【正文】 ........................................................................... 26 .............................................................................................. 26 .............................................................................. 26 液體分布器的選型 ........................................................................... 26 分布點密度計算 .............................................................................. 26 .......................................................................................... 27 其他附屬塔內件的選擇 ..................................................................................................................... 28 .................................................................................... 28 .................................................................................... 28 .................................................................................... 28 .............................................................................................. 29 ............................................................................. 29 ...................................................................... 29 五、設計結果匯總 .......................................................................................................... 31 六、主要符號說明 .......................................................................................................... 32 七、總結 ........................................................................................................................ 34 參考文獻 ........................................................................................................................ 35 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 1 摘要 吸收 是分離氣體混合物的單元操作。吸收過程 是利用氣體混合物中各個組分在液體（吸收劑） 中的溶解度不同，來分離氣體混合物的 操作 。 吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。 但由于填料塔具有結構簡單、 生產能力大 、 分離效率高 、 壓降小 、 持液量 小 、 操作彈性大 、阻力小、加工容易、吸收效果好等優(yōu)點，因此在各個領域中應用廣泛。 填料塔是 塔設備 的一種。塔內填充適當高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。例如應用于氣體吸收時，液體由塔的上部通過分布器進入，沿填料表面下降。氣體則由塔的下部通過填料孔隙逆流而上，與液體密切接觸而相互作用。結構較簡單，檢修較方便。廣泛應用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。為了強化生產，提高氣流速度，使在乳化狀態(tài)下操作時，稱乳化填料塔或乳化塔(emulsifyingtower)。 本設計任務是 25℃ 清水吸收其中的二氧化硫。對于氣體的吸收應該采用氣液傳質設備的 填料塔，因為它具有較高的比表面積。用水吸收其中的二氧化硫屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質效率，選用逆流吸收流程 。 陶瓷填料（ 瓷環(huán) ）具有優(yōu)異的耐酸耐熱性能、能耐除氟氧酸以外的各種酸、堿的腐蝕。陶瓷填料可用于化工、冶金、制酸、煤氣、制氧、鋼鐵、制藥、精細化工等行業(yè)的洗滌塔、冷卻塔、回收再生塔、脫硫塔、干燥塔、吸收塔及反應器的內襯。瓷環(huán)包括三 Y 環(huán)、拉西環(huán)、十字隔板環(huán)、鮑爾環(huán)、矩鞍環(huán)、異鞍環(huán)、共軛環(huán) 等等。其中 陶瓷矩鞍環(huán)屬于采用連續(xù)擠出的工藝進行加工，具有通量大、壓降低、效率高等優(yōu)點。矩鞍環(huán)填料床層具有較大的空隙率 ，床層內多為圓弧形液體通道，減少了氣體通過床層的阻力，也使液體向下流動時的徑向擴散系數(shù)減小。 所以選用 DN38 的瓷矩鞍。 關鍵詞：吸收 — 二氧化硫 — 填料塔 — 逆流 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 2 第 一 章 前言 填料塔的結構原理及其應用 （ 1）結構原理 填料塔是以塔內的填料作為氣液兩相間接觸構件的 傳質設備 。填料塔的塔身 是一直立式圓筒，底部裝有填料支承板，填料以亂堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安 裝填料壓板，以防被上升氣流吹動。液體從塔頂經液體分布器噴淋到填料上，并沿填料表面流下。氣體從塔底送入，經氣體分布裝置（小直徑塔一般不設氣體分布裝置）分布后，與液體呈逆流連續(xù)通過填料層的空隙，在填料表面上，氣液兩相密切接觸進行傳質。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質設備，兩相組成沿塔高連續(xù)變化，在正常操作狀態(tài)下，氣相為連續(xù)相，液相為分散相。 當液體沿填料層向下流動時，有逐漸向塔壁集中的趨勢，使得塔壁 收 近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。壁流效應造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質效率下降。因此，當填料層較高 時，需要進行分段，中間設置再分布裝置。液體再分布裝置包括液體收集器和液體再分布器兩部分，上層填料流下的液體經液體收集器收集后，送到液體再分布器，經重新分布后噴淋到下層填料上。 填料塔具有生產能力大，分離效率高，壓降小，持液量小，操作彈性大等優(yōu)點。 ［ 1］ 填料塔也有一些不足之處，如填料造價高；當液體負荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側線進料和出料等復雜精餾不太適合等。 填料塔結構示意圖 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 3 （ 2）填料塔的應用 聚炳烯槽填料塔隨著新型塔填料的相繼開發(fā)和應用，填料塔的優(yōu)點更顯突出，應用范圍日益擴大。在煉油、石油化工、精細化工、化肥、制藥和 原子能 工業(yè)部門，以及環(huán)保領域的應用已趨于成熟。填料塔尤其適用于真空蒸餾、常壓及中壓下的蒸餾，當然還有大氣量的兩相接觸過程 (如氣體的吸收、冷卻等 )，但在高壓精餾塔中應用時要特別謹慎。人們正在對高壓精餾填料塔進行研究，企圖從填料塔的結構和操作方法上予以解決，例如有人提出填料層分段乳化操作或采用超重力場分離等。在突破高壓精餾塔應用填料的局限性方面已取得了一些進展，其關鍵是徹底弄清高壓 (高液相負荷 )對塔的處理能力和效率的影響，可利用淺床層和高性能塔構件 (如氣體分布器、液體分布器及再分布器 )。也有人建議開發(fā)適用于高壓蒸餾的組合式填料。 填料塔應用的另一個新領域是空氣分離裝置。 30年代以前的空分設備，主要是滿足焊接、切割用氧及化工用氮。由于現(xiàn)代鋼鐵、氮肥、化工及火箭等技術的發(fā)展，氧、氮及 稀有氣體 的用量迅速增加。國外一些大公司，如 德國 的 Linde公司， 美國 的 APCI 公司 (空氣制品與化學品公司 )、 英國 的 BOC 公司 (氧氣 公司 )和法國的空氣液化公司等，均已開始把填料塔應用于空分方面的研究， 瑞士Sulzer 公司作為填料生產廠商與上述公司積極合作，已取得可喜成績。 ［ 2］ 吸收 操作原理 氣體吸收是典型的化工單元操作過程。氣體吸收的原理是，根據(jù)混合氣體中各組分在某液體溶劑中的溶解度不同而將氣體混合物進行分離。吸收操作所用的液體溶劑稱為吸收劑，以 S 表示；混合氣體中，能夠顯著溶解于吸收劑的組分稱為吸收物質或溶質，以 A表示；而幾乎不被溶解的組分統(tǒng)稱為惰性組分或載體，以 B 表示；吸收操作所得到的溶液稱為吸收液或溶液，它是溶質 A在溶劑 S中的溶液；被吸收后排出的氣體稱為吸收尾氣，其主要成分為惰性氣體 B，但仍含有少量未被吸收的溶質 A。 ［ 3］ 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 4 吸收過程通常在吸收塔中進行。根據(jù)氣、液兩相的流動方向，分為逆流操作和并流操作兩類，工業(yè)生產中以逆流操作為主。吸收塔操作示意圖如圖片 21 所示 . 吸收技術的應用 吸收操作時分離氣體混合物的一種重要方法，是傳質過程的一種形式，在化工生產中已被廣泛應用。歸納起來主要用于以下幾個方面。 ○ 1 原料氣的凈化?；どa中，常遇到混合氣體中含有對后工序有害的氣體，應 設法將其出去，已達到凈化氣體的目的。如氨合成原料氣中的CO2 用水或堿液吸收，以防止氨合成催化劑中毒。 ○ 2 回收混合氣體中的有用組分。如用洗油處理焦爐氣以回收其中的芳烴。 ○ 3 制備氣體的溶液作為產品。如用水吸收氯化氫氣體制取鹽酸；用水吸收甲醛蒸汽制取福爾馬林等。 ○ 4 環(huán)境保護，綜合利用。如煙道氣中的 CO2 和 SO2 的脫除，既達到了回收其中有用組分的目的，又解決了 SO2 等有害氣 體對空氣的污染問題。所以，吸收操作在環(huán)境保護中是常用的 方法之一。 ［ 4］ 下面舉一個 火電廠煙氣濕法脫硫 的例子 煙氣濕法脫硫是當今國際上 85%左右大型火電廠采用的工藝流程 , 而我國火電廠的煙氣脫硫尚處于技術開發(fā)階段。吸收塔是火電廠濕法脫硫(FGD ) 的核心設備。其作用是將除塵后的煙氣中 SO2被石灰漿液吸收 ,經除霧器除霧后進入煙道。吸收 SO2后的漿液在塔體下部漿池內逐步氧化反應生成石膏作為商品外銷。該塔操作壓力不高 (3kPa 左右 ) , 溫度不高 (進氣溫度一般在 140℃ 左右 , 出口溫度小于 50℃ ) , 但直徑較大 (一般配 30萬 kW機組 , 其直徑約為 Φ13m～ Φ 14 m )。屬大型薄壁容器。其特點 : 一是開孔大 , 考慮為使入口煙氣在塔內分布均勻 , 矩形入口管寬 /高比較大 , 入口開孔之寬達塔徑的 80% 以上 , 加上開孔的上部有噴漿管及除霧器等較重部件沿軸向壓下 , 故該設備的大開孔加強計算較復雜。二是塔體及各零部件所用材料要求既耐腐蝕 , 有些還要求耐漿液的沖刷及磨蝕。 本塔為氣液逆向反應的立式塔 , 其大致結構如圖 1 所示。 ［ 5］ 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 5 圖 1 吸收塔示意圖 工業(yè)吸收塔應具備以下基本要求 ： ［ 6］ ○ 1 塔內氣體與液體應有足夠的接觸面積和接觸時間。 ○ 2 氣液兩相應具有強烈擾動，減少傳質阻力，提高吸收效率。 ○ 3 操作范圍寬，運行穩(wěn)定。 ○ 4 設備阻力小，能耗低。 ○ 5 具有足夠的機械強度和耐腐蝕能力。 ○ 6 結構簡單、便于制造和檢修。 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 6 第 二 章 用清水吸收爐氣中的二氧化硫 任務及操作條件 1. 操作方式：連續(xù)操作； 2. 生產能力：處理氣量： 2604 3/mh； 3. 操作溫度： 25℃； 4. 操作壓力：常壓 ； 5. 進塔混合氣含量；二氧化硫的體積分數(shù)為 ％；溫度 25℃；其余為空氣； 6. 進塔吸收劑：清水 ； 7. 二氧化硫回收率： 95％； 吸收工藝流程的確定 采用常規(guī)逆流操作流程．流程如下。 工單元過程課程設計 填料吸收塔工藝設計 7 第三 章 設計方案的選定 一、 布置工藝流程 氣體吸收的分類 氣體吸收過程通常按以下方法分類。 (1) 單組分吸收與多組分吸收 吸收過程按被吸收組分數(shù)目的不同，可分為單組分吸收和多組分吸收。若混合氣體中只有一個組分進入液相，其余組分不溶（或微溶）于吸收劑，這種吸收過程稱為單組分吸收。反之，若在吸收過程中，混合氣中進入液相的氣體溶質不