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化工原理課程之二氧化硫吸收設計-文庫吧資料

2025-06-28 18:16本頁面
  

【正文】 噴淋密度 min2????經(jīng)以上校核可知,填料塔直徑選用 120D合理。根據(jù)公式 m=E/p;A= mGL;所以 ELpA?;第3章 吸收塔的工藝計算 基礎物性數(shù)據(jù) 液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程,溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取水的物性數(shù)據(jù)。若吸收因子較小,則過程推動力減小,塔必然很高。操作溫度選擇本任務中已經(jīng)給出操作溫度是20℃ 吸收因子和解吸因子選擇吸收因子和解吸因子是一個關聯(lián)了氣體處理量,吸收劑用量以及氣液平衡常數(shù)的綜合過程參數(shù)。這些條件的選擇應充分考慮前后工序的工藝參數(shù),從整個過程的安全性、可靠性、經(jīng)濟性出發(fā),利用過程的模擬計算,經(jīng)過多方案對比優(yōu)化得出過程參數(shù)。在本設計操作中,規(guī)定吸收二氧化硫后的水,經(jīng)富液泵送入再生塔頂,用燃料氣進行氣提解吸操作,解吸后的水經(jīng)貧油泵,送回吸收塔,循環(huán)使用,氣提氣則進入燃料處理系統(tǒng) [9]。其主要性能參數(shù)為:比表面積 ?= 2孔隙率 ?=形狀修正系數(shù) ?=填料因子 ?=170m 1?A= 吸收劑再生方法的選擇使溶解于液相中的氣體釋放出來的操作稱為解吸。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度,而且使填料表面由線接觸為主變成以點接觸為主,這樣不但增加了填料間的空隙,同時成為液體沿填料表面流動的匯集分散點,可以促進液膜的表面更新,有利于傳質效率的提高。 階梯環(huán)是對鮑爾環(huán)的改進。(5)填料的材質 工業(yè)上,填料的材質分為陶瓷、金屬和塑料三大類,不同的材質適應于不同的操作條件 [9]。(3)堆積密度小 堆積密度ρ是指單位體積填料的質量,在機械強度允許的條件下,填料壁要盡量減薄,以減小填料的堆積密度,從而既可降低成本又可增加空隙率。在選擇塔填料時應考慮如下幾個問題:(1)比表面積要大 比表面積a是指單位體積的填料層所具有的表面積,大的比表面積和良好的潤濕性能有利于傳質速率的提高。本設計過程采用填料塔作為吸收設備 [8]。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。一般而言,吸收用塔設備與精餾過程所需要的塔設備具有相同的原則要求,即用較小直徑的塔設備完成規(guī)定的處理量,塔板或填料層阻力要小,具有良好的傳質性能,具有合適的操作彈性,結構簡單,造價低,易于制造、安裝、操作和維修等。因用水作為吸收劑,且二氧化硫不作為產(chǎn)品,故采用純溶劑 [7] 吸收塔設備對于吸收過程,塔設備有多種,如何選擇合適的類型是進行工業(yè)設計的首要工作。實際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、液相作并聯(lián)的混合流程。此種操作因塔內需要留較大空間,輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加,使設備投資加大。應予指出,吸收劑部分再循環(huán)操作較逆流操作的平均推動力要低,且需要設置循環(huán)泵,操作費用增加。通常用于以下情況:當吸收劑用量較小,為提高塔的液體噴淋密度;對于非等溫吸收過程,為控制塔內的溫升,需取出一部分熱量。并流操作通常用于以下情況:當吸收過程的平衡曲線較平坦時,流向對推動力影響不大;易溶氣體的吸收或處理的氣體不需要吸收很完全;吸收劑用量特別大,逆流操作易引起液泛。 (2)并流操作 氣液兩相均從塔頂流向塔底,此即并流操作。逆流操作的特點是,傳質平均推動力大,傳質速率快,分離效率高,吸收劑利用率高。 吸收裝置的流程主要有以下幾種。 (4) 等溫吸收與非等溫吸收: 氣體溶質溶解于液體時,常由于溶解熱或化學反應熱,而產(chǎn)生熱效應,熱效應使液相的溫度逐漸升高,這種吸收稱為非等溫吸收。 (3) 低濃度吸收與高濃度吸收: 在吸收過程中,若溶質在氣液兩相中的摩爾分率均較低(),這種吸收稱為低濃度吸收;反之,則稱為高濃度吸收。 (2) 物理吸收與化學吸收: 在吸收過程中,如果溶質與溶劑之間不發(fā)生顯著的化學反應,可以把吸收過程看成是氣體溶質單純地溶解于液相溶劑的物理過程,則稱為物理吸收。若混合氣體中只有一個組分進入液相,其余組分不溶(或微溶)于吸收劑,這種吸收過程稱為單組分吸收。 吸收流程的選擇 氣體吸收過程分類氣體吸收過程通常按以下方法分類。應從滿足工藝要求出發(fā),對可供選擇的吸收劑做全面的評價,作出科學、經(jīng)濟、合理的選擇。 (6) 其它 所選用的吸收劑應盡可能無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點低、價廉易得,且化學性質穩(wěn)定、經(jīng)濟安全 [1]。(5)易再生 當富液不作為產(chǎn)品時,吸收劑要易再生,以降低操作費用。故在操作溫度下,吸收劑的蒸汽壓要低,以減少吸收劑的損失量。 (2) 選擇性好 吸收劑應對溶質組分有較大的溶解度,而對混合氣體中的其它組分溶解度甚微,否則不能實現(xiàn)有效的分離。第2章 設計方案 吸收操作的好壞在很大程度上取決于吸收劑的性質。這些有害物質如果不除,將造成環(huán)境污染。(3) 回收有用物質 工藝尾氣中含有一些有價值的物質,通過吸收可以為這些物質找到新的用途,做到物盡其用。 (1) 制備液體產(chǎn)品 如用水吸收HCL制備鹽酸,用水吸收甲醛蒸汽制福爾馬林溶液等,都是吸收操作。近年來,隨著高效新型填料和其他性能內件的開發(fā),以及人們對填料流體力學,放大效應及傳質機理的深入研究,使填料塔技術得到了迅速發(fā)展 [4]。對于熱敏性及容易發(fā)泡的物料,更顯出其優(yōu)越性。 近年來,工程界對填料塔進行了大量的研究工作,主要集中在以下幾個方面:(1) 開發(fā)多種形式、規(guī)格和材質的高效、低壓降、大流量的填料;(2) 與不同填料相匹配的塔內件結構;(3) 填料層中液體的流動及分布規(guī)律;(4) 蒸餾過程的模擬。規(guī)整填料在工業(yè)裝置大型化和要求高分離效率的情況下,倍受重視,已成為塔填料的重要品種。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80年代后開發(fā)的新型填料如QH—1型扁環(huán)填料、八四內弧環(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,為先進的填料塔設計提供了基礎。填料是填料塔的核心,它提供了塔內氣液兩相的接觸面,填料與塔的結構決定了塔的性能。后來隨著石油、酸堿、肥料、石油化工等工業(yè)的飛速發(fā)展,人們對填料塔的實踐和認識才進一步不斷加深,制造了多種形式的填料;對填料塔的壓降和泛點得出了較為可靠的關聯(lián)式,為設計和操作提供了依據(jù) [3]。 填料塔的歷史較久,早在19世紀中期已開始用于生產(chǎn),到20世紀初,人們以碎石、短管段等為填料用來蒸餾原油,改進了原來的釜式蒸餾技術,促進了石油工業(yè)的發(fā)展。2 吸收設備的發(fā)展 吸收操作主要在填料塔和板式塔中進行,幾種常用的吸收塔有填料塔、湍球塔、板式塔等。在塔內液體沿填料表面下流,形成一層薄膜,氣體沿填料空隙上升,在填料表面的液層與氣體的界面上進行傳質過程 [2]。板式塔屬于逐級接觸型的氣液傳質設備,它是在塔體內按照一定距離設置許多塔盤,氣體以鼓泡或噴射的方式穿過塔盤上的液層。圖中虛線右側為解吸部分,在解收塔中,粗苯由液相釋放出來,并為水蒸汽帶出,經(jīng)冷凝分層后即可獲得粗苯產(chǎn)品,解吸出粗苯的洗油(也稱為貧油)經(jīng)冷卻后再送回吸收塔循環(huán)使用。圖片22所示為洗油脫除煤氣中粗苯的流程簡圖。在工業(yè)生產(chǎn)中,除以制取溶液產(chǎn)品為目的的吸收(如用水吸收HCl氣制取鹽酸等)之外,大都要將吸收液進行解吸,以便得到純凈的溶質或使吸收劑再生后循環(huán)使用。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,吸收劑以塔頂加入自上向下流動,與從下向上流動的氣體接觸,吸收了吸收質的液體從塔底排出,凈化后的氣體從塔頂排出。吸收就是吸收質從氣相轉入液相的過程 [1]。而不溶或微溶的組分稱為載體或惰性氣體,以B表示;吸收所用的溶劑稱為吸收劑,以S表示;經(jīng)吸收后得到的溶液稱為吸收液。工業(yè)吸收操作是在吸收塔內進行的。1吸收技術概況利用混合氣體中各組分在同一種溶劑(吸收劑)中溶解度的不同分離氣體混合物的單元操作稱為吸收。因該吸收塔液相負荷較大,而氣相負荷相對較低,故選用槽式液體分布器。因塑料階梯環(huán)的綜合性能較好,所以選用DN8聚丙烯階梯環(huán)填料。用水吸收 屬中等溶解度的吸收過程,為提高傳質效率,選用逆流吸收流程。本設計任務是用20℃清水洗收錄其中的 2SO。在化工生產(chǎn)過程中,原料氣的凈化,氣體產(chǎn)品的精制,治理有害氣體,保護環(huán)境等方面都廣泛應用到氣體吸收過程。2 吸收設備的發(fā)展 ............................................................................6 .....................................................................7第2章 設計方案 ..................................................................................7 ...............................................................................7 吸收流程的選擇 .............................................................................8 氣體吸收過程分類 .......................................................................8 .........................................................................9 .....................................................................9 吸收塔設備 .............................................................................9 填料的選擇 ............................................................................10 吸收劑再生方法的選擇 ....................................................
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