速,kg/(m 2﹒h)W 液相空塔质量流速,kg/(m 2﹒h)y 1×=mx 1, y 2×=mx 2 (m 为相平衡常数,或称分配系数,无量纲)k Y a 为气体膜体积吸收系数,kg/(m 2﹒h ﹒kPa)k L a 为液体膜体积吸收系数,kg/(m 2﹒h ﹒kmol/m 3)式(2)中∂为常数,其数值根据表2[4]表3 温度与∂值的关系(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。
5填料吸收塔的设计
带控制点的流程图
装订要求
1、将X—Y图和带控制点的流程图及设备图按要求装 订在设计报告最后; 2、将草稿纸装订好并写上姓名;最后一并上交。
返回
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X
Y*
Y-Y*
1/(Y-Y*)
Y1
注:根据积分的定义,定积分的大小等于积分曲线在 两条边界与横坐标之间围成的面积大小!
NOG的图解积分的绘图要求
(二)气相传质总单元高度确定
H OG
HL = HG + A
HOG—气相传质单元总高度 m; HG—气相传质单元高度 m; HL—液相传质单元高度m;
A:吸收因数
七、附属设备的选择
1)连接管径的确定 ) (吸收塔气体和液体进出口接管)
d计 =
4V πu宜
Vs—流体的体积流量m3⋅s-1;
u宜—液体取1~3 m⋅s-1,气体取10~30 m⋅s-1 。
d计圆整为d标。
2)通风机的选择 ) 取风压 HT=2∆pf
风量 → 风机 风压
3)离心泵的选择 )
验证塔底温度是否与原 假定相同 t 底 = t顶 +
φ
CL
( x1 − x2 )
若t底与假定相同,则前平衡 关系计算有效。若相差 较大, 则需重新假定温度,再 确定平衡关系,直到塔 底温度与 假定的塔底温度相接近 为止。
四、计算塔径
(一)填料的选择
(瓷质乱堆拉西环)
φ 25 × 25 × 壁厚 φ50 × 50 × 壁厚 (二) 泛点气速uF确定 泛点气速 用埃克特图查取 (三)塔径计算 1)计算D计
扬程:H e = H +
∑H
f
H — 塔高,根据塔的工艺条件图确定;∑Hf— 液体管中的压头损失,
hcl含量5%吸收塔设计
hcl含量5%吸收塔设计摘要:一、引言二、设计背景和目的三、设计原则四、设计方案五、实施与优化六、总结正文:一、引言本文主要介绍了一种含有5% HCl 的吸收塔的设计方法。
吸收塔是化工、石油等工业生产过程中广泛应用的一种设备,用于吸收、解析和去除有害气体,保护环境和人类健康。
本设计以5% HCl 含量为例,为相关行业提供一种实用的设计方案。
二、设计背景和目的随着工业生产的发展,排放的有害气体越来越多,对环境和人类健康造成极大威胁。
盐酸(HCl)是一种常见的有害气体,具有较强的腐蚀性和毒性。
为了降低盐酸对环境和人体的危害,需要对含有5% HCl 的气体进行有效处理。
设计一种合适的吸收塔,可以实现对5% HCl 气体的有效吸收和处理。
三、设计原则1.确保较高的吸收效率:设计时要充分考虑气液相之间的接触面积和接触时间,以提高吸收效率。
2.抗腐蚀性能:由于HCl 具有较强的腐蚀性,设计时应选择抗腐蚀性能较好的材料。
3.操作简便、安全可靠:设计时要考虑设备的操作性、维护性和安全性。
4.节能环保:在设计过程中,应尽量降低能耗,减少对环境的影响。
四、设计方案1.设备选型:根据5% HCl 气体的特性,选择具有较高抗腐蚀性能的材料,如不锈钢、玻璃钢等。
2.塔体设计:塔体采用填料塔,以增加气液相之间的接触面积,提高吸收效率。
填料可选用塑料鲍尔环、金属鲍尔环等。
3.喷淋系统:在塔内设置喷淋装置,喷淋液可选用碱性溶液(如氢氧化钠溶液)或酸性溶液(如硫酸溶液),以实现对HCl 气体的吸收。
喷淋装置应布置在填料层上方,确保喷淋液与气体充分接触。
4.气体进口与出口:设置气体进口和出口,使气体在塔内实现有效循环,提高吸收效果。
5.安全设施:设置安全阀、压力表、温度计等安全设施,确保设备安全运行。
五、实施与优化1.根据设计方案,制作吸收塔,并进行安装、调试。
2.对设备进行试运行,观察运行情况,检查设备是否满足设计要求。
3.根据试运行结果,对设备进行优化调整,以提高吸收效率和稳定性。
(完整word版)吸收塔塔体和裙座的课程设计
课程设计题目学院专业班级学生学号指导教师二〇一五年一月十日目录1.前言 (1)2.设计概述 (1)3.塔体选材 (2)4.按设计压力计算筒体和封头壁厚 (2)4.1筒体壁厚 (2)4.2封头壁厚 (2)5.各种载荷计算 (3)5.1设备自重 (3)5.1.1塔体重 (3)5.1.2内构件重 (3)5.1.3保温层重 (5)5.1.4平台重 (6)5.1.5物料重 (6)5.1.6附件重 (6)5.1.7充水重 (6)5.2风载 (7)5.2.1各段风载 (7)5.2.2各段风弯矩 (10)5.2.3地震载荷 (11)6.各载产生的轴向应力 (14)6.1设计压力产生的轴向应力 (14)6.2操作重量产生轴向压应力 (14)6.3最大弯矩产生的轴向应力 (15)7. 按组合轴向应力验算塔体和裙座壁厚 (16)7。
1按轴向拉应力验算筒体壁厚 (16)7.2按组合轴向压应力验算筒体和裙座壁厚 (16)7。
3验算水压试验应力 (16)7.3。
1强度验算 (17)8。
基础环设计 (17)8。
1选取基环直径 (17)8.2基础环厚度计算 (18)9.地脚螺栓直径的计算 (19)9.1底座环上最大拉应力 (19)10. 焊缝结构设计 (19)结论 (19)参考文献 (20)1 前言塔设备的设计和选型是建立在对循环吸收工段、精制工段流程的模拟、优化的基础上。
在满足工艺要求的条件下,考虑设备的固定投资费用和操作费用,进行进一步模拟计算、设计和选型。
设计主要包括工艺参数设计、基本参数设计和机械设计.工艺参数设计对该塔的生产能力、分离效果、物料和能量等操作参数作了设计;基本参数设计部分完成了塔设备的选型、填料的选型和参数设计塔板负荷性能校核等内容的设计。
在化工、炼油、医药、食品及环境保护等工业部门,塔设备是一种重要的单元操作设备。
塔设备操作性能的优劣,对于整个装置的产品产量、质量、成本、能耗、“三废"处理及环境保护等均有重大影响.其作用实现气—液相或液-液相之间的充分接触,从而达到相际间进行传质及传热的过程。
吸收塔设计说明 Microsoft Word 文档
(一) 设计任务 (1)(二) 设计简要 (2)2.1 填料塔设计的一般原则 (2)2.2 设计题目与要求 (2)2.3 设计条件 (2)2.4 工作原理 (2)(三) 设计方案 (2)3.1 填料塔简介 (2)3.2填料吸收塔的设计方案 (3).设计方案的思考 (3).设计方案的确定 (3).设计方案的特点 (3).工艺流程 (3)(四)填料的类型 (4)4.1概述 (4)4.2填料的性能参数 (4)4.3填料的使用范围 (4)4.4填料的应用 (5)4.5填料的选择 (5)(五)填料吸收塔工艺尺寸的计算 (6)5.1塔径的计算 (6)5.2核算操作空塔气速u与泛点率 (7)5.3液体喷淋密度的验算 (8)5.4填料层高度的计算 (8)5.5填料层的分段 (8)5.6填料塔的附属高度 (9)5.7液相进出塔管径的计算 (9)5.8气相进出塔管径的计算 (9)(六)填料层压降的计算 (10)(七)填料吸收塔内件的类型与设计 (10)7.1 填料吸收塔内件的类型 (10)7.2 液体分布简要设计 (12)(八)设计一览表 (13)(九)对设计过程的评述 (13)(十)主要符号说明 (14)参考文献 (17)(二)设计简要(1)填料塔设计的一般原则填料塔设计一般遵循以下原则:①:塔径与填料直径之比一般应大于15:1,至少大于8:1;②:填料层的分段高度为:金属:6.0-7.5m,塑料:3.0-4.5;③:5-10倍塔径的填料高度需要设置液体在分布装置,但不能高于6m;④:液体分布装置的布点密度,Walas推荐95-130点/m2,Glitsh公司建议65-150点/m2⑤:填料塔操作气速在70%的液泛速度附近;⑥:由于风载荷和设备基础的原因,填料塔的极限高度约为50米(2)设计题目与要求常温常压下,用20℃的清水吸收空气中混有的氨,已知混合气中含氨10%(摩尔分数,下同),混合气流量为3000m3/h,吸收剂用量为最小用量的 1.3倍,气体总体积吸收系数为200kmol/m3.h,氨的回收率为95%。
化工原理课程设计吸收塔
化工原理课程设计吸收塔(总18页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--《化工原理》课程设计课题: 设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔设计者:王涛学号: 02指导老师:曹丽淑目录第一章设计任务3设计题目3设计任务及操作条件3设计内容3第二章设计方案4设计流程的选择及流程图4第三章填料塔的工艺设计4气液平衡关系4吸收剂用量5计算热效应5定塔径6喷淋密度的校核6体积传质系数的计算7填料层高度的计算8附属设备的选择第四章设计结果概要第五章设计评价17第一章设计任务、设计题目设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔、设计任务及操作条件(一)气体混合物1.组成(如表1所示):2.气体量:4700Nm3∕h3.温度:30°C4.压力:1800KN∕m2(二)气体出口要求(V%):CO2≤%(三)吸收剂:水、设计内容设计说明书一份,其内容包括:1.目录2.题目及数据3.流程图4.流程和方案的选择说明与论证5.吸收塔的主要尺寸的计算,注明计算依据的公式、数据的来源6.附属设备的选型或计算7.设计评价8.设计结果9.参考文献第二章设计方案、吸收流程的选择及流程图本设计混合原料气溶质浓度不高,同时过程分离要求不高,选用一种吸收剂(水)一步流程即可完成吸收任务。
由于逆流操作传质推动力大,这样可减少设备尺寸,并且能提高吸收率和吸收剂使用效率,故选择逆流吸收。
由于本任务吸收后的CO2要用以合成尿素,则需对吸收后的溶液解吸以得到CO2,同时溶剂也可循环使用。
水吸收CO2工艺流程图(图1)1-吸收塔;2-富液泵;3-贫液泵;4-解吸塔第三章填料塔的工艺设计、气液平衡关系由于此操作在高压下进行,高压环境对理想气体定律有偏差,故需对压力进行校核:由《化工原理设计导论》查得CO2的临界温度Tc=304K,临界压力Pc=则其对比温度Tr== =对比压力Pr= = =查《化工原理设计导论》图2-4得在此温度压力下:逸度系数则逸度f=p=1800×=1656KPa查《化工原理》下册得CO2气体在30℃时溶于水的亨利系数E=188000KPa相平衡常数m= = =则可得在此条件下气液平衡关系为:Y= =、吸收剂用量进塔CO2摩尔分数:=%=进塔CO2摩尔比:Y1= =出塔CO2摩尔分数:=%=出塔CO2摩尔比:Y2==混合气体体积流量:=4700N/h混合气体中惰性气体流量:V=×()=∕h出塔液相浓度最大值: X1*=X1max= = =对于纯水吸收过程:X2=0则最小液气比:()min= = =由 = ~2)()min:取L11==××=∕hL21==××=∕hL31==××=∕h则由物料衡算公式V(Y1-Y2)=L(X1-X2):X= = =X21= = =X31= = =以下计算以第一组数据(L11,X11)为例、计算热效应水吸收CO2的量:G A=V(Y1-Y2)=×()=∕h查《化工原理设计导论》图4-5得CO2的溶解热q=97Kcal∕Kg查《化工原理》上册附录5,得水的Cp=∕(Kg·K)则由L×18×Cp×Δt=GA×44×q×得:Δ=同理可求得Δ=,Δ=由于Δ,Δ,Δ均小于1。
吸收塔设计实例
一、吸收的基本理论 (2)1、吸收的定义 (2)2、吸收过程对吸收剂的要求 (2)3、影响吸收效果的主要因素 (3)二、吸收设备 (4)1、吸收过程对吸收设备的一般要求 (4)2、填料塔的组成及各个部分的作用 (4)3、吸收塔中填料的作用种类及选型 (4)三、吸收过程中的气液流动方向 (5)四、基础性数据的计算 (6)1、液相物性数据 (6)2﹑气相物性数据 (6)3﹑气液相平衡数据 (6)五、吸收塔的物料衡算 (7)六、吸收塔的工艺尺寸的计算 (8)1、塔径计算 (8)2、填料层高度的计算 (9)七、填料层压降计算 (12)八、液体分布器简要设计 (12)2、分布点密度计算 (12)3、布液计算 (14)九、吸收剂输送泵的选型 (15)1、填料塔高度的计算 (15)2、泵的扬程计算 (15)3、泵的选择 (15)十、设计数据汇总 (16)十一、毕业设计心得体会 (17)我国化工产品种类繁多已达45000个品种。
生产企业多为中小型,加之采用高消耗低效益粗放型生产模式对环境构成了压力。
所以近几年来国家提出了清洁生产这个概念。
它的定义是:清洁生产是将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中以期减少对人类和环境的风险。
其目的在于提高资源利用效率减少和避免污染物的产生,保护和改善生态环境保障人体的健康,促进持续发展。
对于企业来说应改善生产管理提高生产效率,减少资源和能源的浪费,限制污染排放。
推行原材料和能源的循环利用,替换和更新导致严重污染的落后的生产流程技术和设备开发清洁产品鼓励绿色消费。
众所周知化工行业是个耗能大户。
由一般组数据显示1994年我国一次能源消费为12.3亿吨标准煤,而化工行业就占1.05亿吨标准煤。
在煤的燃烧和化工生产过程中会产生大量的SO₂气体,目前SO2已成为大气污染中的重要原凶之一。
SO2在常温下为无色气体,密度为1.4337 kg/ m³,熔点-72.4℃、沸点-10℃,在25℃下溶解度为9.4g/ml。
吸收塔的设计.
第4节吸收塔的计算吸收过程既可在板式塔内进行,也可在填料塔内进行。
在板式塔中气液逐级接触,而在填料塔中气液则呈连续接触。
本章对于吸收操作的分析和计算主要结合连续接触方式进行。
填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。
填料层是塔实现气、液接触的主要部位。
填料的主要作用是:①填料层内空隙体积所占比例很大,填料间隙形成不规则的弯曲通道,气体通过时可达到很高的湍动程度;②单位体积填料层内提供很大的固体表面,液体分布于填料表面呈膜状流下,增大了气、液之间的接触面积。
通常填料塔的工艺计算包括如下项目:(1)在选定吸收剂的基础上确定吸收剂的用量;(2)计算塔的主要工艺尺寸,包括塔径和塔的有效高度,对填料塔,有效高度是填料层高度,而对板式塔,则是实际板层数与板间距的乘积。
计算的基本依据是物料衡算,气、液平衡关系及速率关系。
下面的讨论限于如下假设条件:(1)吸收为低浓度等温物理吸收,总吸收系数为常数;(2)惰性组分B在溶剂中完全不溶解,溶剂在操作条件下完全不挥发,惰性气体和吸收剂在整个吸收塔中均为常量;(3)吸收塔中气、液两相逆流流动。
2.4.1吸收塔的物料衡算与操作线方程式全塔物料衡算图2-12所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔,图中各符号的意义如下:V -惰性气体的流量,kmol (B )/s ;L —纯吸收剂的流量,kmol (S )/S ;Y 1;、Y 2—分别为进出吸收塔气体中溶质物质量的比,kmol (A )/kmol (B );X 1、X 2——分别为出塔及进塔液体中溶质物质量的比,kmol (A )/kmol (S )。
注意,本章中塔底截面一律以下标“l ”表示,塔顶截面一律以下标“2”表示。
在全塔范围内作溶质的物料衡算,得:VY 1+LX 2=VY 2+LX 1或V (Y 1-Y 2)=L (X 1-X 2) (2-38)一般情况下,进塔混合气体的流量和组成是吸收任务所规定的,若吸收剂的流量与组成已被确定,则V 、Y 、L 及X 2。
填料吸收塔的设计
☆填料塔吸收装置的设计一、设计方案的选择
(一) 吸收剂的选择
(二) 吸收流程选择
(三)*吸收剂再生方法的选择
(四) 吸收设备及塔填料选择二、确定物性数据
设计计算的基础数据
三、吸收塔的工艺设计(一)物料衡算
注意:X
2的选取,X
2
< X
2
*(即吸收剂的入口浓度应低于其平衡浓度)
(二)塔径的计算
1.泛点气速的计算
2.塔径(D)的计算
注意:计算所得的D值最终应圆整到标准值(三) 填料层高度计算
1.传质单元高度的计算
2.传质单元数的计算
3.填料层高度
4.填料层的分段
注意:气相传质系数k
G 、k
G a
、k ya以及液相传质系数k
L
、k
L a
、k xa之间的相
互关系及换算
(四)塔附属高度
(五)液体初始分布器和再分布器
(六)其它附属塔内件
1.气体分布装置
2.除沫装置
3.填料支承及压紧装置
(七)吸收塔的流体力学参数计算
1.吸收塔的压力降Δp f=Δp1 +Δp2 +Δp3 +ΣΔp
(1)气体进出口压力降
进出:Δp1=(ρu2)/2出口:Δp2=(0.5ρu2)/2
(2)填料层的压力降Δp3
(3) 其它塔件的压力降ΣΔp
2.吸收塔的泛点率
f=u/u f(合理范围:50%~80%)
3.*气体动能因子
四*、再生塔的设计
(一)再生气提气用量
(二)气提塔的工艺设计(与吸收塔完全相同)五*、辅助设备设计、管路设计及泵的选择六、计算结果。
课程设计 吸收塔 - 完成版
目录设计任务书 (1)1、流程及流程说明 (2)2、物料衡算 (2)3、填料塔的工艺尺寸计算 (3)3.1塔径D的计算 (3)3.2液体喷淋密度的核算 (4)3.3填料层高度的计算 (4)3.3.1传质单元高度的计算 (4)3.3.2传质单元数的计算 (4)3.4塔附属高度的计算 (6)4、填料层压降的计算 (7)5、其他附属塔内件的选择 (7)5.1液体分布器的选择 (7)5.1.1布液计算 (8)5.2液体再分布器的选择 (8)5.3填料支承装置的选择 (9)6、吸收塔流体力学参数计算 (9)7、吸收塔主要接管的尺寸计算 (9)7.1液体进料接管 (10)7.2气体进料接管 (10)8、总结 (10)附表 (12)参考文献 (12)设计任务书一、设计题目:填料吸收塔的设计二、设计任务:设计用水吸收SO2的常压填料塔,操作温度20℃,操作压力101.325KPa。
三、设计条件:1、气体混合物成分:空气和SO2;2、SO2的含量:4%3、混合气体流量:4000 m3/h4、操作温度:293K;5、混合气体压力:101.325KPa;6、回收率:95%四、设计项目:1、确定吸收流程;2、物料衡算,确定塔顶、塔底的气液流量和组成;3、选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确定。
4、流体力学特性的校核:液气速度的求取,喷淋密度的校核,填料层压降△P的计算。
5、附属装置的选择与确定:液体喷淋装置、液体再分布器、气体进出口及液体进出口装置、栅板。
五、设计要求:1、设计说明书内容包括:⑴、目录和设计任务书;⑵、流程图及流程说明;⑶、计算(根据计算需要,作出必要的草图,计算中所采用的数据和经验公式应注明其来源);⑷、设计计算结果表;⑸、对设计成果的评价及讨论;⑹、参考文献。
2、设计图纸:绘制一张填料塔装置图1.流程及流程说明: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。
吸收氨过程填料塔的设计、吸收塔设计(完整版)
综合以上结论,本设计采用 聚丙烯阶梯环填料。
2.
3.
3.1
3.1.1
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,20℃时水的有关五行数据如下:
密度为ρL=998.2 kg/m3
2.
操作温度:20℃
操作压力:常压
2.
填料的选择包括填料类型、规格、材质等选择填料的类型有拉西环、鲍尔环、阶梯环、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料、球形填料,花环填料、金属丝网波纹填料等。对比得阶梯环综合性能较好(可增加填料间的空隙,有利于传质效率的提高)。
填料的规格通常指填料的公称直径,一般应满足填料塔直径上至少放置8块以上的填料,即D/d>8。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。
丝网规格选择高效性网,效率高,网较密。选用上装式丝网除沫器根据手册参数【3】
(1)通过除沫器的气速:
K一般取0.08~0.11,此处取0.11
(符合气速要求)
(2)除沫器直径:
(3)除沫器高度:
主要保证除沫器有足够的拦液表面和气液停留时间。
所以根据表4.1[2]可知上装式丝网除沫器,丝网厚度150mm,安装厚度410mm,有效直径2100mm。
吸收剂的选择应考虑以下几方面:
(1)溶解度吸收剂对溶质组分的溶解度要大,以提高吸收速率减少吸收剂用量。
(2)选择性吸收剂对溶质组分要有良好的吸收能力,对混合气体的其他组分吸收甚微。
(3)挥发度操作温度下吸收剂的蒸汽压要低,以减小吸收和再生过程中吸收剂的会发损失。
(4)黏度吸收剂在操作温度下的黏度越低,在塔内的流动性越好,有助于传质速率和传热速率的提高。
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课程设计任务书1.设计题目:水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤除去其中的SO2。
入塔的炉气流量为2250m3/h,其中进塔SO2的摩尔分数为0.05,要求SO2的吸收率为96%。
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量的1.4倍。
2.工艺操作条件:(1) 操作平均压力常压101.325kpa(2) 操作温度t=20℃(4) 所用填料为D N38聚丙烯阶梯环形填料。
3.设计任务完成填料吸收塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统工艺流程图和吸收塔工艺条件图,编写设计说明书。
目录摘要 (1)1绪论 (2)1.1吸收技术概况 (2)1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (2)1.3吸收在工业生产中的应用 (2)1.3.1吸收的应用概况 (3)1.3.2典型吸收过程 (3)2设计方案 (4)2.1吸收方法及吸收剂的选择 (4)2.1.1吸收方法 (4)2.1.2吸收剂的选择: (4)2.2吸收工艺的流程 (5)2.2.1吸收工艺流程的确定 (5)2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6)2.3操作参数的选择 (6)2.3.1操作温度的选择 (6)2.3.2操作压力的选择 (6)2.3.3吸收因子的选择 (7)2.4吸收塔设备及填料的选择 (8)2.4.1吸收塔的设备选择 (8)2.4.2填料的选择 (8)3吸收塔的工艺计算 (9)3.1基础物性数据 (9)3.1.1液相物性数据 (9)3.1.2气相物性数据 (9)3.1.3气液平衡数据 (9)3.2物料衡算 (10)3.3塔径的计算 (10)3.3.1塔径的计算 (10)3.3.2泛点率校核 (11)3.3.3填料规格校核: (11)3.3.4液体喷淋密度校核 (11)3.4填料层高度计算 (11)H计算 (11)3.4.1传质单元高度OG3.4.2填料层高度Z的计算: (12)3.5填料层压降ΔP的计算: (12)3.6填料塔附属高度计算 (13)3.7离心泵的选择3.8进出液气接管管口的计管结论 (13)参考文献 (14)主要符号说明 (14)在化工生产中,气体吸收过程是利用气体混合物中,各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异,在气液两相接触是发生传质,实现气液混合物的分离。
在化学工业中,经常需将气体混合物中的各个组分加以分离,其目的是:①回收或捕获气体混合物中的有用物质,以制取产品;②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物,以免污染大气。
实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。
气体混合物的分离,总是根据混合物中各组分间某种物理和化学性质的差异而进行的。
根据不同性质上的差异,可以开发出不同的分离方法。
吸收操作仅为其中之一,它利用混合物中各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异,在气液两相接触时发生传质,实现气液混合物的分离。
一般说来,完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。
在化工生产过程中,原料气的净化,气体产品的精制,治理有害气体,保护环境等方面都要用到气体吸收过程。
填料塔作为主要设备之一,越来越受到青睐。
二氧化硫填料吸收塔,以水为溶剂,经济合理,净化度高,污染小。
此外,由于水和二氧化硫反应生成硫酸,具有很大的利用。
1.1吸收技术概况在化学工业中,利用不同气体组分在液体溶剂中的溶解度的差异,对其进行选择性溶解,从而将混合物各组分分离的传质过程称为吸收。
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吸收过程对设备的要求及设备的发展概况近年来随着化工产业的发展,大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产过程中。
对于吸收过程,能够完成分离任务的塔设备有多种,如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。
而进行这一项工作则需对吸收过程进行充分的研究后,并经多方面对比方能得到满意的结果。
一般而言,吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求,用较小直径的塔设备完成规定的处理量,塔板或填料层阻力要小,具有良好的传质性能,具有合适的操作弹性,结构简单,造价低,便于安装、操作和维修等。
但是吸收过程,一般具有液气比大的特点,因而更适用填料塔。
此外,填料塔阻力小,效率高,有利于过程节能。
所以对于吸收过程来说,以采用填料塔居多。
近年来随着化工产业的发展,大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。
具有了很高的吸收效率,以及在节能方面也日趋完善。
填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量,操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下,完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。
在今后的化学工业的生产中,对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求,所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。
1.3吸收在工业生产中的应用1.3.1吸收的应用概况在化工生产中,原料气的净化,气体产品的精制,治理有害气体保护环境等方面得到了广泛的应用,在研究和开发过程中,在方法上多从吸收过程的传质速率着手,希望在整个设备中,气液两相为连续微分接触过程,这一特点则与填料塔得到了良好的结合,由于填料塔的通量大,阻力小,使得其在某些处理量大要求压降小的分离过程中备受青睐,尤其近年高效填料塔的开发,使得填料塔在分离过程中占据了重要的位置。
吸收在化工的应用大致有以下几种:(1)原料气的净化。
(2)有用组分的回收。
(3)某些产品的制取。
(4)废气的处理。
1.3.2典型吸收过程煤气脱苯为例:在炼焦及制取城市煤气的生产过程中,焦炉煤气内含有少量的苯、甲苯类低碳氢化合物的蒸汽(约353/m g )应予以分离回收,所用的吸收溶剂为该工业生产过程中的副产物,即焦煤油的精制品称为洗油。
回收苯系物质的流程包括吸收和解吸两个大部分。
含苯煤气在常温下由底部进入吸收塔,洗油从塔顶淋入,塔内装有木栅等填充物。
在煤气与洗油接触过程中,煤气中的苯蒸汽溶解于洗油,使塔顶离去的煤气苯含量降至某允许值(<3/2m g ),而溶有较多苯系物质的洗油(称富油)由吸收塔底排出。
为取出富油中的苯并使洗油能够再次使用(称溶剂的再生),在另一个称为解吸塔的设备中进行与吸收相反的操作----解吸。
为此,可先将富油预热到170C 左右由解吸塔顶淋下,塔底通入过热水蒸气。
洗油中的苯在高温下逸出而被水蒸气带走,经冷凝分层将水除去,最终可得苯类液体(粗苯),而脱除溶质的洗油(称贫油)经冷却后可作为吸收溶剂再次送入吸收塔循环使用.2设计方案吸收过程的设计方案主要包括吸收剂的选择、吸收流程的选择、解吸方法选择、设备类型选择、操作参数的选择等内容.用水吸收S02属中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂,且S02不作为产品,故采用纯溶剂。
2.1吸收方法及吸收剂的选择2.1.1吸收方法完成同一吸收任务,可选用不同吸收剂,从而构成了不同的吸收方法,如以合成氨厂变换器脱CO2的为例,若配合焦炉气为原料的制氢工艺,宜选用水,碳酸丙烯酯,冷甲酸等作吸收剂,既能脱CO2,又能脱除有机杂质。
后继配以碱洗和低温液氨洗构成了一个完整的净化体系,若以天然气为原料制H2和N2时,宜选用催化热碳酸钾溶液作吸收剂,净化度高。
后继再配以甲烷化法,经济合理。
其中,前者为物理吸收,后者则为化学吸收。
一般而言,当溶剂含量较低,而要求净化度又高时,宜采用化学吸收法;若溶质含量较高,而净化度又不很高时,宜采用物理吸收法。
2.1.2吸收剂的选择:对于吸收操作,选择适宜的吸收剂,具有十分重要的意义.其对吸收操作过程的经济性有着十分重要的影响.一般情况下,选择吸收剂,要着重考虑如下问题.(一)对溶质的溶解度大所选的吸收剂多溶质的溶解度大,则单位量的吸收剂能够溶解较多的溶质,在一定的处理量和分离要求下,吸收剂的用量小,可以有效地减少吸收剂循环量,这对于减少过程功耗和再生能量消耗十分有利.另一方面,在同样的吸收剂用量下,液相的传质推动力大,则可以提高吸收效率,减小塔设备的尺寸.(二)对溶质有较高的选择性对溶质有较高的选择性,即要求选用的吸收剂应对溶质有较大的溶解度,而对其他组分则溶解度要小或基本不溶,这样,不但可以减小惰性气体组分的损失,而且可以提高解吸后溶质气体的纯度.(三)不易挥发吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压,以避免吸收过程中吸收剂的损失,提高吸收过程的经济性.(四)再生性能好由于在吸收剂再生过程中,一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大,因而,吸收剂再生性能的好坏,对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸收剂,往往能有效地降低过程的能量消耗.以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题,其次,还应注意所选择的吸收剂应具有良好的物理、化学性能和经济性.其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要小,不易发泡,以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能.良好的化学性能主要指其具有良好的化学稳定性和热稳定性,以防止在使用中发生变质,同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性,对相关设备无腐蚀性(或较小的腐蚀性).吸收剂的经济性主要指应尽可能选用廉价易得的溶剂.表2—1 物理吸收剂和化学吸收剂的特性2.2吸收工艺的流程2.2.1吸收工艺流程的确定工业上使用的吸收流程多种多样,可以从不同角度进行分类,从所选用的吸收剂的种类看,有仅用一种吸收剂的一步吸收流程和使用两种吸收剂的两步吸收流程,从所用的塔设备数量看,可分为单塔吸收流程和多塔吸收流程,从塔内气液两相的流向可分为逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程,此外,还有用于特定条件下的部分溶剂循环流程。
(一)一步吸收流程和两步吸收流程一步流程一般用于混合气体溶质浓度较低,同时过程的分离要求不高,选用一种吸收剂即可完成任务的情况。
若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高,难以用一步吸收达到规定的吸收要求,但过程的操作费用较高,从经济性的角度分析不够适宜时,可以考虑采用两步吸收流程。