1、 1 一 设计任务书 （一）设计题目 水吸收 SO2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 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。 混合气体的处理量 m3/h 2000 混合气体 SO2含量（体积分数） 10% SO2的回收率不低于 97% 吸收剂的用量与最小用量之比 1.3 （二）操作条件 （1）操作压力 常压 （2）操作温度 25 （三）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）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
2、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 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，故采用纯溶剂。 2.2 填料的类型与选择 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。 2 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
3、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内容来进行设计 （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
4、查得， 25时水的有关物性数据如下： 密度为 L=997.1 kg/m 3 粘度为 L=0.0008937 Pas=3.2173kg/(mh) 表面张力为L=71.97 dyn/cm=932731 kg/h 2 SO2在水中的扩散系数为 DL=1.724 10-9m2/s=6.206 10-6m2/h （依 Wilke-Chang 0.5 18 r 0.6 () 1.85910 MT D V 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 MVm=yiMi=0.1 64.06+0.9 29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为
5、 3 Vm=PM/RT=101.32532.506/（8.314298.15）=1.3287kg/ m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得 25空气的粘度为 V=1.83 10-5Pas=0.066kg/(mh) 查手册得 SO2在空气中的扩散系数为 DV=1.42210 -5m2/s=0.051 m2/h （依 1.75 0 0 0 () PT DD PT 计算，其中 273K 时，1.01310 -5Pa 时 SO2在空气中的扩 散系数为 1.2210 -5m2/s，查化学工程基础 ） 3.1.3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下 25时 SO2在水中的亨利系数为 E=4.
6、13 10 3 kPa 相平衡常数为 m=E/P=4.13 103/101.3=40.76 溶解度系数为 H=/EM=997.2/4.13 103 18.02=0.0134kmol/kPam 3 3.1.4 物料衡算 (l). 进塔混合气中各组分的量 近似取塔平均操作压强为101.3kPa，故： 混合气量 273.151 2000()81.80 273.152522.4 kmolh 混合气SO2中量81.800.18.18 kmolh 8.1864.06=542.01kgh 设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量81.8-8.1873.62kmolh 73.62292135kgh (2)混合气进出塔的摩尔组成 4 1 2 0.1 8.18(10.97) 0.00332 73.628.18(10.97) y y （3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为 1 1 1 y0.1 0.11 1y10.1 Y
