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吸收塔的设计

吸收塔的设计
吸收塔的设计

课程设计任务书

1.设计题目: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25℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤除去其中的SO2。

入塔的炉气流量为2250m3/h,其中进塔SO2的摩尔分数为0.05,要求SO2的吸收率为96%。

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量的1.4倍。

2.工艺操作条件:

(1) 操作平均压力常压101.325kpa

(2) 操作温度t=20℃

(4) 所用填料为D N38聚丙烯阶梯环形填料。

3.设计任务

完成填料吸收塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统工艺流程图和吸收塔工艺条件图,编写设计说明书。

目录

摘要 (1)

1绪论 (2)

1.1吸收技术概况 (2)

1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (2)

1.3吸收在工业生产中的应用 (2)

1.3.1吸收的应用概况 (3)

1.3.2典型吸收过程 (3)

2设计方案 (4)

2.1吸收方法及吸收剂的选择 (4)

2.1.1吸收方法 (4)

2.1.2吸收剂的选择: (4)

2.2吸收工艺的流程 (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操作参数的选择 (6)

2.3.1操作温度的选择 (6)

2.3.2操作压力的选择 (6)

2.3.3吸收因子的选择 (7)

2.4吸收塔设备及填料的选择 (8)

2.4.1吸收塔的设备选择 (8)

2.4.2填料的选择 (8)

3吸收塔的工艺计算 (9)

3.1基础物性数据 (9)

3.1.1液相物性数据 (9)

3.1.2气相物性数据 (9)

3.1.3气液平衡数据 (9)

3.2物料衡算 (10)

3.3塔径的计算 (10)

3.3.1塔径的计算 (10)

3.3.2泛点率校核 (11)

3.3.3填料规格校核: (11)

3.3.4液体喷淋密度校核 (11)

3.4填料层高度计算 (11)

3.4.1传质单元高度

H计算 (11)

OG

3.4.2填料层高度Z的计算: (12)

3.5填料层压降ΔP的计算: (12)

3.6填料塔附属高度计算 (13)

3.7离心泵的选择

3.8进出液气接管管口的计管

结论 (13)

参考文献 (14)

主要符号说明 (14)

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,在气液两相接触是发生传质,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。

实际过程往往同时兼有净化和回收双重目的。

气体混合物的分离,总是根据混合物中各组分间某种物理和化学性质的差异而进行的。根据不同性质上的差异,可以开发出不同的分离方法。吸收操作仅为其中之一,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,在气液两相接触时发生传质,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,越来越受到青睐。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。

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

/m

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

/

2m

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.

2设计方案

吸收过程的设计方案主要包括吸收剂的选择、吸收流程的选择、解吸方法选择、设备类型选择、操作参数的选择等内容.用水吸收S02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S02不作为产品,故采用纯溶剂。

2.1吸收方法及吸收剂的选择

2.1.1吸收方法

完成同一吸收任务,可选用不同吸收剂,从而构成了不同的吸收方法,如以合成氨厂变换器脱CO2的为例,若配合焦炉气为原料的制氢工艺,宜选用水,碳酸丙烯酯,冷甲酸等作吸收剂,既能脱CO2,又能脱除有机杂质。后继配以碱洗和低温液氨洗构成了一个完整的净化体系,若以天然气为原料制H2和N2时,宜选用催化热碳酸钾溶液作吸收剂,净化度高。后继再配以甲烷化法,经济合理。其中,前者为物理吸收,后者则为化学吸收。一般而言,当溶剂含量较低,而要求净化度又高时,宜采用化学吸收法;若溶质含量较高,而净化度又不很高时,宜采用物理吸收法。

2.1.2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,则可以提高吸收效率,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,往往能有效地降低过程的能量消耗.

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.

表2—1 物理吸收剂和化学吸收剂的特性

2.2吸收工艺的流程

2.2.1吸收工艺流程的确定

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,从塔内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(通常是双塔吸收流程)

(三)逆流吸收与并流吸收

吸收塔或再生塔内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。

3吸收塔的工艺计算

3.1基础物性数据

3.1.1液相

密度 ρL =998.2kg/m

3

粘度 μL =0.001Pa.s=3.6kg/(m. h) 表面张力 σL =72.6dyn/cm=940896kg/h 2

SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.47×10-5

cm 2

/s=5.29×10-6m 2

/h

3.1.2气相

混合气体平均摩尔质量为=vm

M

∑Уi Μi =0.05×64.06+0.95×29=30.75

平均密度=vm ρ=

RT

M

p vm

=

3

/257.115

.298314.875.30325.101m kg =??

y 1=0.05 所以近似取空气粘度 查表得当T=20O C 时,

h

m S cm SO h m kg s pa v /039.0/108.0D )

./(065.0..10

81.13

2

V 25

===?=-在空气中扩散系数为

μ

3.1.3

相关平衡数据

04

.35325.1011055.3kP 103055E C 20T 3

3

20

=?=

=

?==kpa

kpa P E m a

SO 于水中的亨利系数为

时,由表查得,当

)./(0156.002

.181055.32

.9983

3

m kpa kmol EM

H S

l =??=

=

ρ

3.2 物料计算 0526

.095

.005.011

11==-=

y y Y 又

002104.096.010526.01Y Y 96.01

2=-=-==)()(,所以?? 进塔惰性气体气体流量L kmol /42.8705.0125

15.27315.2734

.222250=-?+?

=∨)(

64.330

01.350526

.0002104.00526.0)(2

1

21min =--=

--=

X m

Y Y Y V L 取操作液气比最小值的1.4倍

得10.4764.334.1)(4.1min =?==V

L

V L 所以/13.411742.8710.47L kmol =?= 由物料守恒得 0011.013

.4117)

005104.00526.0(42.871=-?=

X 3.3塔径的计算

3.3.1塔径的计算

气相质量流量为h kg W v /3.2828257.12250=?= 液相质量流量近似取纯水

h kg W l /68.7419002.1813.4117=?= 3

/2.998m kg l =ρ 由贝思------霍夫泛点关联式

得Lg 8

14

1

2.032???

?

?????? ???-=???

?????l v v l l l v

t f w w K A a g u ρρμρρξ

查表的 塑料阶梯环有32/5.132m m a t = 204.0=A 75.1=K 3

3/91.0m m =ξ

将已知数据带入得

515

.12.998257.13.282868.7419075.1204.012.998257.191.05.13281.98

1

4

12

.03

2-=??

?

?????? ???-=???????????? ?????? ???f u s m u

f

/16.1=? 对于散装材料 7.0(85.05.0=≤≤

f

f

u u u u 由经验得),取

所以s m u u f /812.016.17.07.0=?==

m u

V D s

990.0812

.014.33600/225044=??==

π 圆整塔径取m D 0.1=

3.3.2泛点率校核

s m u /849.01

43600

/24002

=?=

π

%18.7316

.1849.0==

f

u u 在允许范围内

3.3.3填料规格校核:

填料规格 由阶梯环规格

8>d

D 而

832.2638

1000>==d D 符合要求

3.3.4液体喷淋密度校核

液体喷啉密度校核 由直径不超过75mm 的散装填料要求 ()()h m m L w ./08.03

min =

查附录表得 塑料阶梯环特性数据其比表面积 3

2/5.132m m a t =

()h m m a L u t w ./6.105.13208.02

3

min min =?== m i n 2

68.941

785.02.99868.74190u u >=?=

经以上校核可知,直径选用D=1000mm 合理。

3.4填料层高度计算

0385.00011.004.351

1=?==*

mX

Y 02=*

Y

744.013

.411742.8704.35=?=

=

∴L

mv S 则

()()68.7744.0002104.00526.0744.01ln 744

.0111ln 11

2221=???

???+--=??????+----=**

S Y Y Y Y S S N OG

3.4.1传质单元高度OG H 计算

由修正的恩田关联式得

???

????

????

?

?????

?

?????

? ?????

? ??--=-2

.005

.021

.075

.045.1exp 1t l l l l t l l t l l

c

t

w a U g a U a U a a σρρμσσ 查表5-13得2/427680/33h kg cm dyn c ==σ 液体的质量流量为(

)

h m kg U l ./42.945101

785.068.741902

=?= 代入公式计算得

5.1329408962.99842.945101027.12.9985.13242.94510

6.35.13242.9451094089642768045.1exp 12.0205.0821.075.0???

????????? ???????

???????? ?????? ???--=-t

w a a =0.835 气

系数

??

? ?????

?

?????

? ??=RT D a D a U v t v

v v v

t v

G

3

1

7

.0237.0ρμμ

κ 由气体流量

()

h m kg U v ./86.36021

785.0257.122502

=??=

代入算得

0378.015.293314.8039.05.132039.0257.1065.0065.05.13286.3602237.03

1

7

.0=??

?

??????

?

????

?

?

????=G

κ 液膜吸吸系数

由 公式 3

2

2

1

3

2

095.0???

? ?????

?

???

??

?

??=-l

l l

l l l w l l g D a U ρμρμμκ 得

h

m l /075.12.9981027.16.31029.52.9986.36.315.132835.042.94510095.03

1

82

1

63

2=???

?

?

?????

?

?????

??

????=--κ

由1

.1ψ

κw G Ga a K = 4

.0ψ

κw l la a K = 查表5-14得 45.1=ψ

(

)

kpa h m kmol K Ga ../294.645

.15.132835.00378.03

1

.1=???=∴

()h K la 1

99.13745

.15.132835.0075.14

.0=???=

又由%50%18.73>=f

u

u

()[]

()

k p a

h m k m o l K u u K Ga f Ga

../02.14294.65.0%18.735.915.05.913414

.1=?-?+=???????

????? ??-+='

()[]()

h u u K la f la 138.15299.1375.0%18.736.215.06.212

.22

.2=?-?+=???

????????? ??-+='κ

(

)

kpa h m kmol K H K la

Ga

../03.238

.1520156.01

02

.1411

1

11

K 3

Ga =?+=

'-'=

m pK

v K v H Ga

Ya OG 541.01

403.2325.10142

.872

=???=

Ω

=

Ω

=

∴π

3.4.2填料层高度Z 的计算:

m H N Z OG OG 155.4541.068.7=?==∴ 由安全系数得Z Z )5.12.1(→='

取m Z Z 817.5155.44.14.1=?==' 圆整后取填料层高度为m Z 6='

查表5-16 对于阶梯环材料

15~8=D

h m h 6m a x ≤ 不妨取

9=D h

则mm h 900010009=?= 由填料层高度为6m 所以无需分段

3.5填料层压降ΔP 的计算:

利用埃克特关联图计算 931.02.998

257.13.282802.1813.41172

1

2

1=?

??

?????? ???=???

? ??l v v l w w ρρ

查表5-181

116-=Φm

p

则纵座标为

0107.01257.12

.99881.91

116849.02

2

.02

=?????=

Φl

l

v

p g

u μρρ? 查图得

m pa Z

p /49.28481.929=?=?

所以真料层压降为pa p 94.170649.2846=?=?

3.6填料塔附属高度及最终高度计算

填料层最终高度为6+20%×6=7.2m

3.6.1塔顶上部空间高度由经验值,在此可取1.4m

由进气管安装要求,在此取高于塔底液面0.3m, 且位于填料层下方一个塔径的距离 1m

水体的液封高度的计算:

3.6.2塔底液体保持高度

取液体在塔底停留时间为t=1min 由算的液体的流速为s m v s /0206.03=

h D t v s 2

4

π

=∴ m h h 57.114

14

.36010206.0=???=??

则塔高为H=7.2+1.4+1+1.57+0.3=11.47m

圆整后取塔高为 H=12m

3.7泵的选择

由液体的通量为h m V /32.742

.99868.741903

==

由此查表选得泵型号为:IS100-80-125

3.8进出液气接管管口的计管

由管口直径有 u

v d s

π4=

3.8.1对于液体有 s m w v l

s /0206.03600

2.99868.741903

=?=

=

ρ

由查得一般情况下液本进出

管内速度一般为(0.8~1.5m/s ) 在这里不妨取u=1m/s 代入公式得 mm m d 1621621.01

14.30206.04==??=

3.8.2对于气体有 s m v s /625.03600

22503

==

由查得一般情况下气体进出管内速度由经

验值为(10~20m/s ) 在这里不妨取u=15m/s 代入公式算得 d=

mm m 2302303.015

14.3625.04==??

圆整

对液体管Dg=175mm 壁厚为10mm

对气体管Dg=225mm 壁厚为5mm

两种接管长度均取150mm 公称压力≦1.6Mpa

结论

参考文献

《化工原理》高等教育规划教材第四版. 王志魁刘丽英刘伟编《常用化工单元设备设计》华南理工大学出版社第二版. 李功样陈兰英崔英德编

《画法几何与机械制图》华南理工大学出版社第二版. 冯开平左宗义编

《化工单元过程及设备课程设设计》化学工业出版社第二版. 匡国柱史启才主编

《化工原理课程设计》(化工传递与单元操作课程设计)天津大学出版社. 贾绍义柴诚敬主编

主要符号说明

1、英文字母

a ——填料层的有效传质比表面积(m 2/m 3); w a ——填料层的润滑比表面积

m 2/m 3;

A ——吸收因数;无因次; d ——填料直径,mm ;

p d ——填料当量直径,mm; D ——扩散系数,m 2/s ; 塔径;

E ——亨利系数,

KPa; g ——重力加速度,kg/(m2.h); H ——溶解度系数,kmol /(m 3.KPa); G

H

——气相传质单元高度 ,

m;

L H ——液相传质单元高度,m; OG

H

——气相总传质单元高度,

m;

OL

H

——液相总传质单元高度,m; G k ——气膜吸收系数, kmol /(m

3.s.KPa);

G L ——吸收液质量流速kg/(m2.h); 喷

L ——液体喷淋密度;

m ——相平衡常数,无因次; G N ——气相传质单元数,无因

次;

L N ——液相传质单元数,无因次; OG N ——气相总传质系数,无因

次;

OL

N —— 液相总传质系数,无因次; P ——总压,KPa ;

p ——分压,KPa ; R ——气体通用常数,

kJ/(kmol.K) ;

S ——解吸因子; T ——温度,0

C ;

u ——空塔速度,m/s ; f u ——液泛速度,m/s ; B V ——惰性气体流量,kmol/s ; S V ——混合气体体积流量,m 3

/s; L k ——液膜吸收系数 ,kmol/(m 2

.s.kmol/m 3

); y k ——气膜吸收系数,

kmol/(m 2.s);

K——气相总吸收系数kmol/(m2.s);x k——液膜吸收系数,y

kmol/(m2.s);

k——气相总吸收系数,kmol/(m2.s.kpa); x K——液相总吸收系数

G

kmol/(m2.s);

L——吸收剂用量kmol/h; kmol/s; L——是吸收液量 kmol/h;

S

'L——吸收液质量流量kg/h;V L——吸收液流量,m3/s

ρ——密度kg/ m3φ——填料因子, m-1 ;

2、下标

L——液相的G——气相的

V——混合气流量 kmol/s'V——混合气质量流量

x——溶质组分在液相中的摩尔分率无因次 X——溶质组分在气相中的摩尔

比无因次

y——溶质组分在液相中的摩尔分率无因次 Y——溶质组分在气相中的摩尔

比无因次

Z——填料层高度m Zs——填料层分段高度 m

3.希腊字母

μ——粘度 Pa.s ρ——密度 kg/m3

σ——表面张力 N/m m——平均的,对数平均的

min——最小的 max——最大的

吸收塔的设计和选型

烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型 4.1吸收塔的设计 吸收塔是脱硫装置的核心,是利用石灰石和亚硫酸钙来脱去烟气中二氧化硫气体的主要设备,要保证较高的脱硫效率,必须对吸收塔系统进行详细的计算,包括吸收塔的尺寸设计,塔内喷嘴的配置,吸收塔底部搅拌装置的形式的选择、吸收塔材料的选择以及配套结构的选择(包括法兰、人孔等)。 4.1.1 吸收塔的直径和喷淋塔高度设计 本脱硫工艺选用的吸收塔为喷淋塔,喷淋塔的尺寸设计包括喷淋塔的高度设 计、喷淋塔的直径设计 4.1.1.1 喷淋塔的高度设计 喷淋塔的高度由三大部分组成,即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。但是吸收区高度是最主要的,计算过程也最复杂,次部分高度设计需将许多的影响因素考虑在内。而计算喷淋塔吸收区高度主要有两种方法: (1) 喷淋塔吸收区高度设计(一) 达到一定的吸收目标需要一定的塔高。通常烟气中的二氧化硫浓度比较低。吸收区高度的理论计算式为 h=H0×NTU (1) 其中:H0为传质单元高度:H 0=G m /(k y a)(k a 为污染物气相摩尔差推动力的总传质系数,a 为塔内单位体积中有效的传质面积。) NTU 为传质单元数,近似数值为NTU=(y 1-y 2)/ △y m ,即气相总的浓度变化除于平均推动力△y m =(△y 1-△y 2)/ln(△y 1/△y 2)(NTU 是表征吸收困难程度的量,NTU 越大,则达到吸收目标所需要的塔高随之增大。 根据(1)可知:h=H0×NTU= ) ln( ) ()(* ** 2 2*11*2 2*1 12 121y y y y y y y y y y a k G y y y a k G y m m y m ------=?- a k y =a k Y =9.81×1025.07.04W G -] 4[ 82.0W a k L ?=] 4[ (2) 其中:y 1,y 2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO 2组分的摩尔比,kmol(A)/kmol(B) *1y ,*2y 为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度,kmol(A)/kmol(B) k y a 为气相总体积吸收系数,kmol/(m 3.h ﹒kp a )

设备选型-精馏塔设计说明书

第三章设备选型-精馏塔设计说明书3.1 概述 本章是对各种塔设备的设计说明与选型。 3.2设计依据 气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程,但两者各有优缺点,根据具体情况进行选择。设计所依据的规范如下: 《F1型浮阀》JBT1118 《钢制压力容器》GB 150-1998 《钢制塔式容器》JB4710-92 《碳素钢、低合金钢人孔与手孔类型与技术条件》HG21514-95 《钢制压力容器用封头标准》JB/T 4746-2002 《中国地震动参数区划图》GB 18306-2001 《建筑结构荷载规范》GB50009-2001 3.3 塔简述 3.3.1填料塔简述 (1)填料塔

填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备,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。 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。 填料塔适用于快速和瞬间反应的吸收过程,多用于气体的净化。该塔结构简单,易于用耐腐蚀材料制作,气液接触面积大,接触时间长,气量变化时塔的适应性强,塔阻力小,压力损失为300~700Pa,与板式塔相比处理风量小,空塔气速通常为0.5-1.2 m/s,气速过大会形成液泛,喷淋密度6-8 m3/(m2.h)以保证填料润湿,液气比控制在2-10L/m3。填料塔不宜处理含尘量较大的烟气,设计时应克服塔内气液分布不均的问题。 (2)规整填料 塔填料分为散装填料、规整填料(含格栅填料) 和散装填料规整排列3种,前2种填料应用广泛。 在规整填料中,单向斜波填料如JKB,SM,SP等国产波纹填料已达到国外MELLAPAK、FLEXIPAC等同类填料水平;双向斜波填料如ZUPAK、DAPAK 等填料与国外的RASCHIG SUPER-PAK、INTALOX STRUCTURED PACKING 同处国际先进水平;双向曲波填料如CHAOPAK等乃最新自主创新技术,与相应型号的单向斜波填料相比,在分离效率相同的情况下,通量可提高25% -35%,比国外的单向曲波填料MELLAPAK PLUS通量至少提高5%。上述规整填料已成功应用于φ6400,φ8200,φ8400,φ8600,φ8800,φ10200mm等多座大塔中。 (3)板波纹填料 板波纹填料由开孔板组成,材料薄,空隙率大,加之排列规整,因而气体通过能力大,压降小。其比表面积大,能从选材上确保液体在板面上形成稳定薄液

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)

塔设备设计说明书

《化工设备机械基础》 塔设备设计 课程设计说明书 学院:木工学院 班级:林产化工0 8 学号: 姓名:万永燕郑舒元 分组:第四组 目录

前言 摘要 塔设备是化工、石油等工业中广泛使用的重要生产设备。塔设备的基本功能在于提供气、液两相以充分接触的机会,使质、热两种传递过程能够迅速有效地进行;还要能使接触之后的气、液两相及时分开,互不夹带。因此,蒸馏和吸收操作可在同样的设备中进行。根据塔内气液接触部件的结构型式,塔设备可分为板式塔与填料塔两大类。板式塔内沿塔高装有若干层塔板(或称塔盘),液体靠重力作用由顶部逐板流向塔底,并在各块板面上形成流动的液层;气体则靠压强差推动,由塔底向上依次穿过各塔板上的液层而流向塔顶。气、液两相在塔内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。填料塔内装有各种形式的固体填充物,即填料。液相由塔顶喷淋装置分布于填料层上,靠重力作用沿填料表面流下;气相则在压强差推动下穿过填料的间隙,由塔的一端流向另一端。气、液在填料的润湿表面上进行接触,其组成沿塔高连续地变化。目前在工业生产中,当处理量大时多采用板式塔,而当处理量较小时多采用填料塔。蒸馏操作的规模往往较大,所需塔径常达一米以上,故采用板式塔较多;吸收操作的规模一般较小,故采用填料塔较多。 板式塔为逐级接触式气液传质设备。在一个圆筒形的壳体内装有若干层按一定间距放置的水平塔板,塔板上开有很多筛孔,每层塔板靠塔壁处设有降液管。气液两相在塔板内进行逐级接触,两相的组成沿塔高呈阶梯式变化。板式塔的空塔气速很高,因而生产能力较大,塔板效率稳定,造价低,检修、清理方便 关键字 塔体、封头、裙座、。 第二章设计参数及要求 符号说明 Pc ----- 计算压力,MPa; Di ----- 圆筒或球壳内径,mm; [Pw]-----圆筒或球壳的最大允许工作压力,MPa; δ ----- 圆筒或球壳的计算厚度,mm; δn ----- 圆筒或球壳的名义厚度,mm; δe ----- 圆筒或球壳的有效厚度,mm;

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)

填料塔设计说明书

填 料 塔 设 计 说 明 书 设计题目:水吸收氨填料吸收塔学院:资源环境学院 指导老师:吴根义罗惠莉 设计者:海江 学号:7 专业班级:08级环境工程1班

一、设计题目 试设计一座填料吸收塔,用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h,其中含氨5%,要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收,吸收剂的用量为最小量的1.5倍。 二、操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ 三、吸收剂的选择 吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力,而对混合气体中的其他组分不吸收,且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂,氨气为吸收质。水廉价易得,物理化学性能稳定,选择性好,符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品,故采用纯溶剂。 四、流程选择及流程说明 逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出,液相自塔顶进入由塔底排出,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。工业生产中多用逆流操作。 五、塔填料选择 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间隙,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,成为目前使用的环形填料中最为优良的一种 选用聚丙烯阶梯环填料,填料规格:

六、填料塔塔径的计算 1、液相物性数 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,20℃水的有关物性数据如下: 密度为:L ρ=998.2 kg/m3 粘度为:μL=0.001004 Pa·S=3.6 kg/(m·h) 表面力为σL=72.6 dyn/cm =940896 kg/h2 2、气相物性数据: 20℃下氨在水中的溶解度系数为:H=0.725kmol/(m3·kPa)。 混合气体的平均摩尔质量为: Mvm=0.05×17.03g/mol +0.95×29g/mol=28.40g/mol , 混合气体的平均密度为:ρvm =1.183 kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查手册得20℃空气的粘度为: μv=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h) 3、气相平衡数据 20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa 。 4、物料衡算: 亨利系数 S L HM E ρ= 相平衡常数 754.03 .10102.18725.02 .998=??=== P HM P E m S L ρ E ——亨利系数 H ——溶解度系数 Ms ——相对摩尔质量

化工原理课程设计-填料吸收塔的设计

化工原理课程设计-填料吸收塔的设计

课程设计 题目:填料吸收塔的设计 教学院:化学与材料工程学院 专业:化学工程与工艺(精细化工方向) 学号: 学生姓名: 指导教师: 2012 年 5 月31 日

《化工原理课程设计》任务书 2011~2012 学年第2学期 学生姓名:专业班级:化学工程与工艺(2009) 指导教师:工作部门:化工教研室 一、课程设计题目:填料吸收塔的设计 二、课程设计内容(含技术指标) 1. 工艺条件与数据 煤气中含苯2%(摩尔分数),煤气分子量为19;吸收塔底溶液含苯≥0.15%(质量分数);吸收塔气-液平衡y*=0.125x;解吸塔气-液平衡为y*=3.16x;吸 收回收率≥95%;吸收剂为洗油,分子量260,相对密度0.8;生产能力为每小时 处理含苯煤气2000m3;冷却水进口温度<25℃,出口温度≤50℃。 2. 操作条件 吸收操作条件为:1atm、27℃,解吸操作条件为:1atm、120℃;连续操作;解吸气流为过热水蒸气;经解吸后的液体直接用作吸收剂,正常操作下不再补充 新鲜吸收剂;过程中热效应忽略不计。 3. 设计内容 ①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计; ②塔径的计算; ③其他工艺尺寸的计算。 三、进度安排 1.5月14日:分配任务; 2.5月14日-5月20日:查询资料、初步设计; 3.5月21日-5月27日:设计计算,完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份:设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明 书应根据设计指导思想阐明设计特点,列出设计主要技术数据,对有关工艺流程 和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计 算结果,对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。 设计说明书具体包括以下内容:封面;目录;绪论;工艺流程、设备及操作 条件;塔工艺和设备设计计算;塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算; 设计结果概览;附录;参考文献等。 2. 图纸1套:包括工艺流程图(3号图纸)。 教研室主任签名: 年月日

吸收塔设计实例

一、吸收的基本理论 (2) 1、吸收的定义 (2) 2、吸收过程对吸收剂的要求 (2) 3、影响吸收效果的主要因素 (3) 二、吸收设备 (4) 1、吸收过程对吸收设备的一般要求 (4) 2、填料塔的组成及各个部分的作用 (4) 3、吸收塔中填料的作用种类及选型 (4) 三、吸收过程中的气液流动方向 (5) 四、基础性数据的计算 (6) 1、液相物性数据 (6) 2﹑气相物性数据 (6) 3﹑气液相平衡数据 (6) 五、吸收塔的物料衡算 (7) 六、吸收塔的工艺尺寸的计算 (8) 1、塔径计算 (8) 2、填料层高度的计算 (9) 七、填料层压降计算 (12) 八、液体分布器简要设计 (12) 2、分布点密度计算 (12) 3、布液计算 (14) 九、吸收剂输送泵的选型 (15) 1、填料塔高度的计算 (15) 2、泵的扬程计算 (15) 3、泵的选择 (15) 十、设计数据汇总 (16) 十一、毕业设计心得体会 (17)

我国化工产品种类繁多已达45000个品种。生产企业多为中小型,加之采用高消耗低 效益粗放型生产模式对环境构成了压力。所以近几年来国家提出了清洁生产这个概念。它的定义是:清洁生产是将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中以期减少对人类和环境的风险。其目的在于提高资源利用效率减少和避免污染物的产生,保护和改善生态环境保障人体的健康,促进持续发展。对于企业来说应改善生产管理提高生产效率,减少资源和能源的浪费,限制污染排放。推行原材料和能源的循环利用,替换和更新导致严重污染的落后的生产流程技术和设备开发清洁产品鼓励绿色消费。众所周知化工行业是个耗能大户。由一般组数据显示1994年我国一次能源消费为12.3亿吨标准煤,而化工行业就占1.05亿吨标准煤。在煤的燃烧和化工生产过程中会产生大量的SO?气体,目前SO 2已成为大气污染中的重要原凶之一。SO 2 在常温下为无色气体,密度为1.4337 kg/ m3,熔 点-72.4℃、沸点-10℃,在25℃下溶解度为9.4g/ml。SO 2 存在于大气中,可形成酸雨。而酸雨会腐蚀金属石材表面对纸制品皮革制品等造成损伤,更有甚者会给生态系统以及农业 森林水产资源带来毁灭性打击。在工业生产中人如果接触了SO 2 对眼及呼吸系统粘膜有强烈的刺激作用大量的吸入可引起肺水肿、声带痉挛而导致窒息。长期低浓度接触会有头痛 头昏乏力等全身症状以及慢性咽喉炎支气管炎嗅觉及味觉减退的现象。因此为了减少SO 2排放对人类的危害,在工业生产我们应对含有SO 2 的废气进行吸收处理而在化工行业更应该如此。 这次我做的毕业设计课题是矿石焙烧炉尾气中SO 2 的清水吸收,处理量为3200m3/h尾 气中SO 2的含量为4﹪要求SO 2 的吸收率为95﹪。 一、吸收的基本理论 1、吸收的定义 吸收是根据气体混合物中各组分在液体溶剂中物理溶解度或化学反应活性不同而将混合物分离的一种方法。在化工原理中对吸收的定义是:当混合气体与一定量的液体相接触时气体中的一个或几个组分溶解于该液体中,不能溶解的组分仍然保留在气相中借助于这种方法可以使原气体中混合物得以分离。吸收操作的本质是溶质分子由气相穿过气液界面进入液相的单向传质。 在吸收过程中,如果溶质与溶剂间不发生显著的化学反应,溶质只是单纯溶解于液相中,该吸收过程称为物理吸收;如果溶质溶解于液相的同时溶质中的某组分与溶剂发生显著的化学反应,则称为化学吸收过程。 2、吸收过程对吸收剂的要求 吸收操作是气液两相之间的接触传质过程,吸收操作的成功与否在很大程序上决定于溶剂的性质,特别是溶剂与气体混合物之间的相平衡关系。因此吸收过程中对吸收剂的要求有: ①溶解度。吸收剂对于溶质组分应具有较大的溶解度这样可以提高吸收速率并减少吸收剂的消耗量。当吸收剂与溶质组分之间有化学反应时溶解度可大大提高,但若要循环使用吸收剂则化学反应必须是可逆的。对于物理吸收也应该选择溶解度随着操作条件改变而有显著差异的吸收剂以便回收重新利用。

甲醇精馏塔设计说明书

设计条件如下: 操作压力:105.325 Kpa(绝对压力) 进料热状况:泡点进料 回流比:自定 单板压降:≤0.7 Kpa 塔底加热蒸气压力:0.5M Kpa(表压) 全塔效率:E T=47% 建厂地址:武汉 [ 设计计算] (一)设计方案的确定 本设计任务为分离甲醇- 水混合物。对于二元混合物的分离,应采用连续精馏流程。设计中采用泡点进料,将原料液通过预热器加热至泡点后送入精馏塔内。塔顶上升蒸气采用全凝器冷凝,冷凝液在泡点下一部分回流至塔内,其余部分经产品冷却后送至储罐。 该物系属易分离物系,最小回流比较小,故操作回流比取最小回流比的2 倍。塔釜采用间接蒸气加热,塔底产品经冷却后送至储罐。 (二)精馏塔的物料衡算 1、原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 甲醇的摩尔质量:M A=32 Kg/Kmol 水的摩尔质量:M B=18 Kg/Kmol x F=32.4% x D=99.47% x W=0.28% 2、原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 M F= 32.4%*32+67.6%*18=22.54 Kg/Kmol M D= 99.47*32+0.53%*18=41.37 Kg/Kmol M W= 0.28%*32+99.72%*18=26.91 Kg/Kmol 3、物料衡算 3 原料处理量:F=(3.61*10 3)/22.54=160.21 Kmol/h 总物料衡算:160.21=D+W 甲醇物料衡算:160.21*32.4%=D*99.47%+W*0.28% 得D=51.88 Kmol/h W=108.33 Kmol/h (三)塔板数的确定 1、理论板层数M T 的求取 甲醇-水属理想物系,可采用图解法求理论板层数 ①由手册查得甲醇-水物搦的气液平衡数据,绘出x-y 图(附表) ②求最小回流比及操作回流比 采用作图法求最小回流比,在图中对角线上,自点e(0.324 ,0.324)作垂线ef 即为进料线(q 线),该线与平衡线的交战坐标为(x q=0.324,y q=0.675) 故最小回流比为R min= (x D- y q)/( y q - x q)=0.91 取最小回流比为:R=2R min=2*0.91=1.82 ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=1.82*51.88=94.42 Kmol/h V=(R+1)D=2.82*51.88=146.30 Kmol/h

吸收塔的设计和选型

烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型 吸收塔的设计 吸收塔是脱硫装置的核心,是利用石灰石和亚硫酸钙来脱去烟气中二氧化硫气体的主要设备,要保证较高的脱硫效率,必须对吸收塔系统进行详细的计算,包括吸收塔的尺寸设计,塔内喷嘴的配置,吸收塔底部搅拌装置的形式的选择、吸收塔材料的选择以及配套结构的选择(包括法兰、人孔等)。 4.1.1 吸收塔的直径和喷淋塔高度设计 本脱硫工艺选用的吸收塔为喷淋塔,喷淋塔的尺寸设计包括喷淋塔的高度设计、喷淋塔的直径设计 4.1.1.1 喷淋塔的高度设计喷淋塔的高度由三大部分组成,即喷淋塔吸收区高度、喷淋塔浆液池高度和喷淋塔除雾区高度。但是吸收区高度是最主要的,计算过程也最复杂,次部分高度设计需将许多的影响因素考虑在内。而计算喷淋塔吸收区高度主要有两种方法: (1)喷淋塔吸收区高度设计(一) 达到一定的吸收目标需要一定的塔高。通常烟气中的二氧化硫浓度比较低。吸收区高度的理论计算式为 h=H0×NTU (1) 其中:H0为传质单元高度:H 0=G m /(k y a)(k a 为污染物气相摩尔差推动力的总 传质系数,a为塔内单位体积中有效的传质面积。) NTU为传质单元数,近似数值为NTU=(y 1-y 2 )/ △y m ,即气相总的浓度 变化除于平均推动力△y m =(△y 1 -△y 2 )/ln(△y 1 /△y 2 )(NTU是表征吸收困难程度 的量,NTU越大,则达到吸收目标所需要的塔高随之增大。

根据(1)可知:h=H0×NTU= )ln() ()(*** 2 2* 11* 22*112 121y y y y y y y y y y a k G y y y a k G y m m y m ------=?- a k y =a k Y =×1025.07.04W G -]4[ 82 .0W a k L ?=] 4[ (2) 其中:y 1,y 2为脱硫塔内烟气进塔出塔气体中SO 2组分的摩尔比,kmol(A)/kmol(B) *1y ,*2y 为与喷淋塔进塔和出塔液体平衡的气相浓度,kmol(A)/kmol(B) k y a 为气相总体积吸收系数,kmol/(m 3.h ﹒kp a ) x 2,x 1为喷淋塔石灰石浆液进出塔时的SO 2组分摩尔比,kmol(A)/kmol(B) G 气相空塔质量流速,kg/(m 2﹒h) W 液相空塔质量流速,kg/(m 2﹒h) y 1×=mx 1, y 2×=mx 2 (m 为相平衡常数,或称分配系数,无量纲) k Y a 为气体膜体积吸收系数,kg/(m 2﹒h ﹒kPa) k L a 为液体膜体积吸收系数,kg/(m 2﹒h ﹒kmol/m 3) 式(2)中?为常数,其数值根据表2[4] 表3 温度与?值的关系 采用吸收有关知识来进行吸收区高度计算是比较传统的高度计算方法,虽然计算步骤简单明了,但是由于石灰石浆液在有 喷淋塔自上而下的流动过程中由于石灰石浓度的减少和亚硫酸钙浓度的不断增加,石灰石浆液的吸收传质系数也在不断变化,如果要算出具体的瞬间数值是不可能的,因此采用这种方法计算难以得到比较精确的数值。

氨吸收塔的设计

电信工程系毕业设计(论文)学生自拟课题审批表

江苏联合职业技术学院江苏省惠山中等专业学校(办学点) 毕业设计(论文)任务书 设计课题填料吸收塔的设计 系部电信工程系 专业精细化学品生产技术 年级班级 姓名 学号 指导教师职称 2014年4月 2 3 日

毕业设计(论文)任务书精细化学品生产技术专业G1051 教学班

吸收塔课程设计 摘要:氨是化工生产中极为重要的生产原料,但是其强烈的刺激性气味对于人体健康和大气环境都会造成破坏和污染,因此,为了避免化学工业产生的大量的含有氨气的工业尾气直接排入大气而造成空气污染,需要采用一定方法对于工业尾气中的氨气进行吸收,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吸收的方法来净化含有氨气的工业尾气,使其达到排放标准。设计采用填料塔进行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,从而使吸收过程易于进行,而且,填料塔还具有结构简单、压降低、填料易用耐腐蚀材料制造等优点,从而可以使吸收操作过程节省大量人力和物力。 引言:填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的汽液传质设备。填料塔于19世纪中期已应用于工业生产,此后,它与板式塔竞相发展,构成了两类不同的汽液传质设备。填料塔属于连续接触式的汽液传质设备,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。 与板式塔相比,填料塔具有以下特点:①生产能力大。②分离效率高。③压力降小。 ④持液量小。⑤操作弹性大。但是,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的润湿填料表面,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合适等。因此,在选择塔的类型时,应根据分离物系的具体情况和操作所追求的目标综合考虑上述各因素。 填料的种类很多,根据装填方式不同,可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料中较为典型的有拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、金属环矩鞍填料、球形填料。工业上常用的规整填料有格栅填料、波纹填料、脉冲填料等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节,选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早,具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。

吸收塔基础设计计算书.

吸收塔基础设计计算书 1.设计基本参数:1吸收塔高度H=34.852吸收塔直径D=163基本风压:Wo=0.54恒总重量 4.1石灰石浆液重量mL26000004.2吸收塔壳体重量3730004.3内部件重量 4.3.1除雾器(包含在塔体内) 重量 4.3.2喷淋层(包含在塔体内) 重量 mmkn/㎡KGKG(提资)(提资) 风速2/1600(地勘资料)(提资)(提资) 恒总重量=3184008Kg5吸收塔周圈活荷载 (容重)350kg/㎡16.000(长度) 5m(圈) 重量87920Kg6吸收塔顶雪荷载 (容重)65kg/㎡ 重量13062.4Kg2.荷载力计算2.1风荷载计算 计算公式:Wk=βzμsμz Wo(考虑B类场地) Wo=0.5kn/㎡基本风压: 将吸收塔沿高度方向分成6份,各段高度分别为(m): 5.811.617.423.22934.85 由壳体每段高度查表(荷载规范7.2.1)得风荷载高度系数Uz分别为:(内插法) 11.041.191.31.41.4920.718由UzWod=115.2和H/d=2.1,查规范7.3.1得风荷载体型系数Us= βz计算:计算公式:βz= ξν? 1+ μz z

荷载规范7.4.2 取结构基本自振周期根据荷载规范附录:E 1.2.1 75.91≤700H2/D0= T1=0.410.35+0.85x10-3*H2/D0= 1.83(荷载规范表7.4.3) 脉动影响系数V=0.5(荷载规范表7.4.4-3) ?z查表F1.3振形系数分别为: 0.0460.170.3380.5460.8131βz分别为: 1.041.151.261.381.531.61 Fi=D*5.8*βz*μs*μz *Wo各段作用于壳顶各段的风荷载P分别为(KN): 34.7239.8349.9559.9571.4280.12∑=336.00 注:基础高度1.8(基础高1.5+0.3)] [h=19.23 6459.54M=kN.m 2.2地震荷载计算 计算水平地震影响系数α12.2.1 由地质资料,地震基本烈度为6度;设计基本地震加速度值为0.082g,设计地震第一组特征周期Tg(s)=0.45查表得αmax=0.082(地勘资料)取α1=αmax=0.082 底部剪力法计算水平地震力和罐底弯矩2.2.2 (抗规5.2.1-1)计算公式FEK=α1Geq 计算公式M=FEKhw 故结构总的水平地震作用标准值FEK=2682.98kN 注:基础高度1.8(基础高1.5+0.3)][h=11.00 29512.79056M=kN.m 2.3烟气产生内压推力 (提资)进烟道F=279kN 基础高度1.8(基础高1.h=16.05m M=4478.0kN.m (提资)出烟道F=110kN 基础高度1.8(基础高1.h=33.05m M=3635.5kN.m 2.4浆液管产生内力 C1(循环泵入口)F=540kN

吸收塔的设计

课程设计任务书 1.设计题目: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25℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤除去其中的SO2。 入塔的炉气流量为2250m3/h,其中进塔SO2的摩尔分数为0.05,要求SO2的吸收率为96%。 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量的1.4倍。 2.工艺操作条件: (1) 操作平均压力常压101.325kpa (2) 操作温度t=20℃ (4) 所用填料为D N38聚丙烯阶梯环形填料。 3.设计任务 完成填料吸收塔的工艺设计与计算,有关附属设备的设计和选型,绘制吸收系统工艺流程图和吸收塔工艺条件图,编写设计说明书。

目录 摘要 (1) 1绪论 (2) 1.1吸收技术概况 (2) 1.2吸收过程对设备的要求及设备的发展概况 (2) 1.3吸收在工业生产中的应用 (2) 1.3.1吸收的应用概况 (3) 1.3.2典型吸收过程 (3) 2设计方案 (4) 2.1吸收方法及吸收剂的选择 (4) 2.1.1吸收方法 (4) 2.1.2吸收剂的选择: (4) 2.2吸收工艺的流程 (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操作参数的选择 (6) 2.3.1操作温度的选择 (6) 2.3.2操作压力的选择 (6) 2.3.3吸收因子的选择 (7) 2.4吸收塔设备及填料的选择 (8) 2.4.1吸收塔的设备选择 (8) 2.4.2填料的选择 (8) 3吸收塔的工艺计算 (9) 3.1基础物性数据 (9) 3.1.1液相物性数据 (9) 3.1.2气相物性数据 (9) 3.1.3气液平衡数据 (9) 3.2物料衡算 (10) 3.3塔径的计算 (10) 3.3.1塔径的计算 (10) 3.3.2泛点率校核 (11) 3.3.3填料规格校核: (11) 3.3.4液体喷淋密度校核 (11) 3.4填料层高度计算 (11) 3.4.1传质单元高度 H计算 (11) OG

洗涤塔设计说明

洗涤塔设计说明文档编制序号:[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

洗涤塔设计明细 一、 设计说明 1、 技术依据:《通风经验设计》、《三废处理工程技术手册》、《风机手 册》等。 2、 风量依据:拫据业主提供风量。 3、 设备选择依据:以废气性质为前提,根据设计计算所得结果选择各种合理 有效的处理设备。 二、 基本公式 1)、洗涤塔选择: 风量、风速、及管经计算公式 Q = 60A ν 式中:Q 风量(CMM); A 气体通过某一平面面积(m 2); ν 流速(m/s); 根据业主设计规范要求,塔内流速:≦2m/s ,结合我司多年洗涤塔设计经验, 塔内速度取,ν ≦s 填充层设计高度: 则填充层停留时间>6 .15.1= 洗涤塔直径>2*6 .1*1416.3*601333= 其中Q=80000CMH=1333CMM ν =s 2)、泵浦选择 ○1流量设定 润湿因子>hr 则:泵浦流量(填充物比表面积*填充段截面积)>hr ξ>60 1000*)22.4*1416.3*100*1.02??????(>2307 L/min ○2扬程设定:

直管长度: ++4= 等效长度: 900弯头 3个 * 3 = 球阀 2个 * 2 = 逆止阀 1个 * 1 = 总长:+ + + =,取24m 扬程损失: 24 * = 喷头采用所需压力为, 为6m水柱压力。 所需扬程为: + + 6= 查性能曲线: 益威科泵浦KD-100VK-155VF,当扬程为12m时,流量为1200L/min,两台15HP则满足要求。 选用泵浦:2台15HP浦, 总流量为2400L/min 最高扬程: 12m

吸收塔的相关设计计算

烟气脱硫工艺主要设备吸收塔设计和选型 (2) 喷淋塔吸收区高度设计(二) 对于喷淋塔,液气比范围在8L/m 3-25 L/m 3之间[5],根据相关文献资料可知液气比选择12.2 L/m 3是最佳的数值。 逆流式吸收塔的烟气速度一般在 2.5-5m/s 范围内[5][6],本设计方案选择烟气速度为3.5m/s 。 湿法脱硫反应是在气体、液体、固体三相中进行的,反应条件比较理想,在脱硫效率为90%以上时(本设计反案尾5%),钠硫比(Na/S)一般略微大于1,本次选择的钠硫比(Na/S)为1.02。 (3)喷淋塔吸收区高度的计算 含有二氧化硫的烟气通过喷淋塔将此过程中塔内总的二氧化硫吸收量平均到吸收区高度内的塔内容积中,即为吸收塔的平均容积负荷――平均容积吸收率,以ζ表示。 首先给出定义,喷淋塔内总的二氧化硫吸收量除于吸收容积,得到单位时间单位体积内的二氧化硫吸收量 ζ= h C K V Q η = (3) 其中 C 为标准状态下进口烟气的质量浓度,kg/m 3 η为给定的二氧化硫吸收率,%;本设计方案为95% h 为吸收塔内吸收区高度,m K 0为常数,其数值取决于烟气流速u(m/s)和操作温度(℃) ; K 0=3600u ×273/(273+t) 按照排放标准,要求脱硫效率至少95%。二氧化硫质量浓度应该低于580mg/m 3 (标状态) ζ的单位换算成kg/( m 2.s),可以写成 ζ=3600× h y u t /*273273 *4.22641η+ (7) 在喷淋塔操作温度 10050 752 C ?+=下、烟气流速为 u=3.5m/s 、脱硫效率η=0.95 前面已经求得原来烟气二氧化硫SO 2质量浓度为 a (mg/3m )且 a=0.650×

输电线路杆塔及基础课程设计说明书

输电线路杆塔基础课程设计说明书 一、设计题目:刚性基础设计 (一)任务书 (二)目录 (三)设计说明书主体 设计计算书是设计计算的整理和总结,是图纸设计的理论依据,也是审核设计的技术文件之一,因此编写设计说明书是设计工作的非常重要的一部分。 1、设计资料整理 (1)土壤参数 (2)基础的材料 (3)柱的尺寸 (4)基础附加分项系数 2、杆塔荷载的计算 (1)各种比载的计算 (2)荷载计算 1)正常大风情况 2)覆冰相应风 3)断边导线情况 要求作出三种情况的塔头荷载图 3、基础作用力计算 计算三种情况荷载作用下基础的作用力,选择大者作为基础设计的条件。 4、基础设计计算 (1)确定基础尺寸 1)基础埋深h0确定 2)基础结构尺寸确定 A、假定阶梯高度H1和刚性角 B、求外伸长度b' C、求底边宽度B D、画出尺寸图 (2)稳定计算 1)上拔稳定计算 2)下压稳定计算 (3)基础强度计算 5、画基础施工图和铁塔单线图 用A3纸(按制图标准画图)见参考图 6、计算可参考例11-3

《输电杆塔及基础设计》课程设计任务书 一、设计的目的。 《输电杆塔及基础设计》课是输电线路专业重要的专业课之一,《输电杆塔及基础设计》课程设计是本门课程教学环节中的重要组成部分。通过课程设计,使学生能系统学习和掌握本门课程中所学的内容,并且能将其它有关先修课程(如材料力学、结构力学、砼结构,线路设计基础、电气技术)等的理论知识在实际的设计工作中得以综合地运用;通过课程设计,能使学生熟悉并掌握如何应用有关资料、手册、规范等,从设计中获得一个工程技术人员设计方面的基本技能;课程设计也是培养和提高学生独立思考、分析问题和解决问题的能力。 二、设计题目钢筋混凝土刚性基础设计 三、设计参数 直线型杆塔:Z1-12铁塔(单线图见资料,铁塔总重56816N,铁塔侧面塔头顶宽度为400mm) 电压等级:110kV 绝缘子: 7片×-4.5 地质条件:粘土,塑性指标I L=0.25,空隙比e=0.7 基础柱的尺寸:600mm×600mm 1.荷载计算(正常情况Ⅰ、Ⅱ,断边导线三种情况) 2.计算基础作用力(三种情况) 3.基础结构尺寸设计 4.计算内容 (1)上拔稳定计算 (2)下压稳定计算 (3)基础强度计算 五、设计要求 1.计算说明书一份(1万字左右) 2.图纸2张 (1)铁塔单线图 (2)基础加工图

年产15万吨硫酸吸收塔设备初步设计

年产15万吨硫酸吸收塔工艺设计 摘要 硫酸是一种工农业生产必需的大宗化工基础原料,用途十分广泛。在冶金工业中可用于钢材酸洗、纺织工业中可用于棉纱漂染,染料行业用于染料中间体生产,化肥行业用于磷铵、过磷酸钙的生产,有机合成工业用于脱水剂与高分子组合物,无机工业用于制取金属硫酸盐,民用用于净水剂硫酸铝等。此外,还用于制药、农药、石油精炼、制革、人造纤维、国防军工等工业部门。硫酸生产方法有硫铁矿法、硫磺法、冶炼尾气法、石膏法等。由于硫酸是主要的基础化工原料,其发展程度是一个国家的工业、国民经济发达程度上的标志之一,各国对硫酸生产都比较重视。 此次毕业设计的主要研究对象为硫酸整个生产的基本原理和流程以及着重研究吸收工序中吸收塔的设计和材料的选择对于每一个生产方法的选择的原因和目的进行详细的剖析(如转化装置选用“3+2”五段转化工艺.选用浓度为98%的硫酸来做干燥剂和吸收剂,动力波进化工艺、等技术),从而加深对细节的把握和全局的整合. 关键词: 硫酸、吸收塔、改造

Process Design of a 300㎏/a Sulfuric Acid absorption tower abstract Sulfuric acid is a kind of industrial and agricultural production must base material, the commodity chemicals widely used. Can be used in metallurgy industry, textile industry in steel pickling yarn dyeing can be used for dye intermediates, dye industry production, chemical fertilizer industry for the production of ammonium phosphate, calcium superphosphate, organic synthesis industry for dehydrating agents.it and polymer composition, inorganic industrial used in producing metal sulphate, civil for DTC vitriolic etc. In addition, also used in pharmaceutical, pesticide, oil refining, leather, synthetic fiber, national defense industry, etc. Sulfuric acid production methods have pyrite, sulfur, smelting exhaust, gypsum etc. The foundation is mainly because of sulfuric acid, the development degree of chemical raw materials of industry, is a national economic development level in one of the marks of sulfuric acid production, countries are seriously. The main research object of graduation design for the production of sulfuric acid and basic principle and process of research on absorption process design and materials absorption tower of choice for each production method of choice for the purpose and detailed analysis (such as the transformation of "devices" 3 + 2 conversion processes. Choose consists of sulphuric acid concentration of 98% for desiccant and absorbing wave evolution process, such as motivation, thus deepening) for technical details and global integration. Keywords: Sulfuric acid, the absorption tower, transformation,

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