吸收塔课程设计说明书图文.docx

1、吸收塔课程设计说明书图文(一 设计任务介绍设计任务介绍 3 (二(二设计说明书设计说明书 4一、前言 4-5二、设计方案的确定 61、装置流程的确定 6-72、填料的类型与选择 7-9 2.1填料的类型 7-82.2填料的选择 8-93、确定物性参数 94、填料塔内件的类型与设计 9-10 4.1塔内件的类型 10 4.2塔内件的设计 10-11 4.2.1液体分布器设计的基本要求 10-11 (三 设计计算书 12一、设计原始数据 12二、操作条件 12三、确定物性参数 121、液相数据 122、气相数据 133、气、液相平衡数据 134、物料衡算 13-145、填料塔的工艺尺寸计算 14-

2、22 5.1塔径计算 14-17 5.2填料层高度计算 17-215.3填料层压降计算 21-226、辅助设备的计算及选型 22-246.1液体分布器简要设计 22-247、填料塔塔内件的设计与选型计算 24-26 7.1填料支承装置 24-25 7.2填料压紧装置 25 7.3液体分布装置 257.4液体收集再分布装置 268、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

3、、 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 SO 2, 入塔的炉气流量为 3000m 3/h, 其中 SO 2的摩尔分率为 0.06,要求吸收塔对 SO 2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

4、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。(二设计说明书一、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

5、。 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

6、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

7、.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

8、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,

9、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

10、 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

11、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。 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

12、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: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

13、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