填料塔—化工原理課程設(shè)計(jì)-其他專業(yè)(已修改)
2025-02-04 08:55 本頁(yè)面
【正文】 1 一、 設(shè)計(jì) 方案的確定 填料塔的結(jié) 構(gòu) 填料塔的主要構(gòu)件為包括： 填料、液體分布器、填料支承板、液體再分布器、 氣體和液體進(jìn)出口管等。 其塔體為一圓形筒體，筒體內(nèi)分層裝有一定高度的填料。液體由塔頂自上而下沿填料的表面成膜狀流下。如填料層較高，一般設(shè)有液體再分布器，以減弱 壁流現(xiàn)象帶來的不良影響。氣液兩相在塔內(nèi)進(jìn)行接觸傳質(zhì)。 其填料塔的結(jié)構(gòu)見圖如下： 吸收劑的選擇 對(duì)于 SO2 的吸收，常用的吸收劑有濃碳酸、亞硫酸鹽水溶液、檸檬水溶液，水，鑒于水對(duì) SO2 具有一定程度的溶解度，蒸氣壓不高、粘度適中、不易發(fā)泡，具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，不易燃、不易爆，安全可靠。而且水平常易得，經(jīng)濟(jì)成本較低，吸收后的溶液相對(duì)較易處理，再生和循環(huán)性較好，易于實(shí)現(xiàn)無害化處理。因而選擇清水作為吸收 SO2的吸收劑。 吸收操作條件的確定 吸收條件也即吸收塔的操作溫度和操作壓力。在本設(shè)計(jì)中， 清水的溫度為20℃， 氣體的進(jìn)口溫度為 25℃，吸收溫度為 20℃，為等溫吸收。操作壓力為常壓操作，也即 。 吸收操作流程 氣、液兩相在塔內(nèi)的流動(dòng)有逆流和并流兩種方式。在逆流操作條件下，兩相 傳質(zhì)平均推動(dòng)力最大，可以減少設(shè)備的尺寸，提高吸收率和吸收劑的使用效率，因而逆流操作優(yōu)于并流操作。但是，如果處理的氣體溶解度大，并流和逆流的操作推動(dòng)力相差不大，采用并流操作可以不受泛液的限制，提高操作氣速，增大生 2 產(chǎn)能力。 對(duì)于 SO2而言，當(dāng)水溫為 20℃時(shí)，查《化工原理》（化學(xué)工業(yè)出版社） P187圖 52，可得 20℃時(shí) SO2 在水中的溶解度大約為 8 )](1000/[)( 22 OHgSOg ，也即SO2在水中的溶解度不大，此時(shí)應(yīng)該選擇逆流操作。吸收流程如附圖所示。 二、 填料塔吸收工藝計(jì)算 物料衡算 吸收劑（水）的流量計(jì)算 該設(shè)計(jì)中，礦石焙燒爐送出的氣體流量為 1800+95? 10=2750 m3/h惰性氣 體流量為 G= ? （ ） =y1=， Y1=y1/(1y1) 052 ?? 吸收效率 η =1Y2/Y1=， Y2=（ ） Y1= 103 x2=0， X2=0 查表（《化工原理》 P189 表 51）得 SO2水溶液在 20℃時(shí)的亨利系數(shù)為 E=3550kPa m=E/p= = 其 汽液相平衡 近似服從亨利定律，則 Y1=mX1*， X1*=Y1/m= ? 103 最小液氣比為 （ GL ） min=3311 2* 2 ??? ????? XX YY= 取 GL =（ GL ） min= = L==GL = 2121 XX YY?? ? X1= GLYY/ 21? = 103 操作線方程為 Y= 3222 ])([ ??????? XXGLYYXGL 塔徑的計(jì)算 吸收塔的吸收為等溫吸收，其溫度為 20℃。設(shè)計(jì)壓力取為它的操作壓 力 。 塔徑的計(jì)算公式為 D=uVs?4 ， fuu )~(? 式中 Vs—— 氣體體積流量， m3/h； 3 u —— 適宜的空塔氣速。 m/s。 泛點(diǎn)氣速的計(jì)算 采用 BainHougen（貝恩 霍根）關(guān)聯(lián)式來計(jì)算，即 ㏒ ][ 32LLVf agu ???? = 8141 )()(LVGLWW ?? 式中 3/?a —— 干填料因子， m1； LV ??, —— 氣、液相的密度， kg/m3； L? —— 液相粘度， mPa? s； LGWW, —— 氣、液相流體的質(zhì)量流量， hkg/ 。 A—— 常數(shù)，與填料形狀和材質(zhì)有關(guān)。 標(biāo)準(zhǔn)狀況下，查（《化工原理》 P334 附錄九） 得 SO2的密度為 ?2SO? =，則有 2SO?= ???2SOTppT ? = 3/ mkg??? V?=(29/) 3/ mkg?????? 3/ mkgL ?? hkgVW VsG / 4 6 72 6 7 5 0 ???? ? hkgMMLW SOSOOHL / 4 3 4 ??????????? ?? 查得（《化工原理》 P328 附錄三） 水 溫在 20℃時(shí)， PaL ???? s。 選用塑料鮑爾環(huán)（亂堆） Dg25mm，查表（《化工原理》 P224 表 54）得以下其參數(shù)： 各項(xiàng)參數(shù) 比表面積/ta m2 m3 空隙率 3/m? m3 干填料因子 3?a /m1 參數(shù)值 209 287 查《常用化工單元設(shè)備設(shè)計(jì)》 P114 表 39得，當(dāng)填料為塑料鮑爾環(huán)時(shí)， A=。 經(jīng)計(jì)算得出 的 Bainhougen 關(guān)聯(lián)式的各項(xiàng)參數(shù)為 4 13/ ?ma? 3/ mkgV? 3/ mkgL? s/Pa?L? 1/ hkgWG 1/ hkgWL A 數(shù)值 287 310?? 將所得數(shù)據(jù)代入 Bainhougen 關(guān)聯(lián)式，得 ㏒ ?????? ???? ? )( fu = 8141 ) () 7 47( ?? 解之得 smuf /? 取安全系數(shù)為 ，得 smuu f /3 2
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