【正文】 工單元過程課程設(shè)計 填料吸收塔工藝設(shè)計Xuzhou College of Industrial Technology 填料吸收塔課程設(shè)計說明書專 業(yè) 化 學(xué) 制 藥 班 級 制藥112 姓 名 陳珊 班 級 學(xué) 號 1132104204 指 導(dǎo) 老 師 劉 郁 日 期 20130410 成 績 目 錄3摘要 1第一章 前言 2 2（1）結(jié)構(gòu)原理 2（2）填料塔的應(yīng)用 3 3 4 5第二章 用清水吸收爐氣中的二氧化硫 6 6 6第三章 設(shè)計方案的選定 7一、布置工藝流程 7 氣體吸收的分類 7 7二、吸收劑的選擇 8 8 8三、填料的選擇 9 10散裝填料 10拉西環(huán) 10鮑爾環(huán) 10階梯環(huán) 11金屬環(huán)矩鞍填料 11瓷矩鞍填料 11規(guī)整填料 12格柵填料 13波紋填料 13四、填料選用準(zhǔn)則 13五、填料規(guī)格的選擇 13第四章 吸收塔的工藝計算 15 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) 15 液相物性數(shù)據(jù) 15 氣相物性數(shù)據(jù) 15 氣液相平衡數(shù)據(jù) 15 物料衡算 16 17 填料塔的工藝尺寸的計算 17 17 19 20 23 23 填料層壓降的計算 24 26 26 26 液體分布器的選型 26 分布點密度計算 26 27 28 28 28 28 29 29 29五、設(shè)計結(jié)果匯總 31六、主要符號說明 32七、總結(jié) 34參考文獻(xiàn) 35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(shè)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(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。但由于填料塔具有結(jié)構(gòu)簡單、生產(chǎn)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(lǐng)域中應(yīng)用廣泛。填料塔是塔設(shè)備的一種。塔內(nèi)填充適當(dāng)高度的填料，以增加兩種流體間的接觸表面。例如應(yīng)用于氣體吸收時，液體由塔的上部通過分布器進(jìn)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(jié)構(gòu)較簡單，檢修較方便。廣泛應(yīng)用于氣體吸收、蒸餾、萃取等操作。為了強化生產(chǎn)，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(shè)計任務(wù)是25℃清水吸收其中的二氧化硫。對于氣體的吸收應(yīng)該采用氣液傳質(zhì)設(shè)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?qū)僦械热芙舛鹊奈者^程，為提高傳質(zhì)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(xì)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(yīng)器的內(nèi)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(jìn)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(nèi)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(guān)鍵詞：吸收—二氧化硫—填料塔—逆流第一章 前言（1）結(jié)構(gòu)原理填料塔是以塔內(nèi)的填料作為氣液兩相間接觸構(gòu)件的傳質(zhì)設(shè)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(jīng)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(jīng)氣體分布裝置（小直徑塔一般不設(shè)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(jìn)行傳質(zhì)。填料塔屬于連續(xù)接觸式氣液傳質(zhì)設(shè)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(dāng)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(yīng)造成氣液兩相在填料層中分布不均，從而使傳質(zhì)效率下降。因此，當(dāng)填料層較高時，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)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(jīng)液體收集器收集后，送到液體再分布器，經(jīng)重新分布后噴淋到下層填料上。填料塔具有生產(chǎn)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(dāng)液體負(fù)荷較小時不能有效地潤濕填料表面，使傳質(zhì)效率降低；不能直接用于有懸浮物或容易聚合的物料；對側(cè)線進(jìn)料和出料等復(fù)雜精餾不太適合等。填料塔結(jié)構(gòu)示意圖（2）填料塔的應(yīng)用聚炳烯槽填料塔隨著新型塔填料的相繼開發(fā)和應(yīng)用，填料塔的優(yōu)點更顯突出，應(yīng)用范圍日益擴大。在煉油、石油化工、精細(xì)化工、化肥、制藥和原子能工業(yè)部門，以及環(huán)保領(lǐng)域的應(yīng)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(dāng)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(yīng)用時要特別謹(jǐn)慎。人們正在對高壓精餾填料塔進(jìn)行研究，企圖從填料塔的結(jié)構(gòu)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(yīng)用填料的局限性方面已取得了一些進(jìn)展，其關(guān)鍵是徹底弄清高壓(高液相負(fù)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(gòu)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(yīng)用的另一個新領(lǐng)域是空氣分離裝置。30年代以前的空分設(shè)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(shù)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(xué)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(yīng)用于空分方面的研究，瑞士Sulzer公司作為填料生產(chǎn)廠商與上述公司積極合作，已取得可喜成績。［2］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(jìn)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(zhì)或溶質(zhì)，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(zhì)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(zhì)A。［3］吸收過程通常在吸收塔中進(jìn)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(chǎn)中以逆流操作為主。吸收塔操作示意圖如圖片21所示.吸收操作時分離氣體混合物的一種重要方法，是傳質(zhì)過程的一種形式，在化工生產(chǎn)中已被廣泛應(yīng)用。歸納起來主要用于以下幾個方面。原料氣的凈化?；どa(chǎn)中，常遇到混合氣體中含有對后工序有害的氣體，應(yīng)設(shè)法將其出去，已達(dá)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?；厥栈旌蠚怏w中的有用組分。如用洗油處理焦?fàn)t氣以回收其中的芳烴。制備氣體的溶液作為產(chǎn)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。環(huán)境保護(hù)，綜合利用。如煙道氣中的CO2和SO2的脫除，既達(dá)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(hù)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(dāng)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(shù)開發(fā)階段。吸收塔是火電廠濕法脫硫(FGD ) 的核心設(shè)備。其作用是將除塵后的煙氣中SO2被石灰漿液吸收,經(jīng)除霧器除霧后進(jìn)入煙道。吸收SO2后的漿液在塔體下部漿池內(nèi)逐步氧化反應(yīng)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(jìn)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(nèi)分布均勻, 矩形入口管寬/高比較大, 入口開孔之寬達(dá)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(shè)備的大開孔加強計算較復(fù)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(yīng)的立式塔, 其大致結(jié)構(gòu)如圖1 所示。［5］圖1　吸收塔示意圖：［6］　 塔內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接觸時間。　 氣液兩相應(yīng)具有強烈擾動，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率?！? 操作范圍寬，運行穩(wěn)定?！　≡O(shè)備阻力小，能耗低?！　【哂凶銐虻臋C械強度和耐腐蝕能力?！　〗Y(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修。第二章 用清水吸收爐氣中的二氧化硫1. 操作方式：連續(xù)操作；2. 生產(chǎn)能力：處理氣量：2604；3. 操作溫度：25℃；4. 操作壓力：；5. 進(jìn)塔混合氣含量；％；溫度25℃；其余為空氣；6. 進(jìn)塔吸收劑：清水；7. 二氧化硫回收率：95％；采用常規(guī)逆流操作流程．流程如下。