Aspen吸收塔的设计.doc

SO2吸取塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO2入塔的炉气流量为2400，其中SO2摩尔分率为0.05，规定SO2的吸取率为95%吸取塔为常压操作试设计该填料吸取塔解 （1）设计方案的拟定 用水吸取SO2属于中档溶解度的吸取过程，为提高传质效率，选用逆流吸取过程因用水作为吸取剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂2）填料的选择对于水吸取SO2的过程，操作过程及操作压力较低，工业上一般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，故此选用聚丙烯阶梯环填料3）工艺参数的计算环节1：全局性参数设立计算类型为“Flowsheet”，选择计量单位制，设立输出格式单击“Next”，进入组分输入窗口，假设炉气由空气（AIR）和SO2构成在“Component ID”中依次输入H2O，AIR，SO2环节2：选择物性措施选择NRTL方程环节3：画流程图选用“RadFrac”严格计算模块里面的“ABSBR1”模型，连接好物料线成果如图3-1所示图3-1 水吸取SO2流程图环节4：设立流股信息按题目规定输入进料物料信息初始用水量设定为400kmol/h。

环节5：吸取塔参数的输入在“Blocks|B1|Setup”栏目，输入吸取塔参数吸取塔初始模块参数如表3-1所示其中塔底气相GASIN由第14块板上方进料，相称于第10块板下方Calculation typeEquilibriumNumber of stages13CondenserNoneReboilerNoneValid phasesVapor-LiquidConvergenceStandardFeed stageWATER1GASIN14Pressure(kPa)Stage 1101.325表3-1 吸取塔初始参数至此，在不考虑分离规定的状况下，本流程模拟信息初步设定完毕，运营计算，成果如图3-2所示此时SO2 吸取率为图3-2 初步计算成果环节6：分离规定的设定，塔板数固定期，吸取剂用量的求解运用 “Design Specifications”功能进行计算，在“Blocks|B1|Design Spec”下，建立分离规定“1”在“Blocks|B1|Design Spec|1| Specifications”页面，定义分离目的按题目规定进行设定成果如图3-3所示在“Blocks|B1|Design Spec|1|Components”页面，选定 “SO2”为目的组分；在“Feed/Product Streams”页面，选择“LOUT”为参照物流。

图3-3 Design Spec-1的定义 图3-4 Vary-1的定义在“Blocks|B1|Vary”下，定义变量“1”在“Blocks|B1|Vary|1|Specifications”页面，设定进料流量“Feed rate”为变量，上下限分别为5、1000成果如图3-4所示至此，分离规定已设立完毕，运营计算，成果如图3-5所示当塔板数为13时，要达到95%的吸取率，需用水386.44kmol/h图3-5 吸取剂用量计算成果环节6：吸取塔的优化，吸取剂用量对塔板数敏捷度分析使用“Sensitivity”功能进行分析在“Modle Analysis Tools|Sensitivity”目录，创立一种敏捷度分析文献“S-1”在“S-1|Input|Define”页面，定义因变量“FLOW”，用于记录进塔水流量，成果如图3-6所示图3-6 定义敏捷度分析参数在“S-1|Input|Vary”页面，设立自变量及其变化范畴，这里假设塔板数变化，如图3-7所示在“S-1|Input|Tabulate”页面，设立输出格式设立“FLOW”为输出变量图3-7 设立自变量变化范畴本题为吸取塔，在塔板数变化的同步，塔底气体的进料位置也随之变化。

运用Calculator功能，来实现这一过程在“Flowsheeting Options|Calculator”目录，创立一种计算器文献“C-1”在“C-1|Input|Define”页面，定义2个变量，如图3-8所示其中，“FEED”记录塔底气体进料位置，“NS”记录吸取塔塔板数图3-8 定义计算器变量在“C-1|Input|Calculate”页面，编写塔底气体进料位置的Fortran语言计算语句，如图3-9所示图3-9 编写Fortran计算语句在“C-1|Input|Sequence”页面，定义计算器计算顺序，如图3-10所示在塔B1前计算图3-10 定义计算器顺序至此，吸取塔敏捷度分析计算所需要的信息已经所有设立完毕，运营计算，成果如图3-11、图3-12所示图3-12为运用Aspen内Plot功能，吸取剂用量对塔板数作图成果 图3-11 敏捷度分析计算成果图 图3-12 同塔板数所需吸取剂用量环节7：吸取塔的工艺参数由图3-12可得，当塔板数为不小于10时，随着塔板数的增长，吸取剂用量减少不太明显，因此选择塔板数为10。

在“Blocks|B1|Setup”栏目，将塔板数改为10，塔底气体进料位置为11，隐藏“C-1”和“S-1”，运营计算成果如图3-13所示此时，水用量为399.75kmol/h，7200kg/h图3-13 填料塔最后工艺计算成果（4）填料塔设计一方面进行塔径计算在“Blocks|B1|Pack Sizing”文献夹中，建立一种填料计算文献“1”在“Pack Sizing|1|Specifications”页面，填写填料位置、选用的填料型号、等板高度等信息，如图3-14所示其中填料为塑料阶梯环（PLASTIC CMR），等板高度设定为0.45mKOCH公司的塑料阶梯环，在Aspen Plus7.2数据中有三种尺寸1A，2A，3A由于填料尺寸越小，分离效率越高，但阻力增长，通量减少，填料费用也增多而大尺寸的填料应用于小直径塔中，又会产生液体分布不良及严重的壁流，使塔的分离效率减少因此初始选择2A型号，其湿填料因子为103.36（1/m）运营计算，成果如图3-15所示图3-14 填料塔信息设立图3-15 填料塔计算成果由图3-15可知，填料塔塔径为752mm，最大液相负荷分率0.62，最大负荷因子0.0537m/s，塔压降0.0093bar，平均压降1.73mmHg/m，液体最大表观流速0.0046m/s，比表面积为164㎡/m³。

本例题填料塔初步计算塔径为752mm，此时最大负荷分率为0.62，相对保守，可以用塔径700mm进一步核核算在“Blocks|B1|Pack Rating”文献夹下，建立一种填料核算文献“1”， 在“Pack Rating|1|Specifications”页面，填写填料位置、选用的填料型号、等板高度等信息，如图3-16所示运营计算，成果如图3-17所示图3-16 填料塔核算参数设立图3-17 填料塔核算参数设立由图3-17可知，当填料塔塔径为0.7m，最大液相负荷分率0.716，在0.6~0.8之间，最大负荷因子0.062m/s，塔压降0.0142bar，平均压降2.63mmHg/m，液体最大表观流速0.00535m/s由于一般填料塔的操作空塔气速低于泛点气速，对于一般不易发泡物系，液泛率为60%~80%，因此塔径选择0.7m是合理的。