1、 专业课课程设计专业课课程设计 题 目： 关于用清水为吸收剂吸收焙烧塔中 二氧化硫的吸收塔的设计 作 者： 指导老师： 2013 年 12 月 10 日 第 1 页 传质与分离技术课程设计传质与分离技术课程设计 一、设计任务一、设计任务 1.1 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 m 3/h 2000 混合气体中 SO2含量（体积分数） 10 % SO2的回收率 97 % 吸收剂的用量与最小用量之比 1.3 1.2 操作条件： （1）操作压力：常压
2、 （2）操作温度：25 1.3 设计内容： （1）吸收塔物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸（塔高、塔径）计算； （3）有关辅助设备的选择； （4 4）绘制吸收塔设计图或者吸收过程工艺图。 二、设计方案二、设计方案 2.1 方案的确定： SO2是最常见的硫氧化物。无色气体，且易溶于水。大气主要污染物 之一。在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有 硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成 第 2 页 亚硫酸（酸雨的主要成分） 。比较 SO2的物理性质和化学性质，选择用清 水作为吸收剂用逆流吸收法吸收 SO2。 2.2 填料类型的选择： SO2溶于水会生成具有
3、腐蚀性的亚硫酸，所以应该选择具有防腐蚀性 的材料制作的填料，在本任务中，填料我们选择用塑料做的鲍尔环，采 用乱堆的填料堆放方式。 2.3 设计步骤 (1)吸收他的物料衡算； (2)吸收塔的工艺尺寸（塔高、塔径）计算； (3)有关辅助设备的选择； (4)绘制吸收塔设计图或者吸收过程工艺图。 三、工艺计算三、工艺计算 3.1 基础性数据 3.1.1 液相物性参数 物性参数 密度 L 粘度 L 表面张力 L 扩散系数 L D 分子量 L M H2O 998.2kg/m 3 0.0008937106Pas 932731kg/h2 6.20610-6m2/h 18 3.1.2 气相的物性参数 混合气中的
4、惰性气体为空气， 相对分子量为 M=29， 易容组分为 SO2， 所以， 混合气体的相对平均分子质量为： 5.32%1064%9029VM 在常温常压下，可计算出混合气体的平均密度，由公式：nRTPV 第 3 页 可得： 3 /33.1mkg RT MP V V 所以，气相的物性参数如下表 物性参数 密度 V 粘度 V 表面张力 V 扩散系数 V D 分子量 VM 混合气体 1.33kg/m 3 1.8810 -5Pas 932731kg/h 2 0.051m 2/h 32.5 3.1.3 平衡时的数据 相平衡常数 m 0.031 恒力系数 E 40.76 溶解度系数 H 0.0134 3.1
5、.4 物料衡算 （1）进塔混合气体各组分的量： 由公式 2 2 1 11 T VP T VP 可计算出在标准状况下的总体积 V， 既有： 3 3 112 21 101.32000/273.15 1832.29/ 101.3(273.1525) PV TkPamhT Vmh P TkPaT 混合气体总量： 3 1832.29/ 81.798/ 22.4/22.4/ Vmh Vkm olh Lm olLm ol 总 混合气体中 SO2的含量： 1 10%8.179/VVkmolh 混合气体中惰性气体的含量： 1 (110% )73.618/VVkmolh （2）混合气体进出塔的摩尔组成： 1.0
6、1 y 1 2 1 (1)8.179(10.97) 0.00332 (1)73.6188.179(10.97) V y VV （3）混合气体进出塔的摩尔比组成： 12 1 1 0.11 1 ykm olSO Y ykm ol 惰 性 气 体 22 21 2 (1)0.00334 1 ykm olSO YY ykm ol 惰 性 气 体 （4）吸收剂的用量： 第 4 页 在低浓度吸收时，吸收剂通常为最少吸收剂的（1.12.0）倍，在 本任务中，取校正系数为 1.3，则有 m i n 1. 3() LL VV 要计算出吸收剂的用量，首先要计算出吸收剂的最小用量，在低浓度计 算时，可以先计算出最小液气比，既： 1212 m in * 1 12 2 0.1120.00334 ()3
