傳質(zhì)分離技術(shù)課程設(shè)計(jì)-- 二氧化硫的吸收塔的設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　專業(yè)課課程設(shè)計(jì)</b></p><p>　　題 目： 關(guān)于用清水為吸收劑吸收焙燒塔中 </p><p>　　二氧化硫的吸收塔的設(shè)計(jì) </p><p>　　作 者： </p><

2、p>　　指導(dǎo)老師： </p><p>　　2013 年 12 月 10 日</p><p>　　《傳質(zhì)與分離技術(shù)》課程設(shè)計(jì)</p><p><b>　　一、設(shè)計(jì)任務(wù)</b></p><p><b>　　1.1設(shè)計(jì)題目：</b></p>

3、<p>　　水吸收SO2過(guò)程填料吸收塔的設(shè)計(jì)：試設(shè)計(jì)一座填料吸收塔，用于脫除焙燒爐送出的混合氣體（先冷卻）中的SO2，其余為惰性組分，采用清水進(jìn)行吸收。</p><p><b>　　1.2操作條件：</b></p><p>　　操作壓力：常壓 （2）操作溫度：25℃</p><p><b>　　1.3設(shè)計(jì)內(nèi)

4、容：</b></p><p><b>　　吸收塔物料衡算；</b></p><p>　　吸收塔的工藝尺寸（塔高、塔徑）計(jì)算；</p><p>　　有關(guān)輔助設(shè)備的選擇；</p><p>　　繪制吸收塔設(shè)計(jì)圖或者吸收過(guò)程工藝圖。</p><p><b>　　二、設(shè)計(jì)方案</

5、b></p><p><b>　　2.1方案的確定：</b></p><p>　　SO2是最常見(jiàn)的硫氧化物。無(wú)色氣體，且易溶于水。大氣主要污染物之一。在許多工業(yè)過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃燒時(shí)會(huì)生成二氧化硫。當(dāng)二氧化硫溶于水中，會(huì)形成亞硫酸（酸雨的主要成分）。比較SO2的物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)，選擇用清水作為吸收劑用逆流吸收法吸收S

6、O2。</p><p>　　2.2填料類型的選擇：</p><p>　　SO2溶于水會(huì)生成具有腐蝕性的亞硫酸，所以應(yīng)該選擇具有防腐蝕性的材料制作的填料，在本任務(wù)中，填料我們選擇用塑料做的鮑爾環(huán)，采用亂堆的填料堆放方式。</p><p><b>　　2.3設(shè)計(jì)步驟</b></p><p>　　(1)吸收他的物料衡算；<

7、;/p><p>　　(2)吸收塔的工藝尺寸（塔高、塔徑）計(jì)算；</p><p>　　(3)有關(guān)輔助設(shè)備的選擇；</p><p>　　(4)繪制吸收塔設(shè)計(jì)圖或者吸收過(guò)程工藝圖。</p><p><b>　　三、工藝計(jì)算</b></p><p><b>　　3.1基礎(chǔ)性數(shù)據(jù)</b>&

8、lt;/p><p>　　3.1.1液相物性參數(shù)</p><p>　　3.1.2氣相的物性參數(shù)</p><p>　　混合氣中的惰性氣體為空氣，相對(duì)分子量為M=29，易容組分為SO2，所以，混合氣體的相對(duì)平均分子質(zhì)量為：</p><p>　　在常溫常壓下，可計(jì)算出混合氣體的平均密度，由公式：</p><p><b>

9、　　可得： </b></p><p>　　所以，氣相的物性參數(shù)如下表</p><p>　　3.1.3平衡時(shí)的數(shù)據(jù)</p><p><b>　　3.1.4物料衡算</b></p><p>　　（1）進(jìn)塔混合氣體各組分的量：</p><p>　　由公式 可計(jì)算出在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的總體積

10、V，</p><p><b>　　既有： </b></p><p><b>　　混合氣體總量： </b></p><p>　　混合氣體中SO2的含量：</p><p>　　混合氣體中惰性氣體的含量：</p><p>　?。?）混合氣體進(jìn)出塔的摩爾組成：</p>

11、<p>　?。?）混合氣體進(jìn)出塔的摩爾比組成：</p><p>　?。?）吸收劑的用量：</p><p>　　在低濃度吸收時(shí)，吸收劑通常為最少吸收劑的（1.1～2.0）倍，在本任務(wù)中，取校正系數(shù)為1.3，則有 </p><p>　　要計(jì)算出吸收劑的用量，首先要計(jì)算出吸收劑的最小用量，在低濃度計(jì)算時(shí)，可以先計(jì)算出最小液氣比，既：</p>&

12、lt;p>　　所以本任務(wù)中吸收劑清水的用量為.</p><p>　　(5)塔底吸收液的濃度組成：</p><p>　　吸收液的濃度可由全塔物料衡算式求出</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　?。?）操作線方程：</b></p><p>　　

13、在吸收過(guò)程中，假設(shè)沒(méi)有物料損失，則可得到物料衡算方程：</p><p><b>　　將上式改寫(xiě)成：；</b></p><p>　　由前面計(jì)算，我們可得： </p><p>　　所以，操作線方程為：；</p><p>　　3.2填料塔尺寸的計(jì)算</p><p>　　3.2.1塔徑的計(jì)算：</

14、p><p>　?。?）塔徑的計(jì)算公式：；</p><p>　　其中，Vs為操作條件下混合氣體的體積流量，u為空塔氣速，適宜的空塔氣速u(mài)為泛點(diǎn)氣速的倍，既；</p><p>　　（2）泛點(diǎn)氣速的求?。?lt;/p><p>　　填料塔液泛速度的求取一般借助于?？颂氐耐ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖（見(jiàn)教參）。在此關(guān)聯(lián)圖中是以為橫坐標(biāo)，以為縱坐標(biāo)，所以，只要計(jì)算出本操作條件下泛

15、點(diǎn)氣速在?？颂氐耐ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖中的橫、縱坐標(biāo)，就可以查出該條件下的泛點(diǎn)氣速，在本任務(wù)中，由已知，可求出橫坐標(biāo)，即；在該橫坐標(biāo)下，由埃克特的通用關(guān)聯(lián)圖查出在本操作條件下的縱坐標(biāo)約為0.024，即,（已知，),所以</p><p>　　求得該操作條件下的橫縱坐標(biāo)為 ，算出泛點(diǎn)氣速。</p><p><b>　　塔徑的計(jì)算：</b></p><p>　　

16、由前面的計(jì)算可知：Vs=0.56m3/s，取校正系數(shù)為0.65，則空塔氣速，所以，塔徑1.032m，由壓力容器標(biāo)準(zhǔn)圓整D=1.1m.即取填料塔的塔徑為1.1m.</p><p>　　將塔徑數(shù)值D帶入計(jì)算公式，得u=0.584m/s，u在適宜速率范圍內(nèi)，所以，確定吸收塔塔徑為1.1m。</p><p>　　3.2.2塔高的計(jì)算</p><p>　　填料塔的高度是總傳質(zhì)

17、單元高度與總傳質(zhì)單元數(shù)之積，即：</p><p><b>　　；</b></p><p><b>　　其中：； </b></p><p><b>　?。ㄒ阎海?lt;/b></p><p><b>　　；</b></p><p>&l

18、t;b>　　.</b></p><p><b>　　所以塔高為：.</b></p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，得，圓整后，取塔高為7.3m.</p><p><b>　　有關(guān)輔助設(shè)備的選擇</b></p><p><b>　　4.1填料支撐裝置</b></p

19、><p>　　本任務(wù)中，我們選擇了用塑料制的鮑爾環(huán)作填料塔的填料，采用亂堆的方式堆放，考慮到氣液接觸后會(huì)生成具有腐蝕性的酸，所以，選擇用瓷質(zhì)的升氣管式填料支撐裝置。 </p><p><b>　　4.2液體分布裝置</b&g

20、t;</p><p>　　為了使氣液相充分接觸，在吸收塔內(nèi)還要安裝液體分布裝置，本任務(wù)中，我們選擇盤(pán)式分布器，因?yàn)樗淖杂山孛娣e較大，且不易堵塞，不易起泡，可以基本保證液體的分布均勻。</p><p>　　4.3液體再分布裝置</p><p>　　為了改善壁流造成的液體分布不均勻，在填料層中每隔一定高度應(yīng)設(shè)置一液體再分布器，本任務(wù)中，我們選擇的是在截錐筒式再分布器的