填料吸收塔课程方案.docx

精品学习资源一 设计任务书<一）设计题目水吸取 SO2 过程填料吸取塔的设计：试设计一座填料吸取塔，用于脱除焙烧炉送出的混合气体 〔 先冷却 >中的 SO2，其余为惰性组分，采纳清水进行吸取；混合气体的处理量 m3/h混合气体 SO2 含量<体积分数） SO2 的回收率不低于18005%97%<二）操作条件<1）操作压力 常压 混合气体的温度 23℃<2）操作温度 20℃<三）设计内容<1）吸取塔的物料衡算；<2）吸取塔的工艺尺寸运算；<3）填料层压降的运算；<4）液体分布器简要设计；<5）吸取塔接管尺寸运算；<6）绘制吸取塔设计条件图；<7）对设计过程的评述和有关问题的争论；二 设计方案简介2.1 方案的确定用水吸取 SO2 属中等溶解度的吸取过程，为提高传质效率，选用逆流吸取流程；因用水作为吸取剂，且 SO2 不作为产品，故采纳纯溶剂；2.2 填料的类型与挑选对于水吸取 SO2 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料；在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料；欢迎下载精品学习资源阶梯环是对鲍尔环的改进；与鲍尔环相比，阶梯环高度削减了一半，并在一端增加了一个锥形翻边；由于高径比削减，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，削减了气体通过填料层的阻力；锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的间隙，同时成为液体沿填料表面流淌的聚集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高；阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种； 2.3 设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计<一）吸取塔的物料衡算； <二）填料塔的工艺尺寸运算；主要包括： 塔径，填料层高度，填料层压降； <三） 设计液体分布器及帮助设备的选型；<四） 绘制有关吸取操作图纸；三 、 工 艺 计 算3.1 基础物性数据3.1.1 液相物性数据3对低浓度吸取过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据；由手册查得， 25℃时水的有关物性数据如下：密度为 ρL=998.2 kg/m粘度为 μL=0.001Pa·s=3.6 kg/〔m ·h>欢迎下载精品学习资源2表面张力为 σL=72.6 × N/m=940896kg/hSO2 在水中的扩散系数为 DL =1.47 ×10-9m2/s=5.291×0-6m2/h欢迎下载精品学习资源<依 Wilke-Chang 运算，查《化学工程基础》）3.1.2 气相物性数据设进塔混合气体温度为 23℃， 混合气体的平均摩尔质量为欢迎下载精品学习资源MVm =ΣyiM i =0.05 ×64.06+0.95混合气体的平均密度为2×9=30.75g/mol欢迎下载精品学习资源ρ Vm=PM/RT=101.325×30.75/< 8.314 ×298.15 ）=1.257kg/ m 3 混合气体的粘度可欢迎下载精品学习资源近似取为空气的粘度，查手册得 25℃空气的粘度为欢迎下载精品学习资源μ V=1.831×0-5Pa.s=0.066kg/〔m.h>欢迎下载精品学习资源2查手册得 SO2 在空气中的扩散系数为欢迎下载精品学习资源2-5DV =1.422 ×10m/s=0.051m / h欢迎下载精品学习资源-5<依 运算，其中 273K时， 1.013 ×10 Pa 时 SO2 在空气中的扩欢迎下载精品学习资源2-5散系数为 1.22 ×10m/s ，查《化学工程基础》）欢迎下载精品学习资源3.1.3 气液相平稳数据由手册查得，常压下 25℃时 SO2 在水中的亨利系数为3E=3.55×10 kPa相平稳常数为3m=E/P=3.55 ×103/101.3=35.04 溶解度系数为欢迎下载精品学习资源×18.02=0.0156H=ρ/EM=998.2/3.55 ×103kmol/kPa m欢迎下载精品学习资源3.1.4 物料衡算〔l>. 进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为 101.3kPa，故：混合气量＝ kmol／ h混合气SO2中量＝ 72.93×0.05 ＝3.65kmol／h＝3.65×64.06=233.82k g／h设混合气中惰性气体为空气，就混合气中空气量＝ ＝69.28kmol／h＝69.28×29＝2021kg／h〔2>．混合气进出塔的摩尔组成<3）混合气进出塔摩尔比组成欢迎下载精品学习资源进 塔 气 相 摩 尔 比 为出塔气相摩尔比为<4）出塔混合气量出塔混合气量 =69.28+3.65 × 0.03=69.3895kmol/h<5）吸取剂 <水）的用量 L该吸取过程属低浓度吸取，平稳关系为直线，最小液气比可按下式运算对于纯溶剂吸取过程，进塔液相组成为 X2=0取操作液气比为kmol/h〔6> 塔底吸取液组成 X1〔7> 操作线方程依操作线方程3.2 填料塔的工艺尺寸的运算3.2.1 塔径的运算采纳 Eckert 通用关联图运算泛点气速； 气相质量流量为 wv=1800×1.257=2262.6 kg/h 液相质量流量可近似按纯水的流量运算，即欢迎下载精品学习资源WL=3063.377×18.02=55202.05kg/h其中：3ρ L =998.2kg/m3ρ V =1.257kg/mg = 9.81 m/s 2 = 1.27 ×108 m/h 2WV = 2262.6kg/hWL = 55202.05kg/hμ L =0.001 Pa·s<1）采纳 Ecekert 通用关联图法运算泛点气速 uF；通用填料塔泛点和压降的通用关联图如下 ：图一填料塔泛点和压降的通用关联图 <引自《化工原理》）欢迎下载精品学习资源图中 u0—— 空塔气速， m /s；φ—— 湿填料因子，简称填料因子， 1 /m； ψ—— 水的密度和液体的密度之比；g—— 重力加速度， m /s2；ρV 、ρL —— 分别为气体和液体的密度， kg /m3； wV、wL—— 分别为气体和液体的质量流量， kg /s；此图适用于乱堆的颗粒形填料，如拉西环、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鲍尔环等，其上仍绘制了整砌拉西环和弦栅填料两种规整填料的泛点曲线；对于其他填料，尚无牢靠的填料因子数据；Eckert 通 用 关 联 图 的 横 坐 标 为欢迎下载精品学习资源查图一查得纵坐标值为欢迎下载精品学习资源填料类型金属鲍尔环金属环矩鞍金属阶梯环塑料鲍尔环塑料阶梯环瓷矩鞍 瓷拉西环表一 散装填料泛点填料因子平均值填料因子， 1/mDN16DN25DN38DN50DN76410—117160——170150135120——160140—55028018414092—260170127—1100550200226—1300832600410—欢迎下载精品学习资源<《化工原理课程设计》附录十一）查得：<2）操作气速由以下公式运算塔径： <《化工原理课程设计》）对于散装填料，其泛点率的体会值为 u/uF=0.5~0.85取 u=0.6uF=0.6 ×0.987=0.58m/s<3）塔径由圆整塔径，取 D=l.1m ；欢迎下载精品学习资源<4）泛点率校核：<5）填料规格校核：<6）液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为 传质单元数 NOG解吸因数为 :气相总传质单元数为 :<2）传质单元高度的运算气相总传质单元高度采纳修正的恩田关联式运算查表二:欢迎下载精品学习资源常见材质的临界表面张力值材质表面张碳瓷玻璃聚丙烯聚氯乙烯钢石蜡力, mN/m56617333407520得 = 33 dyn/cm = 427680 kg/h 2液体质量通量为 :气膜吸取系数由下式运算：气体质量通量为 :气体质量通量 :液膜吸取系数由下式运算 :查表三:常见填料塔的外形系数欢迎下载精品学习资源填料类型球形棒形拉西环弧鞍开孔环Ψ值0.720.7511.191.45本设计填料类型为开孔环 所以 Ψ=1.47, 就又因u/u F=55.21﹪＞ 50﹪ 需要按下式进行校正，即可得：就由<3）填料层高度的运算欢迎下载精品学习资源由依据设计体会，填料层的设计高度一般为Z′＝ 〔1.2~1.5> Z 〔4-19>式中 Z′——设计时的填料高度， m； Z ——工艺运算得到的填料层高度， m；得:= 1.25 × 6.69=8.36 m设计取填料层高度为查：表四散装填料分段高度举荐值填料类型 h/ D Hmax/m拉西环 2.5 ≤4矩鞍 5～8 ≤6鲍尔环 5～10 ≤6阶梯环 8～15 ≤6环矩鞍 5～15 ≤6对于阶梯环填料， ，取 ，就 h=8×1100=8800 mm。