【正文】 ：? L=SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為： DL= 105cm2/s= 106m2/h 氣相物性數(shù)據(jù) 混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為： Mvm=∑ yiMi= + 29=混合氣體的平均密度為： ρ vm= PMvmRT = 293 ≈ 混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得 25oC 空氣的黏度為： μ v= 105pa ［ 11］ 由手冊(cè)查得， 25oC 時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下： 密度為：ρ L=黏度 ： μ L= 103pa設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)靈活掌握，根據(jù)技術(shù)經(jīng)濟(jì)統(tǒng)一的原則來(lái)選擇填料的規(guī)格。選用時(shí)應(yīng)從分離要求、通量要求、場(chǎng)地條件、物料性質(zhì)及設(shè)備投資、操作費(fèi)用等方面綜合考慮，使所選填料既能滿足技術(shù)要求，又 具有經(jīng)濟(jì)合理性。因此，對(duì)塔徑與填料尺寸的比值要有一規(guī)定，一般塔徑與填料公稱直徑的比值 D/d應(yīng)大于 8。同類填料，尺寸越小，分離效率越高，但阻力增加，通量減少，填料費(fèi)用也增加很多。 ［ 10］ 五、 填料規(guī)格的選擇 填料規(guī)格是指填料的公稱尺寸或比表面積 。 容易處理，堆積密度高，水分含量低，低塵，無(wú)毒性。 填料 在加工過(guò)程中必須保持其原有結(jié)構(gòu)，并保持惰性、不溶性、熱穩(wěn)定性、不揮發(fā)性、無(wú)催化活性和低的吸附性。 波紋填料按結(jié)構(gòu)可分為網(wǎng)波紋填料和板波紋填料兩大類，其材質(zhì)又有金屬、塑料和陶瓷等之分。各盤(pán)填料垂直裝于塔內(nèi)，相鄰的兩盤(pán)填料間交錯(cuò) 90176。 和 45176。 格柵填料的比表面積較低，主要用于要求壓降小、負(fù)荷大及防堵等場(chǎng)合。 工業(yè)上應(yīng)用最早的格柵填料為木格柵填料。規(guī)整填料種類很多，根據(jù)其幾何結(jié)構(gòu)可分為 格柵 填料、波紋填料、脈沖填料等。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(guò)床層的阻力，也使液體向下流動(dòng)時(shí)的徑向擴(kuò)散系數(shù)減小。環(huán)矩鞍填料將環(huán)形填料和鞍形填料兩者的優(yōu)點(diǎn)集于一體，其綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)和階梯環(huán)，在散裝填料中應(yīng)用較多。階梯環(huán)的綜合性能優(yōu)于鮑爾環(huán)，成為目前所使用的環(huán)形填料中最為優(yōu)良的一種。由于高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過(guò)填 料層的阻力。鮑爾環(huán)是一種應(yīng)用較廣的填料。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開(kāi)孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 11 的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上已較少應(yīng)用。散裝填料根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，又可分為環(huán)形填料、鞍形填料、環(huán)鞍形填料及球形填料等。 填料的類型 填料有以下幾種：根據(jù)裝填方式的不同，可分為散裝填料和規(guī)整填料。其次還有分子篩、硅膠、活性鋁、聚合物吸 收 劑和生物吸 收 劑等等 。 吸 收 劑也稱吸 附 劑 .這種物質(zhì)可使活性成分 收 著在其顆粒表面 ,使液態(tài)微量化合物添加劑變?yōu)楣虘B(tài)化合物 ,有利于實(shí)施均勻混合 .其特性是吸 收 性強(qiáng) ,化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定 .. e m8 `( X( B39。有 4A0 孔徑的 4A0 沸石可吸 收 甲烷、乙烷，而不吸 收 三個(gè)碳以上的正烷烴。 I [M2(Ⅰ )M(Ⅱ )] `! p m% z5 t7 h u( ? X 式中 M2(Ⅰ )和 M(Ⅱ )分別為為一價(jià)和二價(jià)金屬離子，多半是鈉和鈣， n 稱為沸石的硅鋁比，硅主要來(lái)自于硅酸鈉和硅膠，鋁則來(lái)自于鋁酸鈉和 Al(HO)3 等，它們與氫氧化鈉水溶液反應(yīng)制得的膠體物，經(jīng)干燥后便成沸石，一般n=2~10,m=0~9。 g: `. ` 又稱合成沸石或分子篩，其化學(xué)組成通式為： / D。因而它用途遍及水處理、脫色、氣體吸 收 等各個(gè)方面。氣體活化法是把活性炭原料在非活性氣氛中加熱，通常在 700℃ 以下除去揮發(fā)組分以后，通入水蒸氣、二氧化碳、煙道氣、空氣等，并在 700~1200℃ 溫度范圍內(nèi)進(jìn)行反應(yīng)使其活化?；罨椒煞譃閮纱箢?，即藥劑活化法和氣體活化法。在一定操作條件下，它的干燥深度可達(dá)露點(diǎn) ７０ ℃ 以下。由于它的毛細(xì)孔通道表面具有較高的活性，故又稱活性氧化鋁。 A X。粗孔硅膠在相對(duì)濕度飽和的條件下，吸 收 量可達(dá)吸 收 劑 重量的８０％以上，而在低濕度條件下，吸 收 量大大低于細(xì)孔硅膠。它是用硫酸處理硅酸鈉的水溶液，生成凝膠，并將其水洗除去硫酸鈉后經(jīng)干燥，便得到玻璃狀的硅膠，它主要用于干燥、氣體混合物及石油組分的分離等。 M. damp。氣體吸 收 分離成功與否，極大程度上依賴于吸 收 劑的性能，因此選擇吸 收 劑是確定吸 收 操作的首要問(wèn)題。 (5) 其它 所選用的吸收劑應(yīng)盡可能無(wú)毒性、無(wú)腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、價(jià)廉易得，且化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。故在操作溫度 下，吸收劑的蒸汽壓要低，即揮發(fā)度要小，以減少吸收劑的損失量。 (2) 選擇性 吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)組分有較大的溶解度，而對(duì)混合氣體中的其它組分溶解度甚微，否則不能實(shí)現(xiàn)有效的分離。選擇吸收劑應(yīng)注意以下幾點(diǎn)。 工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 8 二、 吸收劑的選擇 選擇的依據(jù) 吸收是氣體溶質(zhì)在吸收劑中溶解的過(guò)程。 吸收操作的選擇 塔內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)方式可以逆流也可并流。若吸收過(guò)程的熱效應(yīng)很小，或雖然熱效應(yīng)較大，但吸收設(shè)備的散熱效果很好，能及時(shí)移出吸收過(guò)程 所產(chǎn)生的熱量，此時(shí)液相的溫度變化并不顯著，這種吸收稱為等溫吸收 。對(duì)于低濃度吸收過(guò)程，由于氣相中溶質(zhì)濃度較低，傳遞到液相中的溶質(zhì)量相對(duì)于氣、液相流率也較小，因 此流經(jīng)吸收塔的氣、液相流率均可視為常數(shù)。相反，如果在吸收過(guò)程中氣體溶質(zhì)與溶劑 (或其中的活潑組分 )發(fā)生顯著的化學(xué)反應(yīng)，則稱為化學(xué)吸收。反之，若在吸收過(guò)程中，混合氣中進(jìn)入液相的氣體溶質(zhì)不止一個(gè)，這樣的吸收稱為 多組分吸收。 (1) 單組分吸收與多組分吸收 吸收過(guò)程按被吸收組分?jǐn)?shù)目的不同，可分為單組分吸收和多組分吸收。 工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 6 第 二 章 用清水吸收爐氣中的二氧化硫 任務(wù)及操作條件 1. 操作方式：連續(xù)操作； 2. 生產(chǎn)能力：處理氣量： 2604 3/mh； 3. 操作溫度： 25℃； 4. 操作壓力：常壓 ； 5. 進(jìn)塔混合氣含量；二氧化硫的體積分?jǐn)?shù)為 ％；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％； 吸收工藝流程的確定 采用常規(guī)逆流操作流程．流程如下。 ○ 5 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度和耐腐蝕能力。 ○ 3 操作范圍寬，運(yùn)行穩(wěn)定。 ［ 5］ 工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 5 圖 1 吸收塔示意圖 工業(yè)吸收塔應(yīng)具備以下基本要求 ： ［ 6］ ○ 1 塔內(nèi)氣體與液體應(yīng)有足夠的接觸面積和接觸時(shí)間。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。屬大型薄壁容器。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(xiāo)。吸收塔是火電廠濕法脫硫(FGD ) 的核心設(shè)備。所以，吸收操作在環(huán)境保護(hù)中是常用的 方法之一。 ○ 4 環(huán)境保護(hù)，綜合利用。 ○ 3 制備氣體的溶液作為產(chǎn)品。 ○ 2 回收混合氣體中的有用組分?；どa(chǎn)中，常遇到混合氣體中含有對(duì)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。歸納起來(lái)主要用于以下幾個(gè)方面。根據(jù)氣、液兩相的流動(dòng)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。 ［ 2］ 吸收 操作原理 氣體吸收是典型的化工單元操作過(guò)程。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。 填料塔應(yīng)用的另一個(gè)新領(lǐng)域是空氣分離裝置。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(duì)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 )。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(guò)程 (如氣體的吸收、冷卻等 )，但在高壓精餾塔中應(yīng)用時(shí)要特別謹(jǐn)慎。 填料塔結(jié)構(gòu)示意圖 工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 3 （ 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(kāi)發(fā)和應(yīng)用，填料塔的優(yōu)點(diǎn)更顯突出，應(yīng)用范圍日益擴(kuò)大。 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(diǎn)。因此，當(dāng)填料層較高 時(shí)，需要進(jìn)行分段，中間設(shè)置再分布裝置。 當(dāng)液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，有逐漸向塔壁集中的趨勢(shì)，使得塔壁 收 近的液流量逐漸增大，這種現(xiàn)象稱為壁流。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(guò)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)。填料的上方安 裝填料壓板，以防被上升氣流吹動(dòng)。 關(guān)鍵詞：吸收 — 二氧化硫 — 填料塔 — 逆流 工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 2 第 一 章 前言 填料塔的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用 （ 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 。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(guò)床層的阻力，也使液體向下流動(dòng)時(shí)的徑向擴(kuò)散系數(shù)減小。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。 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。對(duì)于氣體的吸收應(yīng)該采用氣液傳質(zhì)設(shè)備的 填料塔，因?yàn)樗哂休^高的比表面積。為了強(qiáng)化生產(chǎn)，提高氣流速度，使在乳化狀態(tài)下操作時(shí)，稱乳化填料塔或乳化塔(emulsifyingtower)。結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，檢修較方便。例如應(yīng)用于氣體吸收時(shí)，液體由塔的上部通過(guò)分布器進(jìn)入，沿填料表面下降。 填料塔是 塔設(shè)備 的一種。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(dòng)與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。 吸收塔是實(shí)現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 1 填料吸收塔課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 專 業(yè) 化 學(xué) 制 藥 班 級(jí) 制藥 112 姓 名 陳珊 班 級(jí) 學(xué) 號(hào) 1132104204 指 導(dǎo) 老 師 劉 郁 日 期 20210410 成 績(jī) Xuzhou College of Industrial Technology 工單元過(guò)程課程設(shè)計(jì) 填料吸收塔工藝設(shè)計(jì) 2 目 錄摘要 ................................................................................................................................. 1 第一章 前言 .................................................................................................................... 2 填料塔的結(jié)構(gòu)原理及其應(yīng)用 .............................................................................................................. 2 （ 1）結(jié)構(gòu)原理 ................................................................................................... 2 （ 2）填料塔的應(yīng)用 ............................................................................................ 3 吸收操作原理 ........................................................................................................................................ 3 吸收技術(shù)的應(yīng)用 ..................................................................................