1、精選優質文檔-傾情為你奉上化工原理課程設計報告設計任務書（一） 設計題目試設計一座填料吸收塔，用于脫除混于空氣中的SO2，混合氣體的處理為2500m3/h,其中SO2（體積分數） 8。要求塔板排放氣體中含SO2低于0.4，采用清水進行吸收。（二） 操作條件常壓，20（三） 填料類型選用塑料鮑爾環、陶瓷拉西環 填料規格自選（四） 設計內容1、 吸收塔的物料衡算2、 吸收塔的工藝尺寸計算3、 填料層壓降的計算4、 吸收塔接管尺寸的計算5、 繪制吸收塔的結構圖6、 對設計過程的評述和有關問題的討論7、 參考文獻8、 附表目錄444.41.3填料的類型與選擇442 2.5吸收塔接管尺寸的計算.12 2

2、.6附屬設備 .12三、評價.13四、參考文獻.13五、附表14一、 概述填料塔不但結構簡單，且流體通過填料層的壓降較小，易于用耐腐蝕材料制造，所以它特別適用于處理量小，有腐蝕性的物料及要求壓降小的場合。液體自塔頂經液體分布器噴灑于填料頂部，并在填料的表面呈膜狀流下，氣體從塔底的氣體口送入，流過填料的空隙，在填料層中與液體逆流接觸進行傳質。因氣液兩相組成沿塔高連續變化，所以填料塔屬連續接觸式的氣液傳質設備。二、 設計方案的確定(一) 操作條件的確定11吸收劑的選擇 因為用水作吸收劑，同時SO2不作為產品，故采用純溶劑。12裝置流程的確定 用水吸收SO2屬于中等溶解度的吸收過程，故為提高傳質效率

3、，選擇用逆流吸收流程。13填料的類型與選擇 用不吸收SO2的過程，操作溫度低，但操作壓力高，因為工業上通常選用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑料鮑爾環填料的綜合性能較好。鮑爾環填料是對拉西環的改進，鮑爾環由于環壁開孔，大大提高了環內空間及環內表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環相比，鮑爾環的氣體通量可增加50%以上，傳質效率提高30%左右。14操作溫度與壓力的確定 20，常壓（二）填料吸收塔的工藝尺寸的計算 21基礎物性數據液相物性數據 對于低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取水的物性數據 查得，293K時水的有關物性數據如下： 密度=998.2kg/m 粘度L=0.001Pa

4、·s=3.6kg/(m·h) 表面張力L=72.6dyn/cm=kg/h3 SO2在水中的擴散系數為DL =1.47×10-5m2/s=5.29×10-6m2/h 氣相物性數據 混合氣體的平均摩爾質量為Mvm=yiMi=0.08×440.92×29=31.8混合氣體的平均密度vm= kg m-3 混合氣體粘度近似取空氣粘度，手冊20空氣粘度為 V=1.81×10-5Pa·s=0.065kg/(mh) 查手冊得SO2在空氣中的擴散系數為 DV=0.108cm2/s=0.039m2/h 由手冊查得20時SO2在水中的亨

5、利系數E=3550kPa 相平衡常數為m= 溶解度系數為H=2.2物料衡算 進塔氣相摩爾比為y1=0.08 出塔氣相摩爾比為y2=0.004 進塔惰性氣相流量為V= 該吸收過程為低濃度吸收，平衡關系為直線，最小液氣比按下式計算，即（ 對于純溶劑吸收過程，進塔液組成為X2=0 （ 取操作液氣比為L/V=1.4L/V=1.4×33.29=46.61 L=46.61×95.67=4459.18kmol/h V(y1-y2)=L(x1-x2) x1=2.3填料塔的工藝尺寸計算 塔徑計算 采用Eckert通用關聯圖計算泛點氣速 氣相質量流量為 WV=2500×1.322=3

6、305kg/h 液相質量流量可近似按純水的流量計算 即WL=4459.18×18.02=80354.42kg/h Eckert通用關聯圖橫坐標為 查埃克特通用關聯圖得 查表（散裝填料泛點填料因子平均值）得 取u=0.7uF=0.7×1.149=0.8046m/s 由1.048m 圓整塔徑，取D=1.1m 泛點率校核 u= =63.63(在允許范圍內) 填料規格校核： 液體噴淋密度校核，取最小潤濕速率為 （LW）min=0.08m3/m·h 查塑料(聚乙烯）鮑爾環（*）特性數據表得： 型號為DN50的鮑爾環的比表面積 at=92.7 m2/m3 Umin=(LW)m

7、inat=0.08×92.7=7.416m3/m2·h U= 經校核可知，塔徑D=1100mm合理 填料層高度計算 y=mx1=35.04×0.00163=0.0571 Y=mX2=0 脫因系數為 S= 氣相總傳質單元數 NOG= = =10.319 氣相總傳質單元高度采用修正的恩田關聯式計算 查常見材質的臨界表面張力值表得 c=33dyn/cm=kg/h2 液體質量通量為 =0.6467吸收系數由下式計算 質量通量為 = 0.237×85.71×1.08×0.0015= 0.0325kmol/(m3·h·kPa)

8、 吸收系數由下式計算 =3.236m/h 查常見填料的形狀系數表得 u/uF=63.63>50 得 得 HOG=Z=HOGNOG=0.488×10.319=5.03m得Z=1.3×5.03=6.539取填料層高度為Z=6.6m查塑料鮑爾環高度推薦值表對于階梯環填料 ， hmax6m取h/D=8 則h=8×1100=8800mm計算得填料層高度為66000mm，故不需分段2.4填料層壓降計算散裝填料的壓降值可由埃克特通用關聯圖計算。計算時，先根據氣液負荷及有關物性數據，求出橫坐標值。再根據操作空塔氣速U用有關物性數據，求出縱坐標值。通過作圖得出交點，讀出過交點

9、的等壓線數值，即得出每米填料層壓降值。用埃克特通用關聯圖計算壓降時，所需填料因子與液體噴淋點密度有關，為了工程計算的方便，常采用與液體噴淋密度無關的壓降填料因子平均值。埃克特通用關聯圖橫坐標為=0.885查散裝填料壓降填料因子平均值表得查通用關聯圖得：P/Z=190.45Pa/m填料層壓降為P=190.45×6.6=1256.97Pa查此圖時，一定要看好，最好用兩個直角板找到橫坐標和縱坐標的交點，在估計出合理的等壓線數值。2.5吸收塔接管尺寸計算 一般管道為圓形，d為內徑，水流速為0.53m/s 常壓下氣體流速 1030m/s 則氣體進口直徑 氣體出口直徑 d2=d1=172mm 噴

10、液進口直徑 噴液出口直徑 d4=d3=240mm 排液口直徑 d5=d3/2=120mm2.6附屬設備 （1）本設計任務液相負荷不大，可選用排管式液體分面器，且填料層不高，可不設液體再分布器。 （2）塔徑及液體負荷不大，可采用較簡單的柵板型支承板及壓板。三、評價 設計中問題的評價：1、 對于吸收塔基本尺寸的確定以及數據來源，物性參數，合適取值范圍的確定要按具體的實際設計情況來定。2、 對于吸收塔填料裝置的材料屬性，以及經濟效益要綜合考慮工藝的可能性又要滿足實際操作標準。3、 對于吸收塔的溫度的確定，由吸收的平衡關系可知，溫度降低可增加溶質組分的溶解度，對于壓力的確定，選擇常壓，減少工作設備的負

11、荷。設計體會 剛拿到任務說明書時，一臉茫然，大家都是第一次接觸到這個陌生的東西，面對大量繁瑣的計算，我的頭都大了，其中我得了一個很不合理的數據，經過反復查找，才發現前面有個小數點弄錯了，我深深體會到了科學需要的嚴謹性。在設計課程報告時，要輸入大量的公式，我自學了一點公式編輯器的知識，感覺它非常有用，今后有時間還得好好學學。我會好好對待以后的每一次設計，讓老師滿意。希望老師對我這次的表現認可。四、參考文獻1、化學工程手冊編輯委員會，化學工程手冊氣液傳質設備2、賈紹義，紫誠敬化工原理課程設計天津大學出版社，20023、劉乃鴻等現代填料塔技術指南天津，中國石化出版社19984、徐崇嗣等塔填料產品及技術手冊北京，化學工業出版社19955、姚玉英化工原理，下冊天津大學出版社1999五，附表 埃克特通用關圖 填料特性參數填料名稱規格（直徑×高×厚）/mm材質及堆積方式比表面積/m2.m3空隙率/m3/m3干填料因子/m-1塑料鮑爾環50（*）&