水吸收二氧化硫填料塔的课程设计报告
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化工原理课程设计题目水吸收二氧化硫填料塔的设计
教学院化工与材料工程学院
专业班级材化0901
学生
学生学号
指导教师
2011年 7月5 日
课程设计任务书
1、设计题目:处理量为2750m3/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2750m3/h,其中进塔SO
2的摩尔分率为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。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:
完成干燥器的工艺设计与计算,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,编写设计说明书。
化工原理教研室 2011年5月
目录
第1章设计方案 (2)
1.1吸收剂的选择 (4)
1.2吸收流程的选择 (4)
1.3吸收塔设备及填料的选择 (4)
1.4吸收剂再生方法的选择 (6)
1.5操作参数的选择 (7)
第2章吸收塔的工艺计算 (9)
2.1基础物性数据 (9)
2.2物料衡算 (10)
2.3填料塔的工艺尺寸的计算 (11)
2.4填料塔填料高度计算 (12)
2.5填料塔附属高度计算 (14)
2.6液体分布器计算 (15)
2.7其他附属塔件的选择 (17)
2.8吸收塔的流体力学参数的计算 (19)
2.9附属设备的计算与选择 (20)
工艺设计主要符号说明 (22)
设计总结 (25)
参考文献 (26)
第1章设计方案
1.1吸收剂的选择
对于吸收操作,选择适宜的吸收剂,具有十分重要的意义.其对吸收操作过程的经济性有着十分重要的影响.一般情况下,选择吸收剂,要着重考虑如下问题.
(一)对溶质的溶解度大
所选的吸收剂多溶质的溶解度大,则单位量的吸收剂能够溶解较多的溶质,在一定的处理量和分离要求下,吸收剂的用量小,可以有效地减少吸收剂循环量,这对于减少过程功耗和再生能量消耗十分有利。另一方面,在同样的吸收剂用量下,液相的传质推动力大,则可以提高吸收速率,减小塔设备的尺寸。
(二)对溶质有较高的选择性
对溶质有较高的选择性,即要求选用的吸收剂应对溶质有较大的溶解度,而对其他组分则溶解度要小或基本不溶,这样,不但可以减小惰性气体组分的损失,而且可以提高解吸后溶质气体的纯度.
(三)不易挥发
吸收剂在操作条件下应具有较低的蒸气压,以避免吸收过程中吸收剂的损失,提高吸收过程的经济性.
(四)再生性能好
由于在吸收剂再生过程中,一般要对其进行升温或气提等处理,能量消耗较大,因而,吸收剂再生性能的好坏,对吸收过程能耗的影响极大,选用具有良好再生性能的吸收剂,往往能有效=
以上四个方面是选择吸收剂时应考虑的主要问题,其次,还应注意所选择的吸收剂应具有良好的物理、化学性能和经济性.其良好的物理性能主要指吸收剂的粘要小,不易发泡,以保证吸收剂具有良好的流动性能和分布性能.良好的化学性能主要指其具有良好的化学稳定性和热稳定性,以防止在使用中发生变质,同时要求吸收剂尽可能无毒、无易燃易爆性,对相关设备无腐蚀性(或较小的腐蚀性).吸收剂的经济性主要指应尽可能选用廉价易得的溶剂.
工业常用吸收剂
1.2吸收流程的选择
工业上使用的吸收流程多种多样,可以从不同角度进行分类,从所选用的吸收剂的种类看,有仅用一种吸收剂的一步吸收流程和使用两种吸收剂的两步吸收流程,从所用的塔设备数量看,可分为单塔吸收流程和多塔吸收流程,从塔气液两相的流向可分为逆流吸收流程、并流吸收流程等基本流程,此外,还有用于特定条件下的部分溶剂循环流程。
(一)一步吸收流程和两步吸收流程
一步流程一般用于混合气体溶质浓度较低,同时过程的分离要求不高,选用一种吸收剂即可完成任务的情况。若混合气体中溶质浓度较高且吸收要求也高,难以用一步吸收达到规定的吸收要求,但过程的操作费用较高,从经济性的角度分析不够适宜时,可以考虑采用两步吸收流程。
(二)单塔吸收流程和多塔吸收流程
单塔吸收流程是吸收过程中最常用的流程,如过程无特别需要,则一般采用单塔吸收流程。若过程的分离要求较高,使用单塔操作时,所需要的塔体过高,或采用两步吸收流程时,则需要采用多塔流程。典型的是双塔吸收流程。
(三)逆流吸收与并流吸收
吸收塔或再生塔气液相可以逆流操作也可以并流操作,由于逆流操作具有传质推动力大,分离效率高(具有多个理论级的分离能力)的显著优点而广泛应用。工程上,如无特别需要,一般均采用逆流吸收流程。
(四)部分溶剂循环吸收流程
由于填料塔的分离效率受填料层上的液体喷淋量影响较大,当液相喷淋量过小时,将降低填料塔的分离效率,因此当塔的液相负荷过小而难以充分润湿填料表面时,可以采用部分溶剂循环吸收流程,以提高液相喷淋量,改善踏的操作条件。
1.3吸收塔设备及填料的选择
1.3.1吸收塔的设备选择
塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节,选择时应考虑的因素有:物料性质、操作条件、塔设备性能、以及塔设备的制造、安装、运转和维修等。
(一)与物性有关的因素:如易起泡的物系,处理量不大时,选填料塔为宜。具有腐蚀性的介质,也可选用填料塔。具有热敏性的物料须减压操作,可采用装填规
整的散堆填料。粘性较大的物系,可以选用大尺寸填料。
(二)与操作条件有关的因素:气相传质阻力大,宜采用填料塔。大的液体负荷,可选用填料塔。低的液体负荷,不宜采用填料塔。液气比波动的适应性,板式塔
优于填料塔。