【正文】 吉林化工學(xué)院化 工 原 理 課 程 設(shè) 計(jì)題目 水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計(jì) 教 學(xué) 院 化工與材料工程學(xué)院 專業(yè)班級 輕化0802 學(xué)生姓名 學(xué)生學(xué)號 指導(dǎo)教師 2010年11月 18 日 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書設(shè)計(jì)題目：水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計(jì)；礦石焙燒爐送出的氣體冷卻到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗滌洗滌除去其中的SO2。入塔的爐氣流量為6000m3/h，要求SO2的吸收率為95％。吸收塔為常壓操作，因該過程液氣比很大，吸收溫度基本不變，可近似取為清水的溫度。工藝操作條件：（1）操作平均壓力 常壓（2）操作溫度 t=20℃ （3）每年生產(chǎn)時間：7200h。（4）選用填料類型及規(guī)格自選。設(shè)計(jì)任務(wù)：完成干燥器的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和吸收塔的工藝條件圖，編寫設(shè)計(jì)說明書。目 錄摘 要 5第1章 緒論 6 6 7 9 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位 10 化工生產(chǎn)對塔設(shè)備的要求 10第2章 設(shè)計(jì)方案 11 11 12 12 13 13 13 14 16 17 17 17 17第3章 吸收塔的工藝計(jì)算 19 19 19 19 19 20 21 21 21: 22 22 22 22 22 24 24 25 25 布液孔數(shù) 26 27 27 除沫器及篩網(wǎng)裝置 27 28 28 29 塔的輔助裝置 29 裙座 29 人孔和手孔 29 30 30 31 31 32 32 33工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總與主要符號說明 35主要符號說明 36參考文獻(xiàn) 39結(jié)束語 40摘 要 在化工工業(yè)中，經(jīng)常需要將氣體混合物的各個組分加以分離，其主要目的是回收氣體混合物中的有用物質(zhì)，以制取產(chǎn)品，或除去工藝氣體中的有害成分，使氣體凈化，以便進(jìn)一步加工處理，或除去工業(yè)放空尾氣中的有害成分，以免污染空氣。吸收操作是氣體混合物分離方法之一，它是根據(jù)混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。二氧化硫是化工生產(chǎn)中的生產(chǎn)原料，但是其強(qiáng)烈的刺激性氣味對于人體健康和大氣環(huán)境都會造成破壞和污染，因此，為了避免化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的大量的含有二氧化硫的工業(yè)尾氣直接排入大氣而造成空氣污染，需要采用一定方法對于工業(yè)尾氣中的二氧化硫進(jìn)行吸收，本次化工原理課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來凈化含有二氧化硫的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過程易于進(jìn)行，而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡單、壓降低、填料易用乃腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以使吸收操作過程節(jié)省大量人力和物力。設(shè)計(jì)中選擇合適的液體分布器及再分布器，除沫裝置以及填料支承裝置，并對泛點(diǎn)率和液體噴淋密度進(jìn)行了校核。關(guān)鍵詞： 水 填料塔 吸收 二氧化硫 低濃度第1章 緒論 在化工生產(chǎn)中，經(jīng)常要處理各種原料、中間產(chǎn)物、粗產(chǎn)品。，大部分都是均相物系，但往往不能滿足生產(chǎn)要求，需要把他們分離成為較純凈的物質(zhì)，為了實(shí)現(xiàn)這種分離,常利用均相物系中不同組分的某種性質(zhì)差異,使其中的一種組分(或幾種組分),在分離設(shè)備所提供的兩相物系界面上,通過充分的接觸,從一相轉(zhuǎn)移到另一相,其它組分仍保留在原物系中,從而實(shí)現(xiàn)了分離。這種分離是物質(zhì)在相際間的轉(zhuǎn)移過程,即物質(zhì)傳遞過程,也是化工生產(chǎn)中的單元操作。吸收就是這種以物質(zhì)分離為目的的單元操作。吸收是用來分離氣體混合物的,是利用混合氣體中各組分在吸收劑中的溶解度的差異而實(shí)現(xiàn)分離的操作。在吸收過程中,混合氣體與合適的液體吸收劑在吸收設(shè)備中充分接觸,氣體中易溶解的組分被溶解,不能溶解的組分仍保留在氣相中,這樣混合氣體就實(shí)現(xiàn)了分離。吸收操作所用的液體稱為吸收劑或溶劑；混合氣中，被溶解的組分稱為溶質(zhì)或吸收質(zhì)；不被溶解的組分稱為惰性氣體或載體；所得到的溶液稱為吸收液。其成分是溶劑與溶質(zhì)；排除的氣體稱為吸收尾氣，如果吸收劑的揮發(fā)度很小，則其中主要成分為惰性氣體以及殘留的溶質(zhì)。還可以通過吸收除去混合氣體中的有害組分使其凈化,例如用水或堿液除去合成氨原料氣中的二氧化碳,用丙酮除去石油裂解氣中的乙炔,以及除去工業(yè)廢氣中的二氧化硫、硫化氫等有害物質(zhì)。實(shí)際生產(chǎn)中，吸收過程所用的吸收劑常需回收利用，故一般來說，完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分，因而在設(shè)計(jì)上應(yīng)將兩部分綜合考慮，才能得到較為理想的設(shè)計(jì)結(jié)果。作為吸收過程的工藝設(shè)計(jì)，其一般性問題是在給定混合氣體處理量、混合氣體組成、溫度、壓力以及分離要求的條件下，根據(jù)給定的分離任務(wù)，確定吸收方案；構(gòu)成一個完整的流程結(jié)構(gòu)。吸收塔是實(shí)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(yùn)動與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔?！　∷?nèi)氣液兩相的流動方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出?！　」I(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求：　　1．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(qiáng)烈擾動，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率。3．操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。　　4．設(shè)備阻力小，能耗低?！　?．具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力?！　?．結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修?！　追N常用的吸收塔　　1．填料塔　　它由外殼、填料、填料支承、液體分布器、中間支承和再分布器、氣體和液體進(jìn)出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，也可用塑料制造?！　√盍鲜翘盍纤暮诵?，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價格低廉等。常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形和矩鞍形填料，20世紀(jì)80年代后開發(fā)的新型填料如QH—1型扁環(huán)填料、八四內(nèi)弧環(huán)、刺猬形填料、金屬板狀填料、規(guī)整板波紋填料、格柵填料等，為先進(jìn)的填料塔設(shè)計(jì)提供了基礎(chǔ)?！　√盍纤m用于快速和瞬間反應(yīng)的吸收過程，多用于氣體的凈化。該塔結(jié)構(gòu)簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時間長，氣量變化時塔的適應(yīng)性強(qiáng)，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風(fēng)量小，空塔氣速通常為0．5～1．2m/s，氣速過大會形成液泛，噴淋密度6～8m3／(m2，h)以保證填料潤濕，液氣比控制在2～10L／m3。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計(jì)時應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題?！　?．湍球塔　　它是填料塔的一種特殊形式，運(yùn)行時塔內(nèi)填料處于運(yùn)動狀態(tài)，以強(qiáng)化吸收過程。在塔內(nèi)柵板間放置一定數(shù)量的輕質(zhì)小球填料(直徑29～38mm)，吸收劑自塔頂噴下，濕潤小球表面，氣體從塔底進(jìn)入，小球被吹起湍動旋轉(zhuǎn)，由于氣、液、固三相充分接觸，小球表面液膜不斷更新，增加了吸收推動力。提高了吸收效率?！　≡撍圃臁惭b、維修較方便，可以用大小、質(zhì)量不同的小球改變操作范圍。該塔處理風(fēng)量較大，空塔氣速1．5～6．0m／s，噴淋密度20～110m3／(m2h)，壓力損失1 500～3 800Pa，而且還可處理含塵氣體。其缺點(diǎn)是塑料小球不能承受高溫，小球易裂(一般0．5～1年)，需經(jīng)常更換，成本高?！　?．板式塔　　板式塔是在塔內(nèi)裝有一層層的塔板，液體從塔頂進(jìn)入。氣體從塔底進(jìn)入，氣液的傳質(zhì)、傳熱過程是在各個塔板上進(jìn)行。板式塔種類很多。大致可分為二類：一類是降液管式，如泡罩塔、篩孔板塔、浮閥塔、S形單向流板塔、舌形板塔、浮動噴射塔等；另一類是穿流式板塔，如穿流柵孔板塔(淋降板塔)、波紋穿流板塔、菱形斜孔板塔、短管穿流板塔等?！　?1)篩孔板塔　　篩孔直徑一般取5～10mm，篩孔總面積占篩板面積的10％～18％。為使篩板上液層厚度保持均勻，篩板上設(shè)有溢流堰，液層厚度一般為40mn左右，篩板空塔風(fēng)速約為1．0～3．5m／s，篩板小孔氣速6～13m／s，每層篩板阻力300～600Pa。篩孔板塔主要優(yōu)點(diǎn)是構(gòu)造簡單，處理風(fēng)量大，并能處理含塵氣體。不足之處是篩孔堵塞清理較麻煩，塔的安裝要求嚴(yán)格，塔板應(yīng)保持水平；操作彈性較小?！　?2)斜孔板塔　　斜孔板塔是