工程原理课程设计---清水吸收混合气中二氧化硫

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1、 1 第一章 前言 . 3 1.1 填料塔的主体结构与特点 3 1.2 填料塔的设计任务及步骤 . 3 第二章 吸收塔主体设计方案确定 3 1.1 概述 3 1.2 设计方案的确定 3 1.2.1 流程方案 . 3 1.2.2 流程布置 . 4 1.2.3 吸收剂的选择 . 4 1.3 填料的选择 4 1.3.1 吸收过程对填料的要求 . 4 1.3.2 填料的选取 . 5 1.4 设备的选用 6 第二章 吸收塔的工艺计算 7 2.1 气液平衡关系 7 2.2 平衡关系及平衡线的确定 9 2.3 吸收剂用量及操作线的确定 . 10 2.3.1 吸收剂用量的确定 10 2.4 基本物性参数的计算

2、 . 13 2.4.1 气相物性参数计算 13 2.4.2 液相物性参数计算 14 第三章 填料塔工艺尺寸计算 . 17 3.1 塔径的计算 . 17 3.3.1 泛点气速的计算 17 3.1.2 塔径的计算 20 3.1.3 校核 21 3.2 填料层高度的确定 . 24 3.2.1 传质系数的计算 24 第四章 塔内件设置 . 29 4.1 液体分布器 . 29 2 4.2 填料支承板 . 30 4.3 填料压板和床层限制板 . 30 4.4 气体的进口装置与排液装置 . 30 4.5 塔高的确定 . 31 4.6 辅助设备的选型 . 31 4.6.1 管径的计算 31 4.6.2 泵的选

3、型 33 4.6.3 风机的选择 35 第五章 结果讨论 37 参考文献 39 3 第一章 前言 1.1 填料塔的主体结构与特点 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造， 所以她特别适用于处理量肖，有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液 体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入， 流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续 变化，所以填料塔属连续接触式的气液传质设备。 1.2 填料塔的设计任务及步骤 设计任务：清水吸收混合气中二氧化硫。 设计步骤： （1）确定吸收流程； （2）物料衡算，确定

4、塔顶、塔底的气液流量和组成； （3）选择填料、计算塔径、填料层高度、填料的分层、塔高的确 定。 （4）流体力学特性的校核：液气速度的求取，喷淋密度的校核， 填料层压降P 的计算。 （5）附属装置的选择与确定：液体喷淋装置、液体再分布器、气 体进出口及液体进出口装 第二章 吸收塔主体设计方案确定 1.1 概述 吸收是利用气体在液体中的溶解度差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。 用于吸收的设备类型很多，如我们常见的填料塔、板式塔、鼓泡塔和喷洒塔等。工业 吸收操作中更多的使用填料塔。 1.2 设计方案的确定 确定方案是本课程设计的首要步骤。包括： 1.2.1 流程方案 用地下水作为吸收剂，水来自

5、地下或水槽，由于是逆流操作，需要泵将水抽到塔 顶;由于氨水具有轻度腐蚀性，故需要防腐泵，气体则需选用风机。泵一个型号需配 4 置两台，供替换使用，风机需一台。详细流程参见流程图。实际操作中的流量计和压 力表等也需要考虑出现问题以后不影响正常工作。 1.2.2 流程布置 由于逆流操作时平均推动力大，吸收剂利用率高，完成一定分离任务所需传质面 积小，所以选定流程为逆流。对于无相变传热，当冷、热流体的进、出口温度一定时， 逆流操作的平均推动力大于并流，因而传递同样的热流量，所需传热面积较小。就增 加传热推动力而言，逆流操作总是优于并流。此时吸收剂用量未知，我们可以按照逆 流进行物料衡算得出吸收剂用量

6、后，以此作为一个评判标准，判断是否该用逆流。 1.2.3 吸收剂的选择 吸收剂性能的优劣是决定吸收操作效果的关键之一， 选择吸收剂用量时应着重考 虑以下几个方面： 1.溶解度要大，以提高吸收率并减少吸收剂的需用量； 2.选择性要好，对溶质组分以外其他组分的溶解度要很低或基本不溶； 3.挥发度要低，以减少吸收和再生过程中吸收剂的会发； 4.操作温度下吸收剂应具有较低的粘度，且不易产生泡沫，以实现吸收塔内良 好的气液接触状况； 5.对设备腐蚀性小或基本无腐蚀性，尽可能无毒； 6.价廉、易得、化学稳定性要好，便于再生，不易燃烧等。 本次课设的题目中，已给出吸收剂为 25地下水。 1.3 填料的选择 1.3.1 吸收过程对填料的要求 填料的选择是填料塔设计中最为重要的一步，在本次课设中，选用两种填料进行 计算，最终根据计算结果择优。 填料塔对填料的要求表现在以下几方面： 1. 比表面积 t a要大； 2. 能提供大的流体通量； 3. 液体的再分布性能要好； 4. 要有足够的机械强度； 5. 价格低廉。 5 1.3.2 填料的选取 首先选择散装填料，这是由于规整填料在装卸、清理时相对困难