水吸收二氧化硫过程填料塔设计

齐齐哈尔大学

化工原理课程设计说明书水吸收SO2填料塔(3200m3/h)

学院：食品与生物工程学院

专业班：生工112班

姓名：蒋燕妮

学号： 2011053072

指导教师：赵国君

设计时间：2014.06.23—07.06

摘要

吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混合物的

一种单元操作。在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。

气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。

这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，然后再进行解吸处理得到二氧化硫。要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。

关键词：水；二氧化硫；吸收；填料塔；物料衡算

Abstract

Absorption is an important unit operation in the differences in solubility using mixture gas in the liquid in the separation of gaseous homogeneous mixture. In the chemical production is mainly used for purifying raw gas, recovery of valuable components etc..

Separation of gas-liquid two-phase is close contact with them, in normal operation, the gas phase as the continuous phase and the liquid phase is dispersed phase, gas phase composition of a continuous change, the gas phase composition was gradually isolated. The tower is gas-liquid in gas-liquid mass transfer equipment of continuous contact, belonging to differential contact counter-current operation. At the bottom of the tower with a supporting plate for supporting the filler, and allow the liquid through the. The support plate and a whole masonry filler has two ways. The liquid distribution device above the filler layer, so that the liquid is uniformly sprayed on the filler layer. Void filler layer rate exceeds 90%, the general flooding points higher, the tower unit cross-sectional area of packing tower production capacity is higher, research shows that, the pressure is less than 0.3MPa, the separation efficiency of packed tower is obviously better than that of the plate tower.

The curriculum design task is the absorption of sulfur dioxide in air with water, and then desorption with sulfur dioxide. Design requirements including the tower diameter, height of packed tower, tower tube size, need through the material balance to get basic data needed, and then calculate the required size of the various design parameters, for drawing foundation, to provide data for reference.

Keywords: water; sulfur dioxide; absorption; packed tower; material balance

摘要................................................................................ I Abstract ........................................................................... II 化工原理课程设计任务书.. (1)

第1章绪论 (3)

1.1吸收技术概况 (3)

1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (3)

1.3吸收在工业生产中的应用 (4)

1.3.1吸收的应用概况 (4)

1.3.2典型吸收过程 (4)

第2章设计方案 (5)

2.1吸收方法及吸收剂的选择 (5)

2.1.1吸收方法 (5)

2.1.2吸收剂的选择 (5)

2.2吸收工艺的流程 (6)

2.2.1吸收工艺流程的确定 (6)

2.2.2吸收工艺流程图 (7)

2.3操作参数的选择 (8)

2.3.1操作温度的选择 (8)

2.3.2操作压力的选择 (8)

2.3.3吸收因子的选择 (8)

2.4吸收塔设备及填料的选择 (9)

2.4.1吸收塔的设备选择 (9)

2.4.2填料的选择 (10)

第3章吸收塔工艺的计算 (11)

3.6填料塔附属高度计算 (20)

3.6.1塔上部空间高度 (20)

3.6.2塔底液体保持高度 (20)

3.7其他附属塔内件的选择 (20)

3.7.1液体分布器 (21)

3.7.2液体再分布器 (21)

3.7.3填料支撑板 (22)

3.7.4填料压板与床层限制板 (22)

3.7.5气体进出口装置与排液装置 (22)

结论 (23)

参考文献 (25)

附录 (26)

致谢 (28)

化工原理课程设计任务书

一、设计题目

水吸收二氧化硫过程填料吸收塔设计

二、设计任务及操作条件

1、设计任务

①生产能力（入塔炉气流量） 3200 m3／h

②二氧化硫吸收率 95%

③入塔炉气组成(含二氧化硫) 0.07 （摩尔分率）

2、操作条件

①入塔炉气温度25℃

②洗涤除去二氧化硫的清水温度20℃

③操作压强常压

④吸收温度基本不变,可近似取为清水的温度

3、填料类型阶梯环填料,填料规格自选

4、厂址齐齐哈尔地区

三、设计内容

1、设计方案的选择及流程说明

2、吸收塔的物料衡算

3、吸收塔工艺尺寸计算

4、填料层压降的计算

5、液体分布器简要设计

6、填料吸收塔装配图(1号图纸)

7、设计评述

8、参考资料

指导教师：赵国君

2014年 06 月 23日

第1章绪论

1.1吸收技术概况

在化学工业中，利用不同气体组分在液体溶剂中的溶解度的差异，对其进行选择性溶解，从而将混合物各组分分离的传质过程称为吸收。气体吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。

实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作：

（1）根据给定的分离任务，确定吸收方案；

（2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数；

（3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计；

（4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图；

（5）编写工艺设计说明书。

1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况

近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产过程中。对于吸收过程，能够完成分离任务的塔设备有多种，如何从众多的塔设备中选择合适类型是进行工艺设计的首要任务。而进行这一项工作则需对吸收过程进行充分的研究后，并经多方面对比方能得到满意的结果。一般而言，吸收用塔设备与精馏过程所需要的塔设备具有相同的原则要求，用较小直径的塔设备完成规定的处理量，塔板或填料层阻力要小，具有良好的传质性能，具有合适的操作弹性，结构简单，造价低，便于安装、操作和维修等。

但是吸收过程，一般具有液气比大的特点，因而更适用填料塔。此外，填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。所以对于吸收过程来说，以采用填料塔居多。近年来随着化工产业的发展，大规模的吸收设备已经广泛用于实际生产当中。具有了很高的吸收效率，以及在节能方面也日趋完善。填料塔的工艺设计内容是在明确了装置的处理量，操作温度及操作压力及相应的相平衡关系的条件下，完成填料塔的工艺尺寸及其他塔内件设计。在今后的化学工业的生产中，对吸收设备的要求及效率将会有更高的要求，所以日益完善的吸收设备会逐渐应用于实际的工业生产中。

1.3吸收在工业生产中的应用

1.3.1吸收的应用概况

在化工生产中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体保护环境等方面得到了广泛的应用，在研究和开发过程中，在方法上多从吸收过程的传质速率着手，希望在整个设备中，气液两相为连续微分接触过程，这一特点则与填料塔得到了良好的结合，由于填料塔的通量大，阻力小，使得其在某些处理量大要求压降小的分离过程中备受青睐，尤其近年高效填料塔的开发，使得填料塔在分离过程中占据了重要的位置。吸收在化工的应用大致有以下几种：

（1）原料气的净化。

（2）有用组分的回收。

（3）某些产品的制取。

（4）废气的处理。

1.3.2典型吸收过程

煤气脱苯为例:在炼焦及制取城市煤气的生产过程中，焦炉煤气内含有少量的苯、甲苯类低碳氢化合物的蒸汽（约353

g）应予以分离回收，所用的吸收溶剂为该工业生产过程中的副产物，即焦煤油的精制品称为洗油。

回收苯系物质的流程包括吸收和解吸两个大部分。含苯煤气在常温下由底部进入吸收塔，洗油从塔顶淋入，塔内装有木栅等填充物。在煤气与洗油接触过程中，煤气中的苯蒸汽溶解于洗油，使塔顶离去的煤气苯含量降至某允许值(<3

g)，而溶有较多苯系

物质的洗油(称富油)由吸收塔底排出。为取出富油中的苯并使洗油能够再次使用(称溶剂的再生)，在另一个称为解吸塔的设备中进行与吸收相反的操作----解吸。为此，可先将富油预热到170C

左右由解吸塔顶淋下，塔底通入过热水蒸气。洗油中的苯在高温下逸出而被水蒸气带走，经冷凝分层将水除去，最终可得苯类液体（粗苯），而脱除溶质的洗油（称贫油）经冷却后可作为吸收溶剂再次送入吸收塔循环使用.