填料塔—化工原理课程设计

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1、 1 一、 设计 方案的确定 1.1 填料塔的结 构 填料塔的主要构件为包括： 填料、液体分布器、填料支承板、液体再分布器、 气体和液体进出口管等。 其塔体为一圆形筒体，筒体内分层装有一定高度的填料。液体由塔顶自上而下沿填料的表面成膜状流下。如填料层较高，一般设有液体再分布器，以减弱 壁流现象带来的不良影响。气液两相在塔内进行接触传质。 其填料塔的结构见图如下： 1.2 吸收剂的选择 对于 SO2 的吸收，常用的吸收剂有浓碳酸、亚硫酸盐水溶液、柠檬水溶液，水，鉴于水对 SO2 具有一定程度的溶解度，蒸气压不高、粘度适中、不易发泡，具有良好的化学稳定性和热稳定性，不易燃、不易爆，安全可靠。而且水

2、平常易得，经济成本较低，吸收后的溶液相对较易处理，再生和循环性较好，易于实现无害化处理。因而选择清水作为吸收 SO2 的吸收剂。 1.3 吸收操作条件的确定 吸收条件也即吸收塔的操作温度和操作压力。在本设计中， 清水的温度为20， 气体的进口温度为 25，吸收温度为 20，为等温吸收。操作压力为常压操作，也即 101.325kPa。 1.4 吸收操作流程 气、液两相在塔内的流动有逆流和并流两种方式。在逆流操作条件下，两相 传质平均推动力最大，可以减少设备的尺寸，提高吸收率和吸收剂的使用效率，因而逆流操作优于并流操作。但是，如果处理的气体溶解度大，并流和逆流的操作推动力相差不大，采用并流操作可以

3、不受泛液的限制，提高操作气速，增大生 2 产能力。 对于 SO2 而言，当水温为 20时，查化工原理（化学工业出版社） P187图 5-2，可得 20时 SO2 在水中的溶解度大约为 8 )(1 0 0 0/)( 22 OHgSOg ，也即SO2 在水中的溶解度不大，此时应该选择逆流操作。吸收流程如附图所示。 二、 填料塔吸收工艺计算 2.1 物料衡算 2.1.1 吸收剂（水）的流量计算 该设计中，矿石焙烧炉送出的气体流量为 1800+95 10=2750 m3/h 惰性气 体流量为 G=4.2227502515.273 15.273 （ 1-0.005） =106.85kmol/h y1=0

4、.005， Y1=y1/(1-y1) 0526.0005.01 005.0 吸收效率 =1-Y2/Y1=0.96， Y2=（ 1-0.96） Y1=2.10 10-3 x2=0， X2=0 查表（化工原理 P189 表 5-1）得 SO2 水溶液在 20时的亨利系数为 E=3550kPa m=E/p=325.1013550=35.04 其 汽液相平衡 近似服从亨利定律，则 Y1=mX1*， X1*=Y1/m= 50.104.330526.0 10-3 最小液气比为 （GL） min=3311 1050.1 1010.20526.02* 2 XX YY=33.67 取 GL=1.3（GL） min=1.3 33.67=43.77 L=43.77G=4676.82kmol/h GL=2121 XX YY X1= GL YY / 21 =1.15 10-3 操作线方程为 Y= 3222 1010.244.43)( XXGLYYXGL 2.2 塔径的计算 吸收塔的吸收为等温吸收，其温度为 20。设计压力取为它的操作压 力 101.325kPa。 塔径的计算公式为 D=uVs4 ， fuu )85.05.0( 式中 Vs 气体体积流量， m3/h；