课程设计 吸收塔完成版.docx

课程设计 吸收塔完成版.docx

《课程设计 吸收塔完成版.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《课程设计 吸收塔完成版.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

课程设计吸收塔完成版

课程设计吸收塔-完成版

设计任务书………………………………………………………………………………….11、流程及流程说明………………………………………………………………………...22、物料衡算………………………………………………………………………………...23、填料塔的工艺尺寸计算………………………………………………………………...33.1塔径D的计算………………………………………………………………………33.2液体喷淋密度的核算……………………………………………………………….43.3填料层高度的计算………………………………………………………………….43.3.1传质单元高度的计算…………………………………………………………43.3.2传质单元数的计算……………………………………………………………43.4塔附属高度的计算………………………………………………………………….64、填料层压降的计算……………………………………………………………………...75、其他附属塔内件的选择………………………………………………………………...75.1液体分布器的选择………………………………………………………………….75.1.1布液计算………………………………………………………………………8

5.2液体再分布器的选择……………………………………………………………….8

5.3填料支承装置的选择……………………………………………………………….96、吸收塔流体力学参数计算……………………………………………………………...97、吸收塔主要接管的尺寸计算…………………………………………………………...97.1液体进料接管……………………………………………………………………...107.2气体进料接管……………………………………………………………………...108、总结…………………………………………………………………………………….10附表………………………………………………………………………………………...12参考文献…………………………………………………………………………………...12

设计任务书

一、设计题目：

填料吸收塔的设计二、设计任务：

设计用水吸收SO2的常压填料塔，操作温度20℃，操作压力101.325KPa。

三、设计条件：

1、气体混合物成分：

空气和SO2；2、SO2的含量：

4%3、混合气体流量：

4000m3/h4、操作温度：

293K；

5、混合气体压力：

101.325KPa；6、回收率：

95%

四、设计项目：

1、确定吸收流程；

2、物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成；

3、选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确定。

4、流体力学特性的校核：

液气速度的求取，喷淋密度的校核，填料层压降△P的计算。

5、附属装置的选择与确定：

液体喷淋装置、液体再分布器、气体进出口及液体进出口装置、栅板。

五、设计要求：

1、设计说明书内容包括：

⑴、目录和设计任务书；⑵、流程图及流程说明；

⑶、计算（根据计算需要，作出必要的草图，计算中所采用的数据和经验公式应注明其来源）；⑷、设计计算结果表；⑸、对设计成果的评价及讨论；⑹、参考文献。

2、设计图纸：

绘制一张填料塔装置图

1.流程及流程说明：

二氧化硫炉气经由风机从塔底鼓入填料塔中，与由离心泵送至塔顶的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。

经吸收后的尾气由塔顶排除，吸收了SO2的废水由填料塔的下端流出。

2.物料衡算：

混合气体的组成：

空气（96%）SO2（4%）M=29×96%+64×4%=30.4kg/kmol

ρG=

PM101.325⨯30.4

==1.264kg/m3RT8.314⨯293

进口气体的体积流量：

qv=4000m3/h二氧化硫的摩尔分数为：

y1=0.04

0.04y进塔气相摩尔比为：

Y1=1-y==0.0417

1

1-0.04

回收率:

95%

出塔气相摩尔比：

Y2=Y1（1-η）=0.0417×（1-0.96）

=0.002085

PV101.325⨯4000

进塔惰性气相流量：

G=RT（1-y1）=×（1-0.04）=159.726kmol/h

8.314⨯293出口液体中溶质与溶剂的摩尔比（清水）：

X2=0查表知20℃时：

E=3.55×103/kPa

YX1*=m，m=E/P

YP0.0417⨯101.325

故：

X1*=E==1.19⨯10-33

3.55⨯10根据G（Y1-Y2）=L（X1-X2）

LY-Y0.0417-0.002085

可求得最小液-气比：

（G）min=X*-X==33.277

121.19⨯10-3-0适宜液-气比取最小液-气比的1.5倍

LL

故G=1.5（G）min=1.5×33.277=49.916

L=49.916G=49.916×159.726=7972.88kmol/h

3.填料塔的工艺尺寸计算3.1塔径D的计算

选用50×25×1.5（mm）型的塑料阶梯环填料。

其主要的性能参数如下：

比表面积：

at=114m2/m3填料因子φF=127

吸收液密度：

ρL=ρ水=998.2kg/m3液体密度校正系数Φ=

ρ水

L=1

吸收液粘度：

μL=1.004mPa·s气相质量流量：

G’=ρ

G·qv=1.264×4000=5056kg/h

液相质量流量：

L’=L·M水=7972.88×18=143511.84kg/h

L'ρG143511.841.264（）½=×（）½=1.0104G'ρL5056998.2

由埃克特通用关联图可以查得：

uf²φΨρG

μgρL

L0.2L

0.2L

=0.025

代入数值得：

uf=

0.025gρφΨρGμ

0.025⨯9.81⨯998.2

=1.234m/s0.2

127⨯1⨯1.264⨯1.004

取空塔气速：

u’=0.85uf=0.85×1.234=1.049m/s塔径：

D=

4Vs4⨯4000

==1.1616m3.14⨯3600⨯1.049πu

故取塔径D=1.2mu=

4Vs4⨯4000==1.049m/sπD23.14⨯3600⨯1.22

u1.049==0.847（50%～85%为经验值，故在允许范围内）uf1.234

3.2液体喷淋密度的核算

填料表面的润湿状况是传质的基础，为保持良好的传质性能，每种填料应维持一定的液体润湿速率（或喷淋密度）。

最小喷淋密度：

Umin=（Lw）min×at=0.08×114=9.12m3/（㎡·h）最小润湿率（Lw）min=0.08m3/（m⋅h）（直径

WL

ρL

=

D2

143511.88

=135.73m3/（m2⋅h）2

998.2⨯0.785⨯1.2

4

135.73>9.12=Umin（符合要求）

经过以上校核可知，填料塔直径选用D=1.2m合理3.3填料层高度的计算3.3.1传质单元高度的计算

Y1-mX2mGmG1

NOG=ln[（1-）（]

Y2-mX2LL1-

Lm=E/P=3.55×10³/101.325=35.04

mG35.04⨯159.726

==0.702

7972.88L10.0417-0

NOG=ln[（1-0.702）（）+0.702]=6.364m

1-0.7020.002085-0

故

3.3.2传质单元数的计算相关参数如下：

水的表面张力：

σL=7.28×10-2N/m填料材质的临界表面张力：

σc=33×10-3N/m

二氧化硫在空气中的扩散系数：

Dv=0.108cm²/s=0.039m²/h混合气体的粘度：

μv=1.81×10-5Pa·s水的粘度：

μL=1.004×10-3Pa·s

G'5056

气体质量流量：

Uv==4472.75kg/（㎡/h）

Ω0.785⨯1.22液体质量流量：

UL=

气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算：

awσcULUL2at-0.05UL20.750.1

=1-exp[-1.45（）（）（（0.2]atσLatμLρL²gρLσLat

aw2

代入计算得=1-0.295=0.705aw=0.705×114=80.37m3

atm气膜吸收系数：

kG=0.237（代入得：

kG=0.237

-5

1.81⨯10-51.2420.71/3114⨯1.08⨯10

（）（）（）⨯（1.47）1.1-5-5

8.314⨯2931.264⨯1.08⨯10114.2⨯1.81⨯10

L'143511.88

==126956.73kg/（㎡/h）Ω0.785⨯1.22

Uvμv0.71/3atDv

）（（）ψ1.1atμvρvDvRT

=7.25⨯10-6m/s

液膜吸收系数：

kL=ψ0.40.0095（代入得：

ULμLμLg1/3

）2/3（）-0.5（awμLρLDLρL

1.004⨯10-335.252/3-0.51.004⨯9.811/3

kL=（1.47）⨯0.0095（）（）（）-5-3

998.2⨯1.47⨯1080.37⨯1.004⨯10998.2

0.4

=0.089m/s

kGa=kGaw=7.25×10-6⨯80.37=5.827⨯10-4kmol/（㎡·s·kPa）kLa=kLaw=0.089⨯80.37=7.15m/sKYa=KGaw

ρ111998.2

H=L==+=0.016

KGakGaHkLaEMs3550⨯18

1111

=+→=1724-4

KGa5.827⨯100.016⨯7.15KGaHOG=

G159.73÷3600

=⨯1724=0.668

PKGaΩ101.325⨯0.785⨯1.22

由z=HOGNOG=0.668×6.364=4.25m

计算出填料层高度后，还应留出一定的安全系数，根据设计经验，填料层高度一般为

Z=（1.2～1.5）z

故填料层有效高度取：

Z=1.4z=1.4×4.25=5.95m

取整数:

Z=6m

故填料需分成两段,每段填料层高度为3m。

3.4塔附属高度的计算

塔的附属高度主要包括塔的上部空间高度，安装液体分布器所需的空间高度，塔的底部空间高度等。

塔的上部空间高度是为使随气流携带的液滴能够从气相中分离出来而留取的高度，可取1.2~1.5m（包括除沫器高度），本设计取1.5m。

设塔定液相停留时间为60s，则液封所占空间高度为：

60×L’