吸收塔课程设计说明书图文Word文档格式.docx

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1、液相数据…………………………………………12

2、气相数据……………………………………………13

3、气、液相平衡数据…………………………………13

4、物料衡算…………………………………………13-14

5、填料塔的工艺尺寸计算……………………………14-225.1塔径计算…………………………………………14-175.2填料层高度计算………………………………………17-21

5.3填料层压降计算………………………………………21-22

6、辅助设备的计算及选型…………………………22-24

6.1液体分布器简要设计…………………………………22-24

7、填料塔塔内件的设计与选型计算……………………24-267.1填料支承装置…………………………………………24-257.2填料压紧装置…………………………………………257.3液体分布装置…………………………………………25

7.4液体收集再分布装置…………………………………26

8、气体和液体的进出口装置……………………………26-28（四

（四、设计结果汇总

设计结果汇总……………………………………………………………………………………28（五

（五、小结

、小结…………………………………………………………………………………………………………29-30（六

（六、参考文献

、参考文献………………………………………………………………………………………………31（七

（七、致谢

、致谢…………………………………………………………………………………………………………31（八

（八、主要符号说明

、主要符号说明……………………………………………………………………………………32-34

（一设计任务介绍

一、原始资料:

1、某地矿石焙烧炉送出的气体被冷却到25℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤以去除其中的SO2,入塔的炉气流量为3000m3

/h,其中SO2的摩尔分率为0.06,要求吸收塔对SO2的吸收率在95%。

2、吸收塔为常压操作,采用逆流吸收过程。

3、吸收过程中认为温度基本不变,可以近似取为清水的温度。

二、通过自己确定方案、选择流程、查取资料、进行过程和设备计算,并对自己的选择做出论证和核算,经过反复的分析比较,择优选定最理想的方案和合理的设计。

三、成果

1、设计说明书:

包括设计的依据、设计思路、设计方案的确定、具体技术指标的选用原则、技术要求的说明。

2、设计计算书:

包括装置流程确定、吸收剂的选择、操作温度与压力的确定、填料确定（填料类型、填料选择、确定物性参数（气体分子量、密度、溶解度、吸收剂特性等、填料塔的工艺尺寸计算（塔径、填料层高度计算及分段、计算填料层的压降、进行填料塔塔内件的设计与选型。

3、吸收塔工艺系统图:

包括设备明细表、图例。

一、前言

二氧化硫是造成大气污染的主要有害气体之一,为了保护人类的生存环境,必须控制和治理二氧化硫的污染。

对于低浓度的二氧化硫,目前常用的处理方式为吸收塔进行的吸收操作。

吸收操作中以填料吸收塔生产能力大,分离效率高,压力降小,操作弹性大和持液量小等优点而被广泛应用。

近年来,由于填料结构的改进,新型的高效、高负荷填料的开发,既提高了塔的通过能力和分离效能,又保持了压力降小及性能稳定的特点,因此填料塔已被推广到所有大型气液操作中,在某些场合还代替了板式塔,随着对填料塔的研究与开发,性能优良的填料塔已大量地用于工业生产中。

填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作状态下,气相为连续相,液相为分散相。

填料塔以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。

填料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。

填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。

液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上,并沿填料表面流下。

气体从塔底送入,经气体分布装置分布后,与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接触进行传质。

与板式塔相比,在填料塔中进行的传质过程,其特点是气液连续接触,而传质的好坏与填料密切相关。

填料提供了塔内的气液两相接

触面积。

填料塔的流体力学性能,传质速率等与填料的材质,几何形状密切相关,所以长期以来人们十分注中填料的性能和新型填料的开发,使得填料塔在化工生产中应用更加广泛。

填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。

填料塔还有以下特点:

1.当塔径不是很大时,填料塔因为结构简单而造价便宜。

2.对于易起泡物系,填料塔更适合,因填料对气泡有限制和破碎作用。

3.对于腐蚀性物系,填料塔更适合,因为可以采用瓷质填料。

4.对于热敏性物系宜采用填料塔,因为填料塔的持液量比板式塔少,物料在塔内的停留时间短。

填料塔的压强降比板式塔小,因而对真空操作更有利。

填料塔也有一些不足之处,如填料造价高;

当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面,使传质效率降低;

不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;

对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。

二、设计方案的确定

1、装置流程的确定

填料塔吸收装置的流程主要有以下几种:

1.1逆流操作:

气相自塔底进人由塔顶排出,液相自塔顶进人由塔底排出。

逆流操作的特点是,传质平均推动力大,传质速率快,分离效率高,吸收剂利用率高.

1.2并流操作:

气液两相均从塔顶流向塔底。

并流操作的特点是,系统不受液流限制,可提高操作气速,以提高生产能力。

并流操作通常用于以下情况:

易溶气体的吸收或处理的气体不需吸收很完全;

吸收剂用量特别大,逆流操作易引起泛液。

1.3吸收剂部分再循环操作:

在逆流操作系统中,用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内,即为部分再循环操作。

通常用于以下情况:

当吸收剂用量较小,为提高塔的液体喷淋密度;

对于非等温吸收过程,为控制塔内的温升.需取出一部分热量。

该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况,通过吸收液的部分再循环,提高吸收剂的使用效率。

应予指出,吸报剂部分再循环操作较逆流操作平均推动力要低,且需设置循环泵,操作费用增加。

1.5多塔串联操作:

若设计的填料层高度过大,或由于所处理物理等原因需经常清理填料,为便于维修,可把填料层分装在几个串联的塔内,每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等,即为多塔串联操

作。

此种操作因塔内需留较大空间,输液、喷淋、支承板等辅助装置增加,使设备投资加大。

1.6串联一并联混合操作:

若吸收过程处理的液量很大,如果用通常的流程,则液体在塔内的喷淋密度过大,操作气速势必很小（否则易引起塔的液泛,塔的生产能力很低。

实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程;

若吸收过程处理的液量不大而气相流量很大时,可采用液相作串联、气相作并联的混合流程总之,在实际应用中,应根据生产任务、工艺特点,结合各种流程的优缺点选择适宜的流程布置。

通过逆流与并流操作的液气比计算

通过逆流与并流操作的液气比计算、、逆流与并流操作吸收效果计算比较得知

算比较得知:

:

同样的操作条件下完成同样的分离任务

同样的操作条件下完成同样的分离任务,,逆流操作所需的最小液压比小于并流因此从平衡观点看逆流操作优于并流操作的最小液压比小于并流因此从平衡观点看逆流操作优于并流操作;

;

在同一吸收塔内

同一吸收塔内,,当操作条件完全相同时

当操作条件完全相同时,,并流操作可得到更好的分离效果

效果,,其原因是并流操作具有更大的平均传质推动力

其原因是并流操作具有更大的平均传质推动力,,因此从速率观点看来,逆流操作同样优于并流操作。

综上所述本填料吸收塔选择逆流操作方式。

2、填料的类型与选择

塔填料（简称为填料是填料塔中气液接触的基本构件,其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素,因此,塔填料的选择是填科塔设计的重要环节。

2.1填料的类型

填料的种类很多,根据装填方式的不同,可分为散装填料和规整填料两大类。

①散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔内,又称为乱堆填料或颗粒填料。

散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。

如图所示:

②规整填料是按一定的几何图形排列,整齐堆砌的填料。

规整填料种类很多,根据其几何结构可分为格栅填科、波纹填料、脉冲填料等,工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料。

波纹填料按结构分为网波纹填料和板波纹填料两大类.可用淘瓷、塑料、金属等材质制造。

加工中,波纹与塔轴的倾角有300和450两种,倾角为300以代号Bx（或x表示,倾角为450以代号CY（或Y表示。

2.2填料的选择

通过比较本塔选择散装填料方式

通过比较本塔选择散装填料方式,,由于填料种类的选择要考虑分离工艺的要求

离工艺的要求,,要考虑传质效率

要考虑传质效率、、通量

通量、、填料层的压降

填料层的压降、、填料的操作性能几个方面

性能几个方面;

此外

此外,,同类填料

同类填料,,尺寸越小

尺寸越小,,分离效率越高

分离效率越高,,但阻力增加

增加,,通量减小

通量减小,,填料费用也增加很多

填料费用也增加很多。

。

而大尺寸的填料应用于小直

径塔中

径塔中,,又会产生液体分布不良及严重的壁流

又会产生液体分布不良及严重的壁流,,使塔的分离效率降低使塔的分离效率降低。

因此,通过查看塔径与填料公称直径的比值D/d的推荐值列表北京建筑工程学院课程设计专用纸

决定采用DN38瓷质矩鞍环填料方式,之所以采用以上方式是因为:

首先吸收二氧化硫后产生硫酸

首先吸收二氧化硫后产生硫酸,,硫酸具有腐蚀性

硫酸具有腐蚀性,,所以选用瓷质材料具有良好的耐腐蚀性及耐热性

具有良好的耐腐蚀性及耐热性,,一般能耐除氢氟酸以外的常见的各种无机酸

无机酸、、有机酸的腐蚀

有机酸的腐蚀,,防腐效果会比其他材质好一些

防腐效果会比其他材质好一些。

陶瓷填料因其质脆

其质