1、 化工原理课程设计化工原理课程设计 题目：SO2气体吸收塔的设计 系别：化学与环境工程学院 专业：过程装备与控制工程 2015 年 6 月 22 日 目录目录 一一 设计任务书设计任务书 二二 设计方案简介设计方案简介 三三 工艺计算工艺计算 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 3000 入塔混合气含 SO2（体积分数） 4% 出塔混合气含 SO2（体积分数） 0.14% 平衡线方程 15237.1 76676.66.xy （二）操作
2、条件 （1）操作压力 常压 （2）操作温度 20 （三）设计内容 （1）流程的选择：本流程选择逆流操作； （2）工艺计算： 吸收剂量求取、 操作线方程式、 填料塔径 求取、填料层高度、 最小润湿速度求取及润湿速度的选取、单位 填料层压降的求取、吸收塔高度等的计算； （3）附件选型： 液体分布， 分布器及再分布器、 支座等的选型； （4）编写设计说明书和设计结果一览表， 绘制填料塔的工艺条 件图。 二 设计方案简介 2.1 方案的确定 2.1.1 装置流程的确定 本流程选择逆流操作。 2.1.2 吸收剂的选择 吸收剂为清水 2.1.3 操作温度与压力的确定 （1）操作压力 常压 （2）操作温度
3、20 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。本流程选用 N38 塑料鲍尔环填料。 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： （1）吸收塔的物料衡算； （2）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； （3）设计液体分布器及辅助设备的选型； （4）绘制有关吸收操作图纸。 三三 工艺计算工艺计算 3.13.1 基础物性数据基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 20时水的有关物性数据如下： 密度为 L=998.2 kg/m 3 粘度为 L=1.0050mPas 表面张力为L=72.610
4、3 N/m SO2在水中的扩散系数为 DL=14710 -9m2/s=5.2910-6m2/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 20， 混合气体的平均摩尔质量为 MVm=yiMi=0.0464+0.9629=30.4g/mol 混合气体的平均密度为 Vm= RT PM = 293314.8 4.30325.101 =1.2645kg/ m 3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查化工原理得 20空气的粘度 为 V=1.8110 5Pas 查手册得 SO2在空气
5、中的扩散系数为 DV=1.0810 -5m2/s=0.039 m2/h 3.1.3 气液相平衡数据 由手册查得，常压下 20时 SO2在水中的亨利系数为 E=3.5510 3 kPa 相平衡常数为 m=E/P=3.5510 3/101.3=35.04 溶解度系数为 H=/EM=998.2/（3.5510 318）=0.0156kmol/kNm 3.1.4 物料衡算 （1）进塔混合气中各组分的量 塔平均操作压强为101.3kPa，故： 混合气量3000 20273 273 4.22 1 =124.79 kmol/h 混合气SO2中量124.780.044.99 kmol/h4.9964=319.
6、44kg/h 设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量124.78-4.99 119.79kmol/h119.79293473.88kg/h （2）混合气进出塔的摩尔组成 y1=0.04 y2=0.0014 （3）混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为 Y1= 1 1 y1 y = 04.01 04.0 =0.04167 出塔气相摩尔比为 Y2= 2 2 y1 y = 0014.01 0014.0 =0.001401963 （4）出塔混合气量 出塔混合气量=119.79（1-0.0014）=119.96kmol/h （5）吸收剂（水）的用量L 该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算 12 m in 1 2 () YYL Y V X m 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0 （ V L ）min= 0 04.35 04167.0 0
