水吸收低浓度SO2填料吸收塔的设计
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《大气污染控制工程》课程设计说明书
(环境工程C091)
设计题目:水吸收低浓度SO2填料吸收塔的设计设计时间:自2011年12 月25日
至2012 年 1 月 6 日
学生姓名:
学号:
班级:
指导教师:
河北工业大学能源与环境学院环境工程系
第一章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SO2气体的混合气)处理量为:99 Kmol/h
2、混合气组成:SO2含量为7.1% (mol% )空气为:92.9%(mol%)
3、要求出塔净化气含SO2为:0.149%(mol%),H2O为:1.172kmol/h
4、吸收剂为水,不含SO2
5、常压,气体入塔温度为25℃,水入塔温度为20℃。
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降的计算。
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℃下的
四、气体及液体的物性数据
1、气体的物性:气体粘度µG=0.0652kg/(m·h);
气体扩散系数D G=0.0393m/s;
密度ρG=1.383 kg /m3;
2、液体的物性:液体粘度µL=3.6 kg /(m·h);
液体扩散系数D L=5.3×10-6m2/s;
密度ρL=998.2 kg /m3;
液体表面张力σ=73dyn/cm=92.71*104kg/h2第二章SO2净化技术和设备
一、SO2的来源、性质及其危害
1、SO2的来源
二氧化硫的主要污染源可归纳为三个方面:(1)硫酸厂和汽车尾气中排放的二氧化硫;(2)有色金属冶炼过程排放的二氧化硫:如铜、铅、锌、钴、镍、金、银等矿物,都含硫化物,在冶炼过程中排放出大量的二氧化硫;(3)燃煤烟气中的二氧化硫:我国煤炭消费量的80%以上直接用于燃烧,燃煤是大气环境中二氧化硫最主要来源。据环境公报报道,我国2004年烟尘排放量1095万t,SO2排放量2255万t。其中燃煤产生的SO2约占总量的90%,CO占总量的7l%,CO2占总量85%,氮氧化物占总量的70%,灰尘微粒占总量的61%。
煤燃烧过程中排出大量的SO2,约占燃煤排放污染物的85%,使我国成为三大酸雨区之首。二氧化硫的大量排放,造成我国南方地区大面积的酸雨,且每年以1亿m2的面积增加。酸雨区域已由西南发展到长江流域,且有向北发展的趋势,严重威胁京津地区。酸雨造成农田减产面积达9.9×1010,森林受害面积达1.28万hm2 ;大气中S02浓度每增加l0mg/cm3,呼吸系统病亡人数增加5%; S02对建筑物、文物的侵蚀也十分严重,据统计S02污染造成全国每年经济损失达1100多亿元。
由于煤炭资源相对充足并能够稳定可靠地获得,因此,在世界范围内,煤炭是可靠的能源。世界能源研究机构预测,由于资源条件的
变化,21世纪世界能源消费结构将是石油比重下降,天然气上升,煤炭持平,三者呈均势各占27%-28%。继而将出现一个以天然气为主的短暂时期,然后再转向以煤炭为主。中国化石能源资源探明的可采储量中煤炭占92.94%. 中国是当今世界上最大的煤炭生产和消费国,据有关专家预测:煤炭在中国能源结构中的主导地位近50年不会改变。因此防治燃煤二氧化硫污染是当前一项重要和迫切的工作。
2、SO2的性质
物理性质:
密度和状态:2.551g/L,气体(标准状况下)
色态:常温下为无色
熔点:-72.4度(200.75K);沸点:-10度(263K)
无色,有刺激性气味的有毒气体,密度比空气大,易液化,易溶于水(约为1:40)
化学性质:
二氧化硫可以在硫磺燃烧的条件下生成
S(s) +O2(g) === (可逆符号)SO2(g)
硫化氢可以燃烧生成二氧化硫
2H2S(g) + 3O2(g)=== 2H2O(g) + 2SO2(g)
加热硫铁矿,闪锌矿,硫化汞,可以生成二氧化硫
4FeS2(s) + 11O2(g) === 2Fe2O3(s) + 8SO2(g)
2ZnS(s) + 3O2(g) === 2ZnO(s) + 2SO2(g)
HgS(s) + O2(g) === Hg(g) + SO2(g)
3、SO2的危害
二氧化硫易溶于水并且会形成亚硫酸,这反应物会刺激眼和鼻粘膜,而且具有腐蚀性,所以它对人体呼吸道有很大的危害,重者呼吸功能会受损.二氧化硫在一定的条件下可被氧化成硫酸雾,并且它是形成酸雨的主要原因,而酸雨会危害居民健康;腐蚀建筑材料;破坏生态系统,对社会造成的巨大经济损失!
危险性类别:三星级
侵入途径:通过呼吸系统
健康危害:易被湿润的粘膜表面吸收生成亚硫酸、硫酸。对眼及呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。急性中毒:轻度中毒时,发生流泪、畏光、咳嗽,咽、喉灼痛等;严重中毒可在数小时内发生肺水肿;极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤或眼接触发
生炎症或灼伤。慢性影响:长期低浓度接触,可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。少数工人有牙齿酸蚀症。
环境危害:对大气可造成严重污染。
燃爆危险:本品不自燃,有毒,具强刺激性
二、净化技术
燃烧后脱硫就是指烟气脱硫。这是目前世界上惟一的大规模商业化应用的脱硫方式。由于烟气脱硫的主要困难是SO2浓度和总量大、要处理的烟气体积大,因此,虽然烟气脱硫的方法多达十几种。但仍需要合理地选择烟气脱硫工艺,同时还要考虑环境、经济和社会等多方面的因素。
目前烟气脱硫技术种类达几十种,按脱硫过程是否加水和脱硫产物的干湿形态,烟气脱硫分为:湿法、半干法、干法三大类脱硫工艺。湿法脱硫技术较为成熟,效率高,操作简单;但脱硫产物的处理较难,烟气温度较低,不利于扩散,设备及管道防腐蚀问题较为突出。半干法、干法脱硫技术的脱硫产物为干粉状,容易处理,工艺较简单;但脱硫效率较低,脱硫剂利用率低。在此对各类脱硫技术进行简单介绍。
1、湿法烟气脱硫技术
湿法烟气脱硫技术按使用脱硫剂种类可分为:石灰石-石膏法、简易石灰石-石膏法、双碱法、石灰液法、钠碱法、氧化镁法、有机胺循环法、海水脱硫法等。按脱硫设备采用的技术种类不同,湿法烟气脱硫技术可分为:旋流板技术、气泡雾化技术、填料塔技术、静电脱硫技术、文丘里脱硫技术、电子束脱硫技术等。日常运行管理注意