【正文】 ，塔內(nèi)持液量小，填料易用耐腐蝕材料制造，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，分離效率高等優(yōu)點(diǎn)， 使得其在某些處理量大要求壓降小的分離過(guò)程中得到了廣泛的應(yīng)用并作為主要設(shè)備之一，越來(lái)越受到青睞。對(duì)于氣體的吸收應(yīng)該采用氣液傳質(zhì)設(shè)備填料塔，因?yàn)樗哂休^高的比表面積。在此吸收過(guò)程中，操作溫度及操作壓力較低，選用塑料散裝填料。梁型支承板的性能優(yōu)良，有利于氣液傳質(zhì)，因此選用梁型支承板。關(guān)鍵詞:吸收 2SO 填料塔 逆流 第1章 緒論1吸收是分離氣體混合物最常見(jiàn)的單元操作之一。在吸收操作中，通常將混合氣體中能夠溶解于溶劑中的組分稱為溶質(zhì)或吸收質(zhì)，以A表示。 被吸收后排出吸收塔的氣體稱為吸收尾氣。吸收過(guò)程通常在吸收塔中進(jìn)行。吸收塔操作示意圖如圖片21所示。解吸也稱為脫吸，它是使溶質(zhì)從吸收液中釋放出來(lái)的過(guò)程，解吸通常在解吸塔中進(jìn)行。圖中虛線左側(cè)為吸收部分，在吸收塔中，苯系化合物蒸汽溶解于洗油中，吸收了粗苯的洗油(又稱富油)由吸收塔底排出，被吸收后的煤氣由吸收塔頂排出。吸收塔設(shè)備是氣液接觸的傳質(zhì)設(shè)備，一般可分為逐級(jí)接觸型和微分接觸型兩類。填料塔屬于微分接觸型氣液傳質(zhì)設(shè)備，它是在塔體內(nèi)裝有一定數(shù)量的填料，填料的作用是提供氣液間的傳質(zhì)面積。1其中填料塔的應(yīng)用較為廣泛。但由于當(dāng)時(shí)對(duì)填料兩相的流動(dòng)研究很少，塔的優(yōu)越性未能全部發(fā)揮，故不久就為泡罩塔所取代。 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。填料必須具備較大的比表面，有較高的空隙率、良好的潤(rùn)濕性、耐腐蝕、一定的機(jī)械強(qiáng)度、密度小、價(jià)格低廉等。塔填料的研究與應(yīng)用已獲得長(zhǎng)足的發(fā)展，鮑爾環(huán)、階梯環(huán)、萊佛厄派克環(huán)、金屬環(huán)矩鞍等的出現(xiàn)標(biāo)志著散裝填料朝高通量、高效率、低阻力方向發(fā)展有新的突破。其中金屬與塑料波紋板造價(jià)適中，抗污力強(qiáng)，操作性能好，并易于工業(yè)應(yīng)用，可作為通用填料使用；柵格填料對(duì)液體負(fù)荷和允許壓降要求苛刻的過(guò)程十分有利，并具有自凈機(jī)能，即使應(yīng)用在污垢系統(tǒng)也能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)；脈沖填料獨(dú)特的結(jié)構(gòu)使之在大流量、大塔徑下也不會(huì)發(fā)生偏流，極易工業(yè)放大，從發(fā)展上看很有希望。 填料塔的基本特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，壓力降小，傳質(zhì)效率高，便于采用耐腐蝕材料制造等。過(guò)去，～ 以下的塔徑。氣體吸收在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用大致有以下幾種。(2) 凈化氣體或精制氣體 如用水脫除合成氨原料中的CO2，用丙酮脫除石油裂解氣中的乙炔等，其目的是出去氣體中的有害成分，便于氣體在工序中能順利進(jìn)行。(4) 保護(hù)環(huán)境 在排放到大氣的工藝尾氣中可能含有對(duì)人或其他生物有害的物質(zhì)，比如硫的化合物、氨的化合物等。通過(guò)吸收，可以在排放前除去這些有害物，做到達(dá)標(biāo)排放 [1]。選擇吸收劑時(shí)在，主要考慮以下幾點(diǎn)：(1) 溶解度大 吸收劑對(duì)溶質(zhì)組分的溶解度越大，則傳質(zhì)推動(dòng)力越大，吸收速率越快，且吸收劑的耗用量越少，操作費(fèi)用較低。 (3) 揮發(fā)性好 在吸收過(guò)程中，吸收尾氣往往為吸收劑蒸汽所飽和。 (4) 粘度低 吸收劑在操作溫度下的粘度越低，其在塔內(nèi)的流動(dòng)阻力越小，擴(kuò)散系數(shù)越大，這有助于傳質(zhì)速率的提高。要求溶解度對(duì)溫度的變化比較敏感，即不僅在低溫下溶解度要大，平衡分壓要?。欢译S著溫度升高，溶解度應(yīng)迅速下降，平衡分壓應(yīng)迅速上升，則被吸收的氣體解吸，吸收劑再生方便。在實(shí)際生產(chǎn)中滿足所有要求的吸收劑是不存在的。綜上所述，考慮吸收劑的選用標(biāo)準(zhǔn)，在二氧化硫的吸收過(guò)程中，采用清水為吸收劑。 (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。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。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。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)。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 [6]。 （1）逆流操作 氣相自塔底進(jìn)入塔頂排出，液相自塔頂進(jìn)入塔底排出，此即逆流操作。工業(yè)生產(chǎn)中多采用逆流操作。并流操作的特點(diǎn)是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。 （3）吸收劑部分再循環(huán)操作 在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排出液體的一部分冷卻后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔內(nèi)，即為部分再循環(huán)操作。該流程特別適宜于相平蘅常數(shù)m植很小的情況，通過(guò)吸收液的部分再循環(huán)，提高吸收劑的使用效率。（4）多塔串聯(lián)操作 若設(shè)計(jì)的填料層高度過(guò)大，或由于所處理物料等原因需要經(jīng)常清理調(diào)料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個(gè)串聯(lián)的塔內(nèi)，每個(gè)吸收塔通過(guò)的吸收劑和氣體量都相等，即為多塔串聯(lián)操作。（5）串聯(lián)—并聯(lián)混合操作 若吸收過(guò)程處理的液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔內(nèi)的噴淋密度過(guò)大，操作氣速勢(shì)必很?。ǚ駝t易引起塔的液泛），塔的生產(chǎn)能力很低。用水吸收二氧化硫?qū)僦械热芙舛鹊奈者^(guò)程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。而進(jìn)行這一項(xiàng)工作則主要對(duì)吸收過(guò)程進(jìn)行充分的研究后，并經(jīng)過(guò)多方案對(duì)比方能得到較滿意的結(jié)果。但作為吸收過(guò)程，一般具有操作液氣比大的特點(diǎn)，因而更適用于填料塔。但在液體流率很低難以充分潤(rùn)濕填料，或塔徑過(guò)大，使用填料不很經(jīng)濟(jì)的情況下，以采用板式塔為宜。 填料的選擇塔填料是填料塔中氣液接觸的基本構(gòu)件，其性能的優(yōu)劣是決定填料塔操作性能的主要因素，因此，塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)的重要環(huán)節(jié)。（2）空隙率大 空隙率ε是指單位體積的填料所具有的空隙體積，填料的空隙率大，氣液通過(guò)的能力大，氣體流動(dòng)的阻力小。（4）填料的幾何形狀 填料的幾何形狀對(duì)填料的流體力學(xué)和傳質(zhì)性能有著重要的影響。該流程的操作壓力及溫度較低，工業(yè)上通常選用塑料散裝填料，在塑料散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用DN38聚丙烯階梯環(huán)填料。與鮑爾環(huán)相比，階梯環(huán)高度減少了一半，并在一端增加了一個(gè)錐形翻邊。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。其操作方法通常是使富液與惰性氣體或蒸汽逆流接觸，富液自解吸塔頂引入，在其下流過(guò)程中與來(lái)自塔底的惰性氣體或蒸汽相遇，吸收質(zhì)逐漸從溶液中釋放出來(lái)，在塔頂?shù)玫轿召|(zhì)與惰性氣體或蒸汽的混合物，在塔底得到較純凈的吸收劑。 操作參數(shù)的選擇吸收過(guò)程的操作參數(shù)主要包括吸收（或再生）壓力、吸收（或再生）溫度以及吸收因子（或解吸因子）。操作壓力選擇本任務(wù)中已經(jīng)給出是常壓操作，所以不需要再對(duì)其進(jìn)行考慮。吸收因子和解吸因子的取值大小對(duì)過(guò)程的經(jīng)濟(jì)性影響很大，選用大的吸收因子，則過(guò)程的設(shè)備費(fèi)用降低而吸收劑用量或循環(huán)量加大，操作費(fèi)用升高。在設(shè)計(jì)上，兩者的數(shù)值應(yīng)該以過(guò)程的總費(fèi)用最低為目標(biāo)函數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)后確定 [10]。由手冊(cè)查得，20℃時(shí)水的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度 3/??黏度 )/(???表面張力為 2/940867kgcdynL??SO2在水中的擴(kuò)散系數(shù)為 hmscDL /. 265????? 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 ?????混合氣體的密度為31..?混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查手冊(cè)得20℃空氣的黏度為 )/( hkgsPa??????查手冊(cè)得SO2在空氣中的擴(kuò)散系數(shù)為由手冊(cè)查得，常壓下20℃時(shí)SO2在水中的亨利系數(shù)為 kPaE3105.??相平衡常數(shù)為 ?溶解度系數(shù)為 ??33/..9mkPaolEMLHs ????mcD/39./0. 22進(jìn)塔氣相摩爾比為 0526..11???yY出塔氣相摩爾比 ????..12?A?進(jìn)塔惰性氣相流量 ????最小液氣比 min./.0L??????液氣比 4..???G所以 49..84736./Lkolh?由 ????2121XY? 得 ??X 塔徑的計(jì)算采用Eckert關(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速氣相質(zhì)量流量為 ????液相質(zhì)量流量為 6..Eckert關(guān)聯(lián)圖得橫坐標(biāo)為 ??????????????????????????????查 圖 得差 表 得取由40/??圓整塔徑，取 m?： 240/(0~???為 經(jīng) 驗(yàn) 值 ， 所 以 在 允 許 范 圍 內(nèi) ）：??：填料表面的潤(rùn)濕狀況是傳質(zhì)的基礎(chǔ)，為保持良好的傳質(zhì)性能，每種填料應(yīng)維持一定的液體潤(rùn)濕速率（或噴淋密度）。 填料層高度的計(jì)算 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算*???脫吸因數(shù) ??LVS氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG????????????SYS21ln1 ??????氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算： ???????? ???????????????????????? tLLttLLc aUgaaUatw ????又2/68/3hkgmdynC??液體質(zhì)量通量 ??./0LU??? . ?? ??????????? ?? ???????????????????? ?氣膜吸收系數(shù) ?????????????RTDaaUk ??又氣體質(zhì)量通量 ????? ????????????????????????液膜吸收系數(shù) 2/31/21/3 1/32/31/2867.. .5/.6198509LLLWLUgk mhaD??? ????? ????????? ????? ???????????????由 1.?wG 查表54 得 45.則 ? ??1. ????4.??8.%Fu?由 akuakGFG???????????????39。 ??2..????則 aHkaKLG39。1?? ?????由 ??aPKVGYOG ???由 ???得 39。.6Z查表516，對(duì)于階梯環(huán)填料，建議分段高度得條件為 max8~15,6hD?取9hD?，則 1208m??計(jì)算得填料層高度為 56，故不需分段。塔的上部空間高度是為使隨氣流攜帶的液滴能夠從氣相中分離出來(lái)而留取的高度，可取1.2m（包括除沫器高度）。 . 液體分布器計(jì)算液體分布器可分為初始分布器和再分布器，初始分布器設(shè)置于填料塔內(nèi)，用于將塔頂液體均勻的分布在填料表面上，初始分布器的好壞對(duì)填料塔效率影響很大，分布器的設(shè)計(jì)不當(dāng)，液體預(yù)分布不均，填料層的有效濕面積減小而偏流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象增加，即