1、1化工原理課程設計報告設計任務書（一）設計題目試設計一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的SO2,混合 氣體的處理為2500m3/h，其中SO2（體積分數）8%。要求塔 板排放氣體中含SQ低于0.4%，采用清水進行吸收。（二）操作條件常壓，20C（三）填料類型選用塑料鮑爾環、陶瓷拉西環填料規格自選（四）設計內容1、吸收塔的物料衡算2、吸收塔的工藝尺寸計算3、填料層壓降的計算4、吸收塔接管尺寸的計算5、繪制吸收塔的結構圖6、對設計過程的評述和有關問題的討論27、參考文獻8附表目錄一、概述.4二、計算過程.-41. 操作條件的確定.-41.1 吸收劑的選擇 . .41.2 裝置流程的確定 . .41

2、.3 填料的類型與選擇 . 41.4 操作溫度與壓力的確定 .-42. 有關的工藝計算.52.1 基礎物性數據. 52.2 物料衡算 .62.3 填料塔的工藝尺寸的計算 .62.4 填料層降壓計算 .112.5 吸收塔接管尺寸的計算 . .122.6 附屬設備.12三、評價. .13四、.參考文獻.13五、附表概述143填料塔不但結構簡單，且流體通過填料層的壓降較小，易于用 耐腐蝕材料制造，所以它特別適用于處理量小，有腐蝕性的物 料及要求壓降小的場合。液體自塔頂經液體分布器噴灑于填料 頂部，并在填料的表面呈膜狀流下，氣體從塔底的氣體口送入， 流過填料的空隙，在填料層中與液體逆流接觸進行傳質。因

3、氣 液兩相組成沿塔高連續變化，所以填料塔屬連續接觸式的氣液 傳質設備。二、設計方案的確定（一）操作條件的確定1.1吸收劑的選擇因為用水作吸收劑，同時SO2不作為產品，故采用純溶劑。1.2裝置流程的確定用水吸收SO2屬于中等溶解度的吸收過程， 故為提高傳 質效率，選擇用逆流吸收流程。1.3填料的類型與選擇用不吸收SO2的過程，操作溫度低，但操作壓力高，因 為工業上通常選用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑 料鮑爾環填料的綜合性能較好。鮑爾環填料是對拉西環的改進，鮑爾環由于環壁開孔，大大提高了環內空間及環內 表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環相 比，鮑爾環的氣體通量可增加50%以上，

4、傳質效率提高430%左右。1.4操作溫度與壓力的確定20C，常壓(二)填料吸收塔的工藝尺寸的計算2.1基礎物性數據1液相物性數據對于低濃度吸收過程， 溶液的物性數據可近似取水的物性數據 查得，293K時水的有關物性數據如下：密度p=998.2kg/m粘度卩L=0.001Pas=3.6kg/(mh)表面張力6L=72.6dyn/cm=940896kg/h3SO2在水中的擴散系數為DL=1.47x10-5m/s=5.29x10-6ni/h2氣相物性數據混合氣體的平均摩爾質量為MJm=EyiMI=0.08x44+0.92x29=31.8PMvm 1013 31.8-3混合氣體的平均密度pvm=1.3

5、22kg mRT 8.314 293混合氣體粘度近似取空氣粘度，手冊20C空氣粘度為p,V=1.81x10-5Pas=0.065kg/(m ?h)查手冊得SO2在空氣中的擴散系數為52 2Dv=0.108cm/s=0.039m /h由手冊查得20C時SO在水中的亨利系數E=3550kPa相平衡常數為m355035.04P 101.3溶解度系數為H= -P0.0156kmlo kPa.m3E.Ms2.2物料衡算進塔氣相摩爾比為y1= 0.08出塔氣相摩爾比為y2=0.004進塔惰性氣相流量為V二空0 273（1 0.08） 95.67kmol/h22.4 293該吸收過程為低濃度吸收，平衡關系為

6、直線，最小液氣比按下式對于純溶劑吸收過程，進塔液組成為X2=0y1y20.080.004y-i/ m x20.08/35.040取操作液氣比為L/V=1.4L/V=1.4X33.29=46.612.3填料塔的工藝尺寸計算塔徑計算采用Eckert通用關聯圖計算泛點氣速氣相質量流量為W=2500X1.322=3305kg/hX1=95.67(0.080.004)4459.181.6310計算，即（*）仏y?y1/ m x2L=46.61X95.67=4459.18kmol/h6液相質量流量可近似按純水的流量計算7即WL=4459.18X18.02=80354.42kg/h查埃克特通用關聯圖得 土旦

7、？亠？0.20.025gL查表（散裝填料泛點填料因子平均值）得F140 m取U=0.7UF=0.7X1.149=0.8046m/s1.048m圓整塔徑，取D=1.1m泛點率校核u= 0.7311m/suUF0.7311100% =63.63%(在允許范圍內)1.149填料規格校核：D 110044 10d25液體噴淋密度校核，取最小潤濕速率為3(Lv)min=0.08m/mh查塑料（聚乙烯）鮑爾環（*）特性數據表得：23型號為DN50的鮑爾環的比表面積at=92.7 m /mU32min=(Lv)minat=0.08X92.7=7.416m /mhU=80354.42/9982一“ ,284.

8、77 Umin0.785 11Eckert通用關聯圖橫坐標為 黑（巴）0.5WPL80354.423305(1.322 )0.5(998.2)0.885UF0.025gL.F V0.20.226 9.81 998.2140 1 1.322 10.21.149m/s由D4 2500/36003.14 0.80468經校核可知，塔徑D=1100m合理9填料層高度計算y1=mx=35.04x0.00163=0.0571Y2=mX=0脫因系數為S=mV 35.04 95.670.752L 4459.18氣相總傳質單元數1NOG-ln 11 SSY1 y2S y2y210.08 0一In (10.752

9、)30.7521 0.7521.63 1030= 10.319氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算查常見材質的臨界表面張力值表得2c=33dy n/cm=427680kg/h液體質量通量為=0.6467吸收系數由下式計算0.11 exp 1.450.75cULU2atL Lat0.050.2U2L80354.420785 11284600.461kg/(m2?h)0.750.1d d“ 427680846004611 exp 1.45 940896927 3.68460046292.72 899821.27 100.0520.2846004619982UL102/38460Q463.63

10、.6 1.27 10KL0.009560.6467 92.7 3.6998.2 5.29 10998.2=3.236m/hKGa KGaw11查常見填料的形狀系數表得1.45KGa KGaW0.0325 0.6467 92.7 1.451.12.932kmol /(m3?h?kPa)KLaKLaW0.43.236 0.6467 92.7 1.450.4225.08/hu/uF=63.63%50%1.4KGa 1 9.5 0.5 Qa UF2.2KLa 1 2.6 0.5KLaUF0.71/3KG0.237Uvat vvvDvatDvRTKG0.2370.73479.31/30.06592.7

11、0.03992.70.0651.322 0.0398.314 293=0.237X85.71x1.08x0.0015=0.0325kmol/(m3hkPa)吸收系數由下式計算2/31/21/3KL0.0095ULLLgaW LLDLL質量通量為Uv3479.5kg/ m2?h2500 132220.785 1121/31114Q得KGa 1 9.5 0.6363 0.5.2932 4.642mo/m2 3 4 5 6?h?kPa2 21 2.6 0.6363 0.5.22508 23238/ h2?亠？0.2值。通過作圖得出交點，讀出過交點的等壓gL線數值，即得出每米填料層壓降值。用埃克特通用

12、關聯圖計算壓降時，所需填料因子與液體噴淋點密度有關，為了工程得CaKGaKGHKLa14.6420.0156 232.382.036kmol/ m3?h?kPaHOG=KYa KGaP95.6722.036 101.3 0.785 1.10.488 m12Z=HOJNDG=0.488X10.319=5.03m得Z =1.3X5.03=6.539取填料層高度為Z=6.6m查塑料鮑爾環高度推薦值表對于階梯環填料D510,hmax6m取h/D=8則h=8X1100=8800mm計算得填料層高度為66000mm故不需分段2.4填料層壓降計算散裝填料的壓降值可由埃克特通用關聯圖計算計算時，先根據氣液負荷

13、及有關物性數據，求出橫坐標0。5W值。WV L再根據操作空塔氣速U用有關物性數據,求出縱坐標13計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關的壓降填料因子平 均值 埃克特通用關聯圖橫坐標為WLWV0。5V=0.885查散裝填料壓降填料因子平均值表得P125 m查通用關聯圖得：P/Z=190.45Pa/m填料層壓降為P=190.45X6.6=1256.97Pa查此圖時， 一定要看好， 最好用兩個直角板找到橫坐標和縱 坐標的交點，在估計出合理的等壓線數值。2.5吸收塔接管尺寸計算一般管道為圓形，d為內徑，水流速為0.53m/s常壓下氣體流速1030m/s貝 S 氣體進口直徑diJ4 2500 172mm

14、u 3.14 3600 30氣體出口直徑d2=d1=172mm4 80354.42/998.2 -239mm 3.14 3600 0.5噴液出口直徑d4=d3=240mm排液口直徑d5=d/2=120mm2.6附屬設備(1)本設計任務液相負荷不大，可選用排管式液體分面器,且填料層不高，可不設液體再分布器。(2)塔徑及液體負荷不大，可采用較簡單的柵板型支承板及 壓板。14三、評價設計中問題的評價：1、 對于吸收塔基本尺寸的確定以及數據來源， 物性參數，合適 取值范圍的確定要按具體的實際設計情況來定。2、 對于吸收塔填料裝置的材料屬性，以及經濟效益要綜合考慮 工藝的可能性又要滿足實際操作標準。3、

15、 對于吸收塔的溫度的確定，由吸收的平衡關系可知，溫度降 低可增加溶質組分的溶解度，對于壓力的確定，選擇常壓，減少工作設備的負荷。設計體會剛拿到任務說明書時，一臉茫然，大家都是第一次接觸到 這個陌生的東西，面對大量繁瑣的計算，我的頭都大了，其中我 得了一個很不合理的數據，經過反復查找，才發現前面有個小數 點弄錯了，我深深體會到了科學需要的嚴謹性。在設計課程報告 時，要輸入大量的公式，我自學了一點公式編輯器的知識，感覺 它非常有用，今后有時間還得好好學學。我會好好對待以后的每 一次設計，讓老師滿意。希望老師對我這次的表現認可。15四、參考文獻1、 化學工程手冊編輯委員會，化學工程手冊一一氣液傳質設備2、 賈紹義，紫誠敬化工原理課程設計天津大學出版社，20023、 劉乃鴻等現代填料塔技術指南天津，中國石化出版社19984、 徐崇嗣等塔填料產品及技術手冊北京，化學工業出版社19955、姚玉英化工原理，下冊天津大學出版社1999五，附表(c)埃克特通用關圖(b)毆眼的接作饞和誦小港tt16填料特性參數填料名稱規格（直徑