水吸收二氧化硫填料塔设计
课程设计
课程名称：化工原理课程设计
设计题目：水吸收二氧化硫烟气的填料塔设计
学院：环境科学与工程学院
专业：再生资源科学与技术
年级： XXX级
学生姓名： XXX 指导教师： XXX 日期： 2013.6.24-2013.7.5
课程设计任务书
一、设计任务及操作条件
设计题目：水吸收SO
烟气的填料塔设计
2
操作条件：（1）混合烟气处理量为1000m3/h（30℃,100KN/m2）；
（2）进塔气体组成：9%（体积比）SO
,其余可视为空气；
2
的95%；
（3）回收其中所含SO
2
（4）吸收塔操作温度为30℃，压力位100KN/m2；
（5）液气比为最小液气比的1.2倍；
（6）空塔气速取泛点气速的0.65倍；
（7）填料：自选；
二、设计内容
1.设计方案的选择及流程的确定；
2.塔的物料衡算和热量衡算；
3.塔的主要工艺尺寸确定：
（1）塔高的确定；
（2）塔径的确定；
（3）全塔压降的验算；
4.辅助设备的选型与计算；
5.绘制工艺流程图；
6.绘制填料塔设备图；
7.编写设计说明书。
摘要：
吸收是分离气体混合物的单元操作，其分离原理是利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来实现不同气体的分离。一个完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。
在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都广泛应用到气体吸收过程。本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔的方法处理含有二氧化硫的混合物，使其达到排放标准，采用填料吸收塔吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，
关键词：吸收单元操作解析
目录
第1章绪论 (1)
1.1吸收技术概况 (1)
1.2吸收在工业生产中的应用 (2)
1.3 吸收设备的发展 (2)
第2章设计方案 (4)
2.1吸收剂的选择 (4)
2.2 吸收流程的选择 (5)
2.2.1 气体吸收过程分类 (5)
2.2.2 吸收装置的流程 (5)
2.3吸收塔设备及填料的选择 (6)
2.3.1 吸收塔设备 (6)
2.3.2 填料的选择 (7)
2.4吸收剂再生方法的选择 (7)
2.5操作参数的选择 (8)
2.5.1操作温度的确定 (8)
2.5.2操作压力的确定 (8)
第3章吸收塔工艺条件的计算 (10)
3.1基础物性数据 (10)
3.1.1液相物性数据 (10)
3.1.2气相物性数据 (10)
3.1.3气液两相平衡时的数据 (10)
3.2物料衡算 (11)
3.3填料塔的工艺尺寸计算 (11)
3.3.1塔径的计算 (11)
3.3.2泛点率校核和填料规格 (12)
3.3.3液体喷淋密度校核 (13)
3.4填料层高度计算 (13)
3.4.1传质单元数的计算 (13)
3.4.2传质单元高度的计算 (13)
3.4.3填料层高度的计算 (14)
3.5填料塔附属高度的计算 (14)
3.6液体分布器的简要设计 (15)
3.6.1液体分布器的选型 (15)
3.6.2分布点密度及布液孔数的计算 (16)
3.6.3塔底液体保持管高度的计算 (17)
3.7其它附属塔内件的选择 (17)
3.7.1 填料支撑板 (17)
3.7.2 填料压紧装置与床层限制板 (17)
3.7.3气体进出口装置与排液装置 (18)
3.8流体力学参数计算 (18)
3.8.1填料层压力降的计算 (18)
3.8.2吸收塔主要接管的尺寸计算 (19)
3.8.3离心泵的计算与选择 (20)
第4章工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (23)
4.1填料塔工艺尺寸计算结果表 (23)
4.2流体力学参数计算结果汇总 (24)
4.3附属设备计算结果汇总 (24)
D聚丙烯塑料阶梯环填料主要性能参数汇总 (25)
4.4所用38
N
4.5主要符号说明 (25)
第5章设计方案讨论 (27)
第6章心得体会 (28)
附录 (29)
参考文献 (32)
第1章绪论
1.1吸收技术概况
利用混合气体中各组分在同一种溶剂（吸收剂）中溶解度的不同分离气体混合物的单元操作称为吸收。吸收是分离气体混合物最常见的单元操作之一。
工业吸收操作是在吸收塔内进行的。在吸收操作中，通常将混合气体中能够溶解于溶剂中的组分称为溶质或吸收质，以A表示;而不溶或微溶的组分称为载体或惰性气体，以B表示；吸收所用的溶剂称为吸收剂，以S表示；经吸收后得到的溶液称为吸收液;被吸收后排出吸收塔的气体称为吸收尾气。吸收就是吸收质从气相转入液相的过程。
吸收过程通常在吸收塔中进行。根据气、液两相的流动方向，分为逆流操作和并流操作两类，工业生产中以逆流操作为主，吸收剂以塔顶加入自上向下流动，与从下向上流动的气体接触，吸收了吸收质的液体从塔底排出，净化后的气体从塔顶排出。吸收塔操作示意图如图片2-1所示。
V，Y
2 L，X
2
符号含义：
V 单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s；
L 单位时间内通过吸收塔的溶剂量，kmol/s；
Y 1，Y
2
分别为进塔及出塔气体中溶质组分的
摩尔
比，kmol/kmol；
X 1，X
2
分别为进塔及出塔液体中溶质组分
的摩尔
比，kmol/kmol。m n
V，Y
1L，X
1
图2-1 吸收塔操作示意图
吸收塔设备是气液接触的传质设备，一般可分为逐级接触型和微分接触型两类。板式塔属于逐级接触型的气液传质设备，它是在塔体内按照一定距离设置许Y X
多塔盘，气体以鼓泡或喷射的方式穿过塔盘上的液层。填料塔属于微分接触型气液传质设备，它是在塔体内装有一定数量的填料，填料的作用是提供气液间的传质面积。在塔内液体沿填料表面下流，形成一层薄膜，气体沿填料空隙上升，在填料表面的液层与气体的界面上进行传质过程。
1.2吸收在工业生产中的应用
在化工生产中所处理的原料﹑中间产物﹑粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相混合物，为进一步加工和使用，常需将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。对于均相物系，要想进行组分间的分离，必须要造成一两个物系，利用原物系中各组分间某种物性的差异，而使其中某个组分（或某些组分）从一相转移到另一相，以达到分离的目的。物质在相间的转移过程称为物质传递过程。吸收单元操作是化学工业中常见的传质过程。
气体的吸收在化工生产中主要用来达到以下几种目的：
(1)有用组分的回收。例如用硫酸处理焦炉气以回收其中的二氧化硫，用气油处理焦炉气以回收其中的芳烃，用液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯等。
(2)原料气的净化。例如用水和碱液脱除合成二氧化硫原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。
(3)某些产品的制取。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氢以制备盐酸，用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液等。
(4)废气的治理。例如：电厂的锅炉尾气含二氧化硫。硝酸生产尾气含一氧化氮等有害气体，均须用吸收方法除去。
1.3吸收设备的发展
吸收操作主要在填料塔和板式塔中进行，几种常用的吸收塔有填料塔、湍球塔、板式塔等。其中填料塔的应用较为广泛。
填料塔的历史较久，早在19世纪中期已开始用于生产，到20世纪初，人们以碎石、短管段等为填料用来蒸馏原油，改进了原来的釜式蒸馏技术，促进了石油工业的发展。但由于当时对填料两相的流动研究很少，塔的优越性未能全部发挥，故不久就为泡罩塔所取代。后来随着石油、酸碱、肥料、石油化工等工业的飞速发展，人们对填料塔的实践和认识才进一步不断加深，制造了多种形式的填料；对填料塔的压降和泛点得出了较为可靠的关联式，为设计和操作提供了依据。
填料塔，它由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成，塔外壳多采用金属材料，也可用塑料制造。填料是填料塔的核心，它提供了塔内气液两相的接触面，填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面，有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料，20世纪80年代后开发的新型填料如QH—1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等，为先进的填料塔设计提供了基础。
塔填料的研究与应用已获得长足的发展，鲍尔环、阶梯环、莱佛厄派克环、金属环矩鞍等的出现标志着散装填料朝高通量、高效率、低阻力方向发展有新的突破。规整填料在工业装置大型化和要求高分离效率的情况下，倍受重视，已成为塔填料的重要品种。其中金属与塑料波纹板造价适中，抗污力强，操作性能好，并易于工业应用，可作为通用填料使用；栅格填料对液体负荷和允许压降要求苛刻的过程十分有利，并具有自净机能，即使应用在污垢系统也能长期稳定运转；脉冲填料独特的结构使之在大流量、大塔径下也不会发生偏流，极易工业放大，从发展上看很有希望。
近年来，工程界对填料塔进行了大量的研究工作，主要集中在以下几个方面：
(1)开发多种形式、规格和材质的高效、低压降、大流量的填料；
(2)与不同填料相匹配的塔内件结构；
(3)填料层中液体的流动及分布规律；
(4)蒸馏过程的模拟。
填料塔的基本特点是结构简单，压力降小，传质效率高，便于采用耐腐蚀材料制造等。对于热敏性及容易发泡的物料，更显出其优越性。过去，填料塔多推荐用于0.6～0.7m以下的塔径。近年来，随着高效新型填料和其他性能内件的开发，以及人们对填料流体力学，放大效应及传质机理的深入研究，使填料塔技术得到了迅速发展。
第2章设计方案
2.1吸收剂的选择
吸收操作的好坏在很大程度上取决于吸收剂的性质。选择吸收剂时在，主要考虑以下几点：
(1) 溶解度大吸收剂对溶质组分的溶解度越大，则传质推动力越大，吸收速率越快，且吸收剂的耗用量越少，操作费用较低。
(2) 选择性好吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微，否则不能实现有效的分离。
(3) 挥发性好在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下，吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收剂的损失量。
(4) 粘度低吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这有助于传质速率的提高。
（5）易再生当富液不作为产品时，吸收剂要易再生，以降低操作费用。要求溶解度对温度的变化比较敏感，即不仅在低温下溶解度要大，平衡分压要小；而且随着温度升高，溶解度应迅速下降，平衡分压应迅速上升，则被吸收的气体解吸，吸收剂再生方便。
(6) 其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定、经济安全[1]。
在实际生产中满足所有要求的吸收剂是不存在的。应从满足工艺要求出发，对可供选择的吸收剂做全面的评价，作出科学、经济、合理的选择。
表2-1 物理吸收剂和化学吸收剂的选择
物理吸收剂化学吸收剂
（1）吸收容量（溶解度）正比于溶质分压
（2）吸收热效应很小（近于等温）（3）常用降压闪蒸解吸
（4）适于溶质含量高，而净化度要求（1）吸收容量对溶质分压不太敏感（2）吸收热效应显着
（3）用低压蒸汽气提解吸
（4）适于溶质含量不高，而净化度要求很高的场合
不太高的场合
（5）对设备腐蚀性大，易变质
（5）对设备腐蚀性小，不易变质
综上所述，考虑吸收剂的选用标准，在二氧化硫的吸收过程中，采用水为吸收剂。
2.2 吸收流程的选择
2.2.1 气体吸收过程分类
气体吸收过程通常按以下方法分类。
(1) 单组分吸收与多组分吸收: 吸收过程按被吸收组分数目的不同，可分为单组分吸收和多组分吸收。若混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分不溶（或微溶）于吸收剂，这种吸收过程称为单组分吸收。反之，若在吸收过程中，混合气中进入液相的气体溶质不止一个，这样的吸收称为多组分吸收。
(2) 物理吸收与化学吸收: 在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应，可以把吸收过程看成是气体溶质单纯地溶解于液相溶剂的物理过程，则称为物理吸收。相反，如果在吸收过程中气体溶质与溶剂(或其中的活泼组分)发生显著的化学反应，则称为化学吸收。
(3) 低浓度吸收与高浓度吸收: 在吸收过程中，若溶质在气液两相中的摩尔分率均较低（通常不超过0.1），这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高浓度吸收。对于低浓度吸收过程，由于气相中溶质浓度较低，传递到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸收塔的气、液相流率均可视为常数。
(4) 等温吸收与非等温吸收: 气体溶质溶解于液体时，常由于溶解热或化学反应热，而产生热效应，热效应使液相的温度逐渐升高，这种吸收称为非等温吸收。若吸收过程的热效应很小，或虽然热效应较大，但吸收设备的散热效果很好，能及时移出吸收过程所产生的热量，此时液相的温度变化并不显著，这种吸收称为等温吸收。
2.2.2吸收装置的流程
吸收装置的流程主要有以下几种。
（1）逆流操作气相自塔底进入塔顶排出，液相自塔顶进入塔底排出，此即逆流操作。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。工业生产中多采用逆流操作。
（2）并流操作气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。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：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需要吸收很完全；吸收剂用量特别大，逆流操作易引起液泛。
（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蘅常数m 植很小的情况，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，吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低，且需要设置循环泵，操作费用增加。
（4）多塔串联操作若设计的填料层高度过大，或由于所处理物料等原因需要经常清理调料，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。此种操作因塔内需要留较大空间，输液、喷淋、支承板等辅助装置增加，使设备投资加大。
（5）串联—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。
用水吸收二氧化硫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，且二氧化硫不作为产品，故采用纯溶剂。
2.3吸收塔设备及填料的选择
2.3.1 吸收塔设备
对于吸收过程，塔设备有多种，如何选择合适的类型是进行工业设计的首要工作。而进行这一项工作则主要对吸收过程进行充分的研究后，并经过多方案对比方能得到较满意的结果。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，即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，易
于制造、安装、操作和维修等。
但作为吸收过程，一般具有操作液气比大的特点，因而更适用于填料塔。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。但在液体流率很低难以充分润湿填料，或塔径过大，使用填料不很经济的情况下，以采用板式塔为宜。
本设计过程采用填料塔作为吸收设备。
2.3.2 填料的选择
塔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，塔填料的选择是填料塔设计的重要环节。
在选择塔填料时应考虑如下几个问题：
（1）比表面积要大比表面积a是指单位体积的填料层所具有的表面积，大的比表面积和良好的润湿性能有利于传质速率的提高。
（2）空隙率大空隙率ε是指单位体积的填料所具有的空隙体积，填料的空隙率大，气液通过的能力大，气体流动的阻力小，填料的空隙率一般在0.45-0.95范围。
（3）堆积密度小堆积密度ρ是指单位体积填料的质量，在机械强度允许的条件下，填料壁要尽量减薄，以减小填料的堆积密度，从而既可降低成本又可增加空隙率。
（4）填料的几何形状填料的几何形状对填料的流体力学和传质性能有着重要的影响。
（5）填料的材质工业上，填料的材质分为陶瓷、金属和塑料三大类，不同的材质适应于不同的操作条件[9]。
陶瓷拉西环具有优异的耐酸耐热性能，能耐除氢氟酸以外的各种无机酸、有机酸及有机溶剂的腐蚀，可在各种高，低场合使用，应用范围十分广泛。另外，本设计的目的是除去烟气中的二氧化硫，对填料的效率要求并不高，同时陶瓷拉西环的成本较低，比较适合于本次设计的填料选择，因此，本设计选用陶瓷拉西环作为填料。部分规格的陶瓷拉西环主要性能参数见附表。
2.4吸收剂再生方法的选择
依据所用的吸收剂不同可以采用不同的再生方案，工业上常用的吸收剂再生
方法主要有减压再生、加热再生及气提再生等。
A.减压再生（闪蒸）
吸收剂的减压再生是最简单的吸收剂再生方法之一。在吸收塔内，吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔并减压，使得融入吸收剂中的溶质得以再生。该方法最适用于加压吸收，而且吸收后的后续工艺处于常压或较低压力的条件，如吸收操作处于常压条件下进行，若采用减压再生，那么解吸操作需要在真空条件下进行，则过程可能不够经济
B.加热再生
加热再生也是吸收剂再生最常用的方法。吸收了大量溶质后的吸收剂进入再生塔内并加热使其升温，溶入吸收剂中的溶质得以解吸。由于再生温度必须高于吸收温度，因而，该方法最适用于常温吸收或在接近于常温的吸收操作，否则，若吸收温度较高，则再生温度必然更高，从而，需要消耗更高品位的能量。一般采用水蒸气作为加热介质，加热方法可依据具体情况采用直接蒸汽加热或采用间接蒸汽加热。
2.5 操作参数的选择
2.5.1操作温度的确定
对于物理吸收而言,降低操作温度,对吸收有利.但低于环境温度的操作温度因其要消耗大量的制冷动力而一般是不可取的,所以一般情况下,取常温吸收较为有利.对于特殊条件的吸收操作方可采用低于或高于环境的温度操作.
对于化学吸收,操作温度应根据化学反应的性质而定,既要考虑温度对化学反应速度常数的影响,也要考虑对化学平衡的影响,使吸收反应具有适宜的反应速度。
对于再生操作,较高的操作温度可以降低溶质的溶解度,因而有利于吸收剂的再生。
而对本设计而言，由吸收过程的气液关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，即低温有利于吸收，但操作温度的低限应有吸收系统的具体情况决定。依据本次设计要求，操作温度定为30℃。
2.5.2操作压力的确定
操作压力的选择根据具体情况的不同分为三种：
对于物理吸收,加压操作一方面有利于提高吸收过程的传质推动力而提高过程的传质速率,另一方面,也可以减小气体的体积流率,减小吸收塔径.所以操作十分有利.但工程上,专门为吸收操作而为气体加压,从过程的经济性角度看是不合理的,因而若在前一道工序的压力参数下可以进行吸收操作的情况下,一般是以前道工序的压力作为吸收单元的操作压力。
对于化学吸收,若过程由质量传递过程控制,则提高操作压力有利,若为化学反应过程控制,则操作压力对过程的影响不大,可以完全根据前后工序的压力参数确定吸收操作压力,但加大吸收压力依然可以减小气相的体积流率,对减小塔径仍然是有利的。
对于减压再生(闪蒸)操作,其操作压力应以吸收剂的再生要求而定,逐次或一次从吸收压力减至再生操作压力,逐次闪蒸的再生效果一般要优于一次闪蒸效果。
本设计中由吸收过程的气液平衡可知，压力升高可增加溶质组分的溶解度，即加压有利于吸收。但随着操作压力的升高，对设备的加工制造要求提高，且能耗增加，综合考虑，采用常压100KPa。
第三章 吸收塔工艺条件的计算
3.1基础物性数据 3.1.1液相物性数据
对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据，查得30℃时水的有关物性数据如下： 密度ρL =995.7(kg/m 3) 粘度μL =0.0008007(Pa ·S) 表面张力δL =0.0712(N/m)
SO 2在水中的扩散系数D G =2.2×10-9(m 2/s)=7.92×10-6(m 2/h) 3.1.2气相物性数据 混合气体的平均摩尔质量为 32.155290.9164.060.09M =?+?= 混合气体的平均密度为
()
)/(275.1305.1273315.8155
.321003v m kg RT M P =+??==
ρ 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册的30 C °空气的粘度为
()h m kg s Pa ?=??=-/06696.0)(1086.15v μ
30℃时SO 2在水中的扩散系数D G =2.2×10-9(m 2/s)=7.92×10-6(m 2/h) 3.1.3气液两相平衡时的数据
查表得常压下30℃2SO 在水中的亨利系数为
a KP E 3105.84?= 相平衡常数为
.548100105.843=?==p E m
溶解度系数为
()
33
/0114.002
.18105.84.7
995m kpa kmol EM H s
L
?=??=
=
ρ
3.2物料衡算
因为公式V （Y 1-Y 2）=L(X 1-X 2)无论是低浓度吸收还是高浓度吸收均适用，故物料衡算利用此式。 进塔气相摩尔比为
0989.009
.0109
.01111=-=-=
y y Y 出塔气相摩尔比为
00495.0)95.01(0989.0)1(12=-?=-=A Y Y ? 进塔惰性气相流量为
24kmol/h 1.36)09.01(33
.101)305.1273(4.22100
5.12731000=-??+???=
V
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 2
121min /X m Y Y Y V L --=?
??
?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为,02=X
073.460.548/0989.000495.00989.0min =--=
???
??V L 取操作液气比
88.25573.0462.1)(2.1min =?==V
L
V L 进塔吸收剂的流量为
L=55.288×36.124=1997.224kmol/h)
)()(2121X X L Y Y V -=-
0017.00224
.1997)
00495.00989.0(124.36)(2211=+-?=+-=
X L Y Y V X 3.3填料塔的工艺尺寸计算 3.3.1塔径的计算
考虑到填料塔内部的压力降，塔的操作压力为100KPa,液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即
W L =L ×M=1997.224×18.02=35989.976kg/h 气相质量流量为
W V =ρV ×V=1000×1.275=1275kg/h 采用埃克特通用关联图有： 横坐标
01.1)7
.995275.1(1275976.35989)(5
.05.0=?=L V V L W W ρρ 在关联图上对应的乱堆填料泛点线纵坐标值为0.024，即
纵坐标 024.0g u 2
.02max =ψL L
V μρρφ）（
由表2-2可查得D N =25mm 的瓷拉西环的填料因子φ=450m -1，带入数据可得：
m/s 654.08007.0275.114507
.99581.9024.0g 024.0u 2
.02
.0max =?????=ψ=
L
V L
μρφρ
本次设计选用瓷拉西环填料。对于散装填料，泛点率的经验值为
85.05.0u u
max
-=，泛点率的选择，对于加压操作，选择较高的泛点率，减压操
作选择较低的泛点率，根据设计要求，此处选择0.65。因此
m/s 43.0654.065.0u 65.0u max =?== 塔的直径m 90.03600
43.014.31000
4u 4=???==
πS V D 圆整后取D=0.9m=900mm 3.3.2泛点率校核和填料规格 泛点率校核
s m D V u S /437.0.904.1336001000
442
2=???==
π %80.66%100654
.0437
.0max
=?=
u u 在（50%——80%）之间，所以符合要求. 填料规格校核 拉西环的径比要求：
d
D >8
有
83625
900>==d D 即符合要求。，
3.3.3液体喷淋密度校核 取最小润湿速率为： ()）
（h m m L w ?=/08.03min D N =25mm 的瓷拉西环比较面积32/m 190m =σ ()）
（h m m L U w ?=?==23min min /2.1519008.0σ min 2
847.560.914.37.9954
97.35990U U >=???=
故满足最小喷淋密度的要求。
经以上校核可知，填料塔直径选用D=900mm 合理。 3.4填料层高度计算 3.4.1传质单元数的计算
0825.00017.0.548*11=?==mX Y
0*22==mX Y
解吸因数为
877.028
.199725
1.36.548v =?==
L m S 气相总传质单元数为
97.9]877.00
00495.00
0989.0)877.01ln[(877.011]**)1ln[(112221=+--?--=+----=
S Y Y Y Y S S N OG 3.4.2传质单元高度的计算
由于SO 2用水做吸收剂时，是中等溶解度气体，气膜阻力和液膜阻力在总阻力中有相当的比例。计算体积吸收系数的经验公式为：
82
.025.07.04a a 1081.9a W W G L G =?=-κκ
其中a 为水的表面张力，为常数。30℃时，a=0.0143
h)kg/(m 20.20059.014.312754422
2?=??==
D W G V π ）（πh m /kg 93.566029.014.397.3599044222?=??==D W W L
89
.11293
.566020143.0a 099.393.566022.20051081.9a 82
.025.07.04=?==???=-L G κκ
由如下关系：
a
1
a 1a
1
L G G H K κκ-=
可得 kpa)h kmol/(m 909.089
.1120114.01
099.311
a
1a
1
1a 3
G ??=?+
=
+
=
L G H K κκ
传质单元高度
m 625.09
.014.3100909.0125
.364a 42
2=????==
D P K V H G OG π 3.4.3填料层高度的计算
m 12.679.9625.0=?==O G O G N H Z
根据设计经验，填料层设计高度一般为Z Z ）5.12.1(-=' ,因此取
m Z 956.712.63.1=?='
所以设计取填料层高度为m Z 0.8='。
查散装填料分段高度推荐值可得拉西环的分段高度与塔径之比h/D=2.5，允许填料层的最大高度m 4h max ≤。
m 15.29.05.25.2h =?==D
因此，填料层需分成四段，每段2.0m 。 3.5填料塔附属高度的计算
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1.2m （包括除沫器高度）。设塔底液相停留时间为10s ，则塔釜液所占空间高度为： )/(01.0.7
995360097
.3599036003s m w V L L S =?=?=
ρ
)(16.01
8.014.301
.0104.904
102
1m V h S =???=
??=
π
考虑到气相接管的空间高度，底部空间高度取为2.0米，那么塔的附属空间高度可以取为3.2m。吸收塔的总高度为11.2m。
3.6液体分布器的设计
液体分布器的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数），各布液点均匀性，各布液点上液相组成的均匀性决定，设计液体分布器主要是决定这些参数的结构尺寸。对液体分布器的选型和设计，一般要求：液体分布要均匀；自由截面率要大；操作弹性大；不易堵塞，不易引起雾沫夹带及起泡等；可用多种材料制作，且操作安装方便，容易调整水平。
根据本吸收的要求和物系的性质可选用重力型排管式液体分布器，布液孔数应应依所用填料所需的质量分布要求决定，喷淋点密度应遵循填料的效率越所需的喷淋点密度越大这一规律。
3.6.1液体分布器的选型
液体分布装置的种类多样，有喷头式、盘式、管式、槽式、及槽盘式等。工业应用以管式、槽式、及槽盘式为主。
性能优良的液体分布器设计时必须满足以下几点：
⑴液体分布均匀评价液体分布均匀的标准是：足够的分布点密度；分布点的几何均匀性；降液点间流量的均匀性。
①分布点密度。液体分布器分布点密度的选取与填料类型及规格、塔径大小、操作条件等密切相关，各种文献推荐的值也相差较大。
大致规律是：塔径越大，分布点密度越小；液体喷淋密度越小，分布点密度越大。对于散装填料，填料尺寸越大，分布点密度越小。表3-1列出了散装填料塔的分布点密度推荐值。
表3-1 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值
塔径，mm 分布点密度，2
点塔截面
/m
D=400 330
D=800 180
D=900 140
D≥1200 42
②分布点的几何均匀性。分布点在塔截面上的几何均匀分布是较之分布点密度更为重要的问题。设计中，一般需通过反复计算和绘图排列，进行比较，选择较佳方案。分布点的排列可采用正方形、正三角形等不同方式。
化工原理课程设计---水吸收氨气-资料
《化工原理》课程设计水吸收氨气填料塔设计 学院医药化工学院 专业化学工程与工艺 班级 姓名姚 学号 090350== 指导教师蒋赣、严明芳 2011年12月25日
目录 前言 (1) 1. 水吸收氨气填料塔工艺设计方案简介 (4) 1.1任务及操作条件 (4) 1.2设计案的确定 (4) 1.3填料的选择 (4) 2. 工艺计算 (6) 2.1 基础物性数据 (6) 2.1.1液相物性的数据 (6) 2.1.2气相物性的数据 (6) 2.1.3气液相平衡数据 (6) 2.1.4 物料衡算 (7) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (7) 2.2.1 塔径的计算 (7) 2.2.2 填料层高度计算 (9) 2.2.3 填料层压降计算 (12) 2.2.4 液体分布器简要设计 (13) 3. 辅助设备的计算及选型 (15) 3.1 填料支承设备 (15) 3.2填料压紧装置 (16) 3.3液体再分布装置 (16) 4. 设计一览表 (17) 5. 后记 (18) 6. 参考文献 (10) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）
前言 在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 在化学工业中，经常需要将气体混合物中的各个组分加以分离，其主要目的是回收气体混合物中的有用物质，以制取产品，或除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理，或除去工业放空尾气中的有害成分，以免污染空气。吸收操作是气体混合物分离方法之一，它是根据混合物中各组分在某一种溶剂中溶解度不同而达到分离的目的。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类；板式塔和填料塔。以前在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、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降小、性能稳定等特点。因此，填料塔已经被推广到大型气、液操作中，在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 综合考察各分离吸收设备中以填料塔为代表，填料塔技术用于各类工业物系的分离,虽然设计的重点在塔体及塔内件等核心部分,但与之相配套的外部工艺和换热系统应视具体的工程特殊性作相应的改进。例如在DMF回收装置的扩产改造项目中,要求利用原常压塔塔顶蒸汽,工艺上可以在常压塔及新增减压塔之间采用双效蒸馏技术,达到降低能耗、提高产量的双重效果，在硝基氯苯分离项目中;改原多塔精馏、两端结晶工艺为单塔精馏、端结晶流程,并对富间硝基氯苯母液进行精馏分离,获得99%以上的间硝基氯苯,既提高产品质量,又取得了降低能耗的技术效果。 过程的优缺点：分离技术就是指在没有化学反应的情况下分离出混合物中特定组分的操作。这种操作包括蒸馏，吸收，解吸，萃取，结晶，吸附，过滤，蒸发，干燥，离子交换和膜分离等。利用分离技术可为社会提供大量的能源，化工产品和环保设备，对国民经济起着重要的作用。为了使1填料塔的设计获得满足分离要
水吸收_低浓度二氧化硫_填料吸收塔_设计
水吸收低浓度SO2填料吸收塔设计 第一部分设计任务、依据和要求 一、设计任务及操作条件 1、混合气体（空气中含SO 2 气体的混合气体）处理量为90 kmol/h 2、混合气体组成：SO 2 含量为7.6%（摩尔百分比），空气为：92.4%（mol/%） 3、要求出塔净化气含SO 2为：0.145%（mol/%），H 2 O为：1.172 kmol/h 4、吸收剂为水，不含SO 2 5、常压，气体入塔温度为25°C，水入塔温度为20°C。 二、设计内容 1、设计方案的确定 2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压强的计算。 3、填料塔附属结构的选型与设计。 4、填料塔工艺条件图。 三、H2O- SO2 在常压20 °C下的平衡数据
四、 气体与液体的物理性质数据 气体的物理性质： 气体粘度()0.0652/G u kg m h =? 气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ= 液体的物理性质：液体粘度 3.6/()L u kg m h =? 液体扩散系数625.310/L D m s -=? 液体密度 3998.2/L kg m ρ= 液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==? 五、 设计要求 1、设计计算说明书一份 2、填料塔图（2号图）一张
第二部分 SO2净化技术和设备 一、SO2的来源、性质及其危害： 1、二氧化硫的来源 二氧化硫的来源很广泛，几乎所有企业都要产生二氧化硫，最主要途径是含硫化石燃料的燃烧。大约一吨煤中含有5-50kg硫，一吨石油中含有5-30kg硫。这些燃料经燃烧都产生并排放出二氧化硫，占所有排放总量的96%. 二氧化硫的来源包括微生物活动，火山活动，森林火灾以及海水飞沫。主要有自然来源和人为来源两大类： 自然来源主要是火山活动，喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体，地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫，随火山灰一起喷射到大气中。地球上57%的二氧化硫来自自然界，沼泽、洼地、大陆架等处所排放的硫化氢，进入大气，被空气中的氧氧化为二氧化硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，通过自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。 人为来源则指在人类进行生产、生活活动中，使用含硫及其化合物的矿石进行燃烧，以及硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥纸浆的生产等产生的工业废气，从而使其中一部分或全部的硫以二氧化硫的形式排放到大气中，形成二氧化硫污染。这部分二氧化硫占地球上二氧化硫来源的43%。随着化石燃料消费量的不断增加，全世界认为排放的二氧化硫在不断在增加，其中北半球排放的二氧化硫占人为排放总量的90%。我国的能源主要依靠煤炭和石油，而我国的煤炭、石油一般含硫量较高，因此，火力发电厂、钢铁厂、冶炼厂、化工厂和炼油厂排放出的大量二氧化硫和二氧化碳是造成我国大气污染的主要原因。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。 2、二氧化硫的性质 (1)物理性质： 二氧化硫又名亚硫酸酐，英文名称： sulfur dioxide 。无色气体，有强烈刺激性气味。分子量64.07 密度为1.4337kg/m3 （标准状况下），密度比空气大。溶解度：9.4g/mL（25℃）熔点－76.1℃（200.75K）沸点－10℃ （263K）
水吸收二氧化硫填料塔
化工原理课程设计 设计名称水吸收SO2-空气混合气填料塔的设计学院能源与环境学院 班级环境131 学号 201301144120 姓名高鹏垒 指导教师石凤娟 2016年1月 22 日
化工原理课程设计任务书 一、设计题目 水吸收SO 2-空气混合气填料塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用20℃的清水吸收 SO 2-空气混合气中的 SO 2。已知入口空气中含SO 2的摩尔分率为0.05，操作压力为 101.3KPa,相对湿度为70%。要求SO 2的回收率为96%。采用清水进行吸收，吸收剂的用 量为最小用量的1.5倍。 二、设计操作条件 （1）入塔炉气流量：1200（1800）+n*10=1400h m /3 （说明: n 为学号尾数后两位） （2）常压101.3KPa 。 （3）操作温度20℃。 三、填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 四、工作日 每年300天，每天24h 连续运行。 五、厂址 河南省周口市。 六、设计内容 （1）填料塔的物料衡算； （2）填料塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）填料塔接管尺寸计算； （6）绘制生产工艺流程图（A2号图纸） （7）绘制填料塔装配图（A1号图纸） （8）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
摘要： 介绍了吸收技术的基本知识；叙述了水吸收SO2的设计方案和流程；根据操作条件设计出符合要求的填料塔，包括塔设备的工艺尺寸计算、填料选择及辅助设备的选型和计算。 关键字：课程设计SO2吸收填料塔
目录 一、前言 0 1、吸收技术概况 0 2、吸收在工业生产中的应用 (1) 3、吸收设备 (1) 二、填料塔设计 (2) 1、吸收剂的选择 (2) 2、吸收流程的选择 (3) 2.1 气体吸收过程分类 (3) 2.2吸收装置的流程 (4) 3、吸收塔设备及填料的选择 (5) 3.1 吸收塔设备 (5) 3.2 填料的选择 (5) 4、吸收剂再生方法的选择 (6) 5、操作参数的选择 (7) 5.1操作温度的确定 (7) 5.2操作压力的确定 (7) 三、填料塔工艺设计计算 (8) 1、基础物性数据 (8) 1.1液相物性数据 (8) 1.2气相物性数据 (8) 1.3气液两相平衡时的数据 (8) 2、物料衡算 (9) 3、填料塔的工艺尺寸计算 (10) 3.1塔径的计算 (10) 考虑到填料塔内部的压力降，塔的操作压力为101.3KPa (10) 3.2泛点率校核和填料规格 (11) 填料规格校核............................................................... 11 阶梯环的径比要求：d D >8 .................................................... 11 3.3液体喷淋密度校核 . (11) 4、填料层高度计算 (12) 4.1传质单元数的计算 (12) 4.2传质单元高度的计算 (12) 4.3填料层高度的计算 (14) 5、填料塔附属高度的计算 (14) 6、液体分布器的简要设计 (15) 6.1液体分布器的选型 (15) 6.2分布点密度及布液孔数的计算 (16) 6.3塔底液体保持管高度的计算 (17) 7、其它附属塔内件的选择 (17) 7.1 填料支撑板 (17) 7.2 填料压紧装置与床层限制板 (17)
水吸收氨气填料塔设计概述
化工原理课程设计 课程名称: _ 化工原理 设计题目: __水吸收空气中氨填料塔的工艺设计____ 院系: ___化学与生物工程学院__________ 学生姓名: _____王永奇__________ 学号: ____200907117________ 专业班级: __化学工程与工艺093_ 指导教师: ______张玉洁_________
化工原理课程设计任务书 一、设计题目：水吸收空气中的氨填料塔的工艺设计 二、设计条件 1.生产能力：每小时处理混合气体4500Nm/h； 2.设备型式：填料塔 3.操作压力：101.3KPa 4.操作温度：298K 5.进塔混合气中含氨8%（体积比） 6.氨的回收率为99% 7.每年按330天计，每天24小时连续生产 8.建厂地址：兰州地区 9.要求每米填料的压降都不大于103Pa 三、设计步骤及要求 1. 确定设计方案 （1）流程的选择 （2）初选填料类型 （3）吸收剂的选择 2.查阅物料的物性数据 （1）溶液的密度、粘度、表面张力、氨在水中的扩散系数 （2）气相密度、粘度、表面张力、氨在空气中的扩散系数 （3）氨在水中溶解的相平衡数据 3.物料衡算 （1）确定塔顶、塔底的气液流量和组成 （2）确定泛点气速和塔径 （3）校核D/d>8～10 （4）液体喷淋密度校核：实际的喷淋密度要大于最小的喷淋密度。 4.填料层高度计算 5.填料层压降校核
如果不符合上述要求重新进行以上计算 6.填料塔附件的选择 （1）液体分布装置 （2）液体在分布装置 （3）填料支撑装置 （4）气体的入塔分布 7.计算结果列表（见下表） 四、设计成果 1. 设计说明书（A4） （1）内容包括封面、任务书、目录、正文、参考文献、附录 （2）格式必须严格按照兰州交通大学毕业设计的格式打印。 2.精馏塔工艺条件图（2号图纸）（手绘） 五、时间安排 （1）第十九周---第二十二周 （2）第二十二周的星期五（7月20日）下午两点本人亲自到指定地点交设计成果，最迟不得晚于星期五的十八点钟。 六、设计考核 （1）设计是否独立完成； （2）设计说明书的编写是否规范 （3）工艺计算与图纸正确与否以及是否符合规范 （4）答辩 七、参考资料 1.《化工原理课程设计》贾绍义柴成敬天津科学技术出版社 2.《现代填料塔技术》王树盈中国石化出版社 3.化工原理夏清天津科学技术出版社
111水吸收二氧化硫填料吸收塔设计说明书完整版
吉林化工学院 化工原理课程设计 题目处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 教学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011 年 12 月 5 日
课程设计任务书 1、设计题目：处理量为2550~3200m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 。 矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO 2入塔的炉气流量为3100m3/h，其中进塔SO2的摩尔分率为0.05，要求SO2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。吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度t=20℃ （3）选用填料类型及规格自选。 3、设计任务： 完成吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，撰写设计说明书。 处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 化工原理教学与实验中心 2011年11月
目录 摘要.................................................................................................................................IV 第一章绪论. (1) 1.1 吸收技术概况 (1) 1.2 吸收设备发展 (1) 1.3 吸收在工业生产中的应用 (3) 第二章吸收塔的设计方案 (4) 2.1 吸收剂的选择 (4) 2.2 吸收流程选择 (5) 2.2.1 吸收工艺流程的确定 (5) 2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6) 2.3 吸收塔设备及填料的选择 (7) 2.3.1 吸收塔设备的选择 (7) 2.3.2 填料的选择 (8) 2.4 吸收剂再生方法的选择 (10) 2.5 操作参数的选择 (11) 2.5.1 操作温度的确定 (11) 2.5.2 操作压强的确定 (11) 第三章吸收塔工艺条件的计算 (12) 3.1 基础物性数据 (12) 3.1.1 液相物性数据 (12) 3.1.2 气相物性数据 (12) 3.1.3 气液两相平衡时的数据 (12) 3.2 物料衡算 (12) 3.3 填料塔的工艺尺寸计算 (13)
化工原理课程设计水吸收氨气填料塔设计
《化工原理》课程设计 ——水吸收氨气填料塔设计学院 专业 班级 姓名 学号 指导教师 2012年12月11 日
设计任务书 水吸收氨气填料塔设计 （一）设计题目 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。混合气体的处理量为____3200____m3/h，其中含氨为____8%____（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求： ①塔顶排放气体中含氨低于____0.04%____（体积分数）； （二）操作条件 （1）操作压力：常压 （2）操作温度：20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （三）填料类型 聚丙烯阶梯环吸收填料塔 （四）设计内容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图（A3号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A3号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录 前言 ............................................................................................................. 错误!未定义书签。第一节填料塔主体设计方案的确定.................................................. 错误!未定义书签。 1.1装置流程的确定 .................................................................................. 错误!未定义书签。 1.2 吸收剂的选择.................................................................................. 错误!未定义书签。 1.3 课程设计任务 .................................................................................... 错误!未定义书签。 1.4 填料的类型与选择 ............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.1 填料种类的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.2 填料规格的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.4.3 填料材质的选择 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.5 基础物性数据....................................................................................... 错误!未定义书签。 1.5.1 液相物性数据................................................................................. 错误!未定义书签。 1.5.2 气相物性数据 .............................................................................. 错误!未定义书签。 1.5.3 气液相平衡数据............................................................................ 错误!未定义书签。 1.5.4 物料横算............................................................................................. 错误!未定义书签。第二节填料塔工艺尺寸的计算 ........................................................... 错误!未定义书签。 2.1 塔径的计算 ........................................................................................... 错误!未定义书签。 2.2 填料层高度的计算及分段............................................................... 错误!未定义书签。 2.3填料层压降计算： .............................................................................. 错误!未定义书签。第三节填料塔内件的类型及设计 .................................................. 错误!未定义书签。
水吸收氨气过程填料吸收塔的设计说明
课程设计任务书 一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计； 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。混合气体的处理量为2600m3/h，其中含氨为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：氨气的回收率达到98%。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa） 二、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度 : t=20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）选用填料类型及规格自选。 三、设计容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图（A4号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录 1. 设计方案简介 (1) 1.1设计方案的确定 (1) 1.2填料的选择 (1) 2. 工艺计算 (1) 2.1 基础物性数据 (1) 2.1.1液相物性的数据 (1) 2.1.2气相物性的数据 (1) 2.1.3气液相平衡数据 (1) 2.1.4 物料衡算 (1) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2) 2.2.1 塔径的计算 (2) 2.2.2 填料层高度计算 (3) 2.2.3 填料层压降计算 (6) 2.2.4 液体分布器简要设计 (7) 3. 辅助设备的计算及选型 (8) 3.1 填料支承设备 (8) 3.2填料压紧装置 (8) 3.3液体再分布装置 (8) 4. 设计一览表 (9) 5. 后记 (9) 6. 参考文献 (9) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）
毕业论文水吸收二氧化硫填料塔设计
水吸收二氧化硫填料塔设计 作者陈福茂 单位港口航道与近海工程学院专业港口航道与海岸工程学号1303010317
摘要：本设计的目的在于除去工业放空尾气中的有害物质。尾气的初始条件为：20℃，常压下，体积流量为2500m3/h混合气（空气+SO2），其中SO2体积分数5%，出塔SO2含量为0.25%。设计方案：用水吸收SO2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SO2不作为产品，故属用纯溶剂吸收过程。对于水吸收SO2的过程，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。根据以上条件本设计的结果如下：塔径D=1.2m；填料层高度h=5000mm；填料设计层压降△P=107.91×5=539.55Pa。 关键词：水，二氧化硫，填料塔吸收塔 Water Absorption of Sulfur Dioxide in a Packed Tower Abstract:The absorption of the design aims to remove harmful substances in the exhaust of industrial venting. The sulfur dioxide absorption water, design and operating conditions for the task is: At the temperature of 20 and under the atmospheric pressure，the gas mixture (air + SO2)in the amount of procesing : 2500m3/h, volume fraction of sulfue dioxide in the inlet gas mixture:5﹪, emissions (sulfur dioxide by volume) : 0.25﹪. Design scheme: The sulfur dioxide absorption water, to belong to medium solubility absorption process, in order to improve the mass transfer efficiency, choose counter-current absorption process, because water absorbent do, and sulfur dioxide, not as products, so the pure solvents. Choice of filler: the process of water absorption of SO2, the operating temperature and operating pressure is low, the industry usually use plastic bulk packing. In the plastic bulk packing, plastic ladder ring packing performance is better, therefore the DN38 polypropylene ladder ring packing is being choiced. The design of the tower diameter is 1.2m, packing layer height is 5000mm, packing design pressure drop is 539.55Pa. Key Words: H2O; SO2；Packed Tower
水吸收SO2过程填料吸收塔的设计
一设计任务书 （一）设计题目 过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO 2 炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （三）设计容 （1）吸收塔的物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）吸收塔接管尺寸计算； （6）绘制吸收塔设计条件图； （7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二设计方案简介 2.1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 2 不作为产品，故采用纯溶剂。 程。因用水作为吸收剂，且SO 2 2.2填料的类型与选择 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO 2 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。 2.3设计步骤 本课程设计从以下几个方面的容来进行设计 （一） 吸收塔的物料衡算；（二） 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；（三） 设计液体分布器及辅助设备的选型；（四） 绘制有关吸收操作图纸。 三 、工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 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。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为 ρL =997.1 kg/m 3 粘度为 μL =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面力为σL =71.97 dyn/cm=932731 kg/h 2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m 2/s=6.206×10-6m 2/h （依Wilke-Chang 0.518r 0.6 ()1.85910M T D V φμ-=?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm =Σy i M i =0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为
化工原理课程设计---用水吸收二氧化硫常压填料塔
摘要 在化工生产中，气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，实现气液混合物的分离。在化学工业中，经常需将气体混合物中的各个组分加以分离，其目的是： ① 回收或捕获气体混合物中的有用物质，以制取产品； ② 除去工艺气体中的有害成分，使气体净化，以便进一步加工处理；或除去工业放空尾气中的有害物，以免污染大气。吸收操作仅为分离方法之一，它利用混合物中各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，实现气液混合物的分离。 一般说来，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都要用到气体吸收过程。填料塔作为主要设备之一。二氧化硫填料吸收塔，以水为溶剂，经济合理，净化度高，污染小。此外，由于水和二氧化硫反应生成硫酸，具有很大的利用。 本次化工原理课程设计，我设计的题目是：炉气处理量为h m 34200炉气吸过程填料吸收塔设计。本次任务为用水吸收二氧化硫常压填料塔。具体设计条件如下： 1、混合物成分：空气和二氧化硫； 2、二氧化硫的含量：08.0（摩尔分率） 3、操作压强；常压操作 4、进塔炉气流量：h m 34200 5、二氧化硫气体回收率：%98 吸收过程视为等温吸收过程。 关键词：吸收、填料塔、二氧化硫、低浓度。
The Abstract In the chemical production, gas absorption process is using the mixture of gases, the components in liquid or chemical reaction activity of solubility differences. In the chemical industry, gas absorption purpose is to: (1) recovery or capture gas mixture of the useful materials in order to making products; 2) remove the harmful process gas composition, make gas purification, so as to further processing;in order to avoid the atmospheric pollution. Generally speaking, the complete absorption process should include absorption and desorption two parts. In the chemical production process, the raw material of the gas purification, protect the environment, to use gas absorption process. As one of the main equipment packed tower. Sulfur dioxide packing absorption tower, water solvent, reasonable economy, purification degree is high, the pollution is small. In addition, because water and sulfur dioxide reacts sulfuric acid, have a lot of use. The principles of chemical engineering course design,My design task is the sulfur dioxide absorption water atmospheric packed tower. The specific design conditions as follows: 1, mixture composition: air and sulfur dioxide; 2, sulfur dioxide levels in: (Moore points rate) 3, operating pressure; Atmospheric pressure operation 4, into the tower furnace gas flow: 5, sulfur dioxide gas recovery: The absorption process as the isothermal absorption process. Keywords: absorption, packed tower, sulfur dioxide, low concentration.
化工原理 水吸收氨填料塔设计
广东石油化工学院化工原理课程设计 题目: 水吸收氨填料塔的设计 指导教师: 李燕 成绩评阅教师
目录 第一节前言 (4) 1.1 填料塔的主体结构与特点 (4) 1.2 填料塔的设计任务及步骤 (4) 1.3 填料塔设计条件及操作条件 (4) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (5) 2.1 装置流程的确定 (5) 2.2 吸收剂的选择 (5) 2.3填料的类型与选择 (5) 2.3.1 填料种类的选择 (5) 2.3.2 填料规格的选择 (5) 2.3.3 填料材质的选择 (6) 2.4 基础物性数据 (6) 2.4.1 液相物性数据 (6) 2.4.2 气相物性数据 (6) 2.4.3 气液相平衡数据 (7) 2.4.4 物料横算 (7) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (8) 3.1 塔径的计算 (8) 3.2 填料层高度的计算及分段 (9) 3.2.1 传质单元数的计算 (9) 3.2.3 填料层的分段 (11) 3.3 填料层压降的计算 (12) 第四节填料塔内件的类型及设计 (12) 4.1 塔内件类型 (12) 4.2 塔内件的设计 (12) 4.2.1 液体分布器设计的基本要求： (12) 4.2.2 液体分布器布液能力的计算 (13) 注： 1填料塔设计结果一览表 (13) 2 填料塔设计数据一览 (13)
3 参考文献 (15) 4 对本设计的评述或有关问题的分析讨论 (15)
第一节 前言 1.1 填料塔的主体结构与特点 结构： 图1-1 填料塔结构图 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以她特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。 1.2 填料塔的设计任务及步骤 设计任务：用水吸收空气中混有的氨气。 设计步骤：（1）根据设计任务和工艺要求，确定设计方案; （2）针对物系及分离要求，选择适宜填料； （3）确定塔径、填料层高度等工艺尺寸（考虑喷淋密度）； （4）计算塔高、及填料层的压降； （5）塔内件设计。 1.3 填料塔设计条件及操作条件 1. 气体混合物成分：空气和氨 2. 空气中氨的含量: 5.0% （体积含量即为摩尔含量） 液体 捕沫器 填料压板 塔壳填料 填料支承板液体再分布器填料压板填料支承板气体 气体 液体
水吸收二氧化硫填料塔的设计方案 (2)
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 2 。入塔 炉气流量为h m/ 20003其中SO 2的摩尔分数为0.05，要求SO 2 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；
目录 一、设计方案简介 二、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 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。因用水作为吸用水吸收SO 2 不作为产品，故采用纯溶剂 收剂，且SO 2 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 2 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。 空隙率堆积个数堆积重量填料因子m-1规格比表面积 m2/m3 38*19*1.2 132.5 0.91 27200 57.5 175.8 3）设计步骤 （一）吸收塔的物料衡算； （二）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； （三）设计液体分布器及辅助设备的选型； （四）绘制有关吸收操作图纸。
化工原理课程设计℃时水吸收二氧化硫填料塔的设计完整版
化工原理课程设计℃时水吸收二氧化硫填料塔 的设计 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
《化工原理》 课程设计报告 题目：处理量为1000m3/h清水吸收二氧化硫填料吸收塔设计 系别：环境科学与工程学院 专业班级：环境工程11（2）班 姓名：陈新林 学号： 指导教师：郑育英 （课程设计时间：2013年12月30日——2014年1月5日） 广东工业大学 目录 1．课程设计目的 (1) 2．课程设计题目描述和要求 (1) 3．课程设计报告内容 (4) 塔径计算 (7) 塔径的计算 (8) (8)
(9) (9) 填料层高度的计算 (9) 传质单元数的计算 (9) (10) (11) 填料塔附属高度的计算 (11) 2 (13) 4．总结 (26) 参考文献 (27)
1. 课程设计目的 化工原理课程设计是学生学过相关基础课程及化工原理理论与实验后，进一步学习化工设计的基础知识，培养工程设计能力的重要教学环节。通过该环节的实践，可使学生初步掌握单元操作设计的基本程序与方法，得到工程设计能力的基本锻炼。化工原理课程设计是以实际训练为主的课程，学生应在过程中收集设计数据，在教师指导下完成一定的设备设计任务，以达到培养设计能力的目的。单元过程及单元设备设计是整个过程和装备设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终，从这个意义上说，作为相关专业的本科生能够熟练地掌握典型的单元过程及装备的设计过程和方法，无疑是十分重要的。 2．课程设计题目描述和要求 设计题目描述 (1) 设计题目 二氧化硫填料吸收塔及周边动力设备与管线设计 (2) 设计内容 根据所给的设计题目完成以下内容： (1)设计方案确定； (2)相关衡算； (3)主要设备工艺计算； (4)主要设备结构设计与算核； (5)辅助（或周边）设备的计算或选择； (6)制图、编写设计说明书及其它。 (3) 原始资料 设计一座填料吸收塔，用于脱除废气中的SO ，废气的处理量为1000m3/h，其 2 为2%（摩尔分率），采用清水进行逆流吸收。要求塔吸收效率达98%。中进口含SO 2 吸收塔操作条件：常压：；恒温，气体与吸收剂温度：303K 清水取自1800米外的湖水。示意图参见设计任务书。 ⒈设计满足吸收要求的填料塔及附属设备； ⒉选择合适的流体输送管路与动力设备（求出扬程、选定型号等），并核算离心泵安装高度。 设计要求 设计时间为一周。设计成果要求如下： 1.完成设计所需数据的收集与整理 2.完成填料塔的各种计算
水吸收氨气填料塔设计样本
东南大学成贤学院 课程设计报告 题目填料吸收塔的设计 课程名称化工原理课程设计 专业制药工程 班级 学生姓名 学号 设计地点东南大学成贤学院 指导教师 设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日
目录 课程任务设计书 (3) 第一节吸收塔简介 (4) 1.1 吸收技术概况 (4) 1.2 吸收设备--填料塔概况 (4) 1.3 典型的吸收过程 (5) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (6) 2.1 装置流程的确定 (6) 2.2 吸收剂的选择 (6) 2.3 填料的类型与选择 (7) 2.3.1填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (8) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 基础物性数据 (10) 3.1.1 液相物性数据 (10) 3.1.2 气相物性数据 (10) 3.1.3 气液相平衡数据 (10) 3.2 物料衡算及校核 (11) 3.2.1水吸收氨气平衡关系 (11) 3.2.2绘制X-Y图 (11) 3.2.3物料衡算 (16) 3.3 塔径的计算及校核 (18) 3.3.1塔径的计算 (18) 3.3.2塔径的校核 (20) 3.4 填料层高度的计算及分段 (20) 3.4.1填料层高度的计算 (20) 3.4.2 填料层的分段 (23) 3.5 填料层压降的计算 (23) 第四节其他辅助设备的计算与选择 (24) 4.1 吸收塔的主要接管尺寸计算 (24) 4.2 气体进出口的压降计算 (24)
4.3 离心泵的选择与计算 (24) 附件一： 1.计算结果汇总 (26) 2.主要符号及说明 (27) 3.参考文献 (28) 4. 个人小结 (28) 附件二： 1.填料塔设备图 (30) 2.塔设备流程图 (31) 3.埃克特通用压降关联图 (32) 4.X-Y关系图（见计算过程）