水吸收二氧化硫填料塔的设计.docx
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水吸收二氧化硫填料塔的设计
湖南农业大学
实习报告
学生姓名
学号
年级专业及班级
20级()班
指导教师姓名
实习类型
实习时间
实习地点
学院
填写说明
一、学生的教学实习、生产实习、毕业(教育)实习和综合实习均应填写实习日记,并撰写实习报告;
二、学生的实习报告和实习日记将作为评价实习成绩的重要依据;
三、学生应在实习结束后的一个星期内将实习报告统一交实习指导教师;
四、指导教师应对学生的实习报告和实习日记逐一认真审阅,并作出客观实际的正确评价;
五、实习报告经学院审核后作为教学档案长期保存。
一设计任务书
(一)设计题目
炉石焙烧送出的气体冷却至25℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤以除去其中的SO
。
入塔炉气流量为
其中SO
的摩尔分数为0.05,要求SO
的吸收率为95%。
吸收塔为常压操作,因该过程液气比很大,吸收温度基本不变,可近似取为清水的温度,试设计一符合上述
要求的填料吸收塔。
操作条件
(1)操作压力常压
(2)操作温度20℃
设计内容
(1)吸收塔的物料衡算;
(2)吸收塔的工艺尺寸计算;
(3)液体分布器简要设计;
(4)绘制吸收塔设计条件图;
一、设计方案简介
2、吸收塔的工艺计算
三、液体分布器简要设计
四、附图
一、设计方案简介
1)方案的确定
用水吸收SO
属中等溶解度的吸收过程,为提高传质效率,选用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂,且SO
不作为产品,故采用纯溶剂
2)填料的类型与选择
对于水吸收SO
过程,操作温度及操作压力较低,工业上通常选用塑料散装填料。
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DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。
与鲍尔环相比,阶梯环高度减少了一半,并在一端增加了一个锥形翻边。
由于高径比减少,使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短,减少了气体通过填料层的阻力。
锥形翻边不仅增加了填料的机械强度,而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主,这样不但增加了填料间的空隙,同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点,可以促进液膜的表面更新,有利于传质效率的提高。
阶梯环的综合性能优于鲍尔环,成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。
规格
比表面积m2/m3
空隙率
堆积个数
堆积重量
填料因子m-1
38*19*1.2
132.5
0.91
27200
57.5
175.8
3)设计步骤
(1)吸收塔的物料衡算;
(2)填料塔的工艺尺寸计算;主要包括:
塔径,填料层高度,填料层压降;
(3)设计液体分布器及辅助设备的选型;
(4)绘制有关吸收操作图纸。
二、吸收塔的工艺计算
基础物性数据
对低浓度吸收过程,溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
查得20℃时水的有关物性数据如下:
密度
粘度
=3.6kg/(m·h)
表面张力
SO2在水中的扩散系数
混合气体的平均摩尔质量
混合气体的平均密度
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查得20℃时空气的粘度为
查得SO2在空气中的扩散系数为
=0.039m2/h
查得常压下20℃时SO2在水中的亨利系数为
相平衡常数为
溶解度系数为
物料衡算
进塔气相摩尔比为
出塔气相摩尔比比为
进塔惰性气相流量为
该吸收过程属于低浓度吸收,平衡曲线可近似为直线,最小液气比可按下式计算,即
对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为
取操作液气比为
填料塔的工艺尺寸的计算
塔径的计算(采用贝恩-霍根关联式)
气相质量流量为
取
圆整塔径后取
泛点率校核
在允许范围内
填料规格校核:
有
符合要求
液体喷淋密度校核
对于直径不超过75mm的散装填料,可取最小润湿速率
查附录五得
满足要求
经以上校核可知,填料塔直径选用D=1000mm合理。
填料塔填料高度计算(传质单元高度计算)
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算:
查表5-13得
液体质量通量为
气膜吸收系数有下式计算:
气体质量通量为:
液膜吸收系数
由
,查表5-14得
则
由于
可得
由
脱吸因数为
气相总传质单元数为
填料层高度计算
考虑安全系数
取
取填料层高度为
查表5-16得,阶梯环填料,h/D=8~15,
取
,则
计算得填料塔高度6m,不需分段。
三、液体分布器简要设计
(1)液体分布器的选型
该吸收塔液相负荷较大,而气相负荷相对较低,故选用槽式液体分布器。
(2)分布点密度计算
塔径,mm
分布点密度,点/m2塔截面
D=400
330
D=750
170
D≥1200
42
按Eckert建议值,设计取喷淋点密度为100点/m2。
由重力型液体分布器布液能力计算
由
式中Ls——液体流量,m3/s;
n——开孔数目(分布点数目);
φ——孔流系数,通常取φ=0.55~0.60;
d0——孔径,m;
△H——开孔上方的液位高度,m。
取
=0.60,
=160mm,
则
设计取d0=17mm
塔槽宽度70mm
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