【正文】 .... 16 操作壓力的選擇 ........................................... 17 液氣比的選擇 ............................................. 17 第 3 章 吸收塔的工藝計算 ....................................... 18 基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù) ................................................. 18 液相物性數(shù)據(jù) ............................................. 18 氣相物性數(shù)據(jù) ............................................. 18 氣液平衡數(shù)據(jù) ............................................. 18 物料衡算 ..................................................... 19 填料塔的工藝尺寸的計算 ....................................... 20 塔徑的計算 ............................................... 20 泛點率校核 ............................................... 20 填料規(guī)格校核 : ............................................ 21 液體噴淋密度校核 ......................................... 21 填料塔填料高度計算 ........................................... 21 傳質(zhì)單元數(shù)的計算 ......................................... 21 傳質(zhì)單元高度計算 ......................................... 21 填料層高度計算 ........................................... 23 填料塔附屬高度計算 ........................................... 23 液體分布器計算 ............................................... 24 液體分布器 ............................................... 24 布液孔數(shù) ................................................. 25 塔底液體保持管高度 ....................................... 26 其他附屬塔內(nèi)件的選擇 ..................................... 26 除沫器及篩網(wǎng)裝置 ......................................... 26 填料支承板 ............................................... 27 填料壓板與床層限制板 ..................................... 27 氣體進(jìn)出口裝置與排液裝置 ................................. 28 塔的輔助裝置 ............................................. 28 裙座 ................................................. 28 人孔和手孔 ........................................... 28 吸收塔的流體力學(xué)參數(shù)計算 ..................................... 29 吸收塔 的壓力降 ........................................... 29 吸收塔的泛點率 ........................................... 30 氣體動能因子 ............................................. 30 附屬設(shè)備的計算與選擇 ......................................... 31 接管尺寸的計算舉例 ....................................... 31 離心泵的選擇與計算 ....................................... 32 工藝設(shè)計計算結(jié)果匯總與主要符號說明 ............................. 34 主要符號說明 ................................................. 35 參考文獻(xiàn) ..................................................... 38 結(jié)束語 ...................................................... 39 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。吸收劑的用量為最小用量的 倍。 吉林化工學(xué)院 化 工 原 理 課 程 設(shè) 計 題目 水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計 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 2020 年 11月 18 日 課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目： 水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計； 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。 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。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。 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。 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現(xiàn)分離的操作。 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)。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。 工業(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。 5．具有足夠的 機(jī)械強(qiáng)度 和耐腐蝕能力。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。填料塔不宜處理含塵量較大的煙氣，設(shè)計時應(yīng)克服塔內(nèi)氣液分布不均的問題。 該塔制造、安裝、維修較方便，可以用大小、質(zhì)量不同的小球改變操作范圍。 3．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。 (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％。 (2)斜孔板塔 斜孔板塔是篩孔板塔的另一形式。該塔結(jié)構(gòu)比篩孔板塔復(fù)雜，制造較困難，安裝要求嚴(yán)格，容易發(fā)生偏流。液膜是沿著圓管或平板的縱向表面流動的。噴淋液體沿填料 表面流下，氣液兩相主要在填料的潤濕表面上接觸。噴淋的液體通過分布器灑向填料。 在填料吸收器中，氣體和液體的運動經(jīng)常是逆流的。這樣高的氣速在逆流時因為會造成液泛，是不可能達(dá)到的。由于金屬絲網(wǎng)及金屬板波紋填料規(guī)整填料的使用 ,并配合新型塔內(nèi)件結(jié)構(gòu) 使填料塔的效率大為提高 ,因此應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。物質(zhì)在相間的轉(zhuǎn)移過程稱為物質(zhì)傳遞過程。 (2)除去有害組分以凈化氣體。 (4)保護(hù)環(huán)境。例如：用水吸收氯化氫制取鹽酸；在硫酸生產(chǎn)中 SO3吸收；用水或堿溶液吸收氮氧化物生產(chǎn)硝酸或硝酸鹽。 塔設(shè)備在化工生產(chǎn)中的作用和地位 塔設(shè)備是 化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)、石油化工等生產(chǎn)中最重要的設(shè)備之一。它所耗用的鋼材重量在各類工藝設(shè)備中所占的比例也較多 ,例如在年產(chǎn) 250 萬噸常壓及減壓煉油蒸餾裝置中耗用的鋼材重量占 %,年產(chǎn) 60 及 120 萬噸的催化裂化裝置占 %。 (3) 操作穩(wěn)定 ,操作彈性大 ,即氣液負(fù)荷有較大波動時仍能在較高的傳質(zhì)效率下進(jìn)行穩(wěn)定的操作 ,且塔設(shè)備應(yīng)能長期連續(xù)運轉(zhuǎn) 。隨著人們對于增大生產(chǎn)能力、提高效率、穩(wěn)定操作和降低壓力降的追求 ,推動著各種新型塔結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)和發(fā)展。 （二）單塔吸收流程和多塔吸收流程 單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。 吸收工藝流程圖及工藝過程說 明 吸收塔的設(shè)備選擇 對于吸收過程 ,能夠完成其分離任務(wù)的塔設(shè)備有多種 ,如何從眾多的塔設(shè)備中選出合適的類型是進(jìn)行工藝設(shè)計的首要工作 .而進(jìn)行這一項工作則需對吸收過程進(jìn)行充分的研究后 ,并經(jīng)多方案對比方能得到較滿意的結(jié)果 .一般而言 ,吸收用塔設(shè)備與精餾過程所需要的塔設(shè)備具有相同的原則要求 ,即用較小直徑的塔設(shè)備完成規(guī)定的處理量 ,塔板或填料層阻力要小 ,具有良好的傳質(zhì)性能 ,具有合適的操作彈性 ,結(jié)構(gòu)簡單 ,造價低 ,易于制造 、 安裝 、 操作和維修等 . 但作為吸收過程 ,一般具有操作液起比大的特點 ,因而更適用于填料塔 .此外 ,填料塔阻力小 ,效率高 ,有利于過程節(jié)能 ,所以對于吸收過程來說 ,以采用填料塔居多 .但在液體流率很低難以充分潤濕填料 ,或塔徑過大 ,使用填料塔不經(jīng)濟(jì)的情況下 ,以采用板式塔為宜 . 填料的選擇 填料的選擇尤為重要，所選填料既要滿足生產(chǎn)工藝的要求 ,又要使設(shè)備投資和操作費用較低但各種填料的結(jié)構(gòu)差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，因此在使用上應(yīng) 根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。 （ 2） 填料的類型與選擇 （一）填料的類型 填料的種類很多，可分為實體填料和網(wǎng)體填料兩大類。整砌填料主要是指各種組合填料，如實體波紋板、波紋網(wǎng)、大尺寸的十字環(huán)等。鮑爾環(huán) 的這種結(jié)構(gòu)提高了環(huán)內(nèi)空間和環(huán)內(nèi)表面的有效利用程度，使氣體阻力降低，液體分布有所改善，因而在實際應(yīng)用中受到重視。 （ d） 鞍型填料：鞍型填料是一種敞開式的、沒有內(nèi)表面的填料，包括弧鞍型和矩鞍型兩種。因絲網(wǎng)材料很薄，填料可以做得很小，所以其比表面積都很大，而且孔隙率大，液體分布均勻，液膜薄，傳質(zhì)效果好，屬于高效填料。由于其結(jié)構(gòu)緊湊，故具有很大的比表面積。 （ c）填料層的壓降 填料 層的壓降是填料的主要性能，填料層的壓降越低，動力消耗越低，操作費用越少。所選填料應(yīng)具有較大的操作彈性，以保證塔內(nèi)氣液負(fù)荷發(fā)生波動時維持穩(wěn)定操作。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大，但是效率低，使用大于 50mm 的填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。 本設(shè)計考慮以上因素，采用了 DN38 聚丙稀所料階梯環(huán)填料， 相關(guān)數(shù)據(jù)如下 公稱直徑DN mm 外徑高厚 d h δ ,mm 比表面積α m2/m3 空隙率 ε % 個數(shù)n m3 堆積密度 ρ p kg/m3 干填料因子φ m1 38 38 19 91 27200 175． 8 依據(jù)所用的吸收劑不同可以采用不同的再生方法，工業(yè)上常用的吸收劑再生方法主要有減壓再生，加熱再生及氣提再生等。 （二）加熱再生 加熱再生也是吸收劑再生最常用的方法。 （三）氣提再生 氣提再生是在再生塔的底部通入惰性氣體，使吸收劑表面溶質(zhì)的分壓降低，使吸收劑得以再生。它的大小與相平衡關(guān)系、吸收劑入塔濃度、溶質(zhì)吸收率等因素有關(guān)。在確定吸收劑用量時還必須考慮填料表面充分潤濕，一般要求在單位塔截面上液體的噴淋量即噴淋密度不小于512 ).( 23 mhm ?？諝獾恼扯葹? ? ?hmkgsPaV /