河北工業(yè)大學(xué) 水吸收低濃度二氧化碳填料塔設(shè)計(jì)

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1、河北工業(yè)大學(xué) 《大氣污染控制工程》 課程設(shè)計(jì) 姓 名： 無 學(xué) 號(hào)： 170*** 班 級(jí)： 環(huán)境17* 設(shè)計(jì)題目： 水吸收低濃度so填料吸收塔的設(shè)計(jì) 2 設(shè)計(jì)時(shí)間：自2019年12 月 16 日 至2019年12 月26日 指導(dǎo)老師： 不給老師丟人了 河北工業(yè)大學(xué)能源與環(huán)境工程學(xué)院 第一章設(shè)計(jì)任務(wù)、依據(jù)和要求 一、 設(shè)計(jì)任務(wù)及操作條件： 1、 混合氣體（空氣中含SO2氣體的混合氣）處理量為：101kmol/h 2、 混合氣組成：SO2含量為7.3% （mol%），空氣為：92.5 %（mol%） 3、 要求出塔凈化氣含 SO2為：0.153 %（mol

2、%），H2O 為 1.172 kmol/h 4、 吸收劑為水，不含SO2 5、 常壓，氣體入塔溫度為25°C，水入塔溫度為20°C。 二、 設(shè)計(jì)內(nèi)容： 1、 設(shè)計(jì)方案的確定。 2、 填料吸收塔的塔徑、填料層高度及填料層壓強(qiáng)的計(jì)算。 3、 填料塔附屬結(jié)構(gòu)的選型與設(shè)計(jì)。 4、 填料塔工藝條件圖。 三、 H2O—SO2在常壓20°C下的平衡數(shù)據(jù)： x y x y 0.00281 0.0776 0.000423 0.00763 0.001965 0.0513 0.000281 0.0042 0.001405 0.0342 0.0001405 0.0015

3、8 0.000845 0.0185 0.0000564 0.00066 0.000564 0.0112 四、氣體及液體的物性數(shù)據(jù)： 氣體的物性：氣體粘度pG=0.0652kg/(m-h);氣體擴(kuò)散系數(shù)DG=0.0393m2/s; 密度 pG=1.383 kg /m3; 液體的物性：液體粘度rl=3.6 kg /(m-h);液體擴(kuò)散系數(shù)DL=5.3x10-6m2/s; 密度 PL_998.2 kg /m3; 液體表面張力 o=73dyn/cm = 92.71x104 kg /h2 第二章SO2凈化技術(shù)和設(shè)備 一、SO2的來源、性質(zhì)及其危害： (一) 二氧化硫

4、的主要污染源可歸納為三個(gè)方面： 1. 硫酸廠和汽車尾氣中排放的二氧化硫； 2. 有色金屬冶煉過程排放的二氧化硫：如銅、鉛、鋅、鉆、鎳、金、銀等礦物， 都含硫化物，在冶煉過程中排放出大最的二氧化硫； 3. 燃煤煙氣中的二氧化硫：我國(guó)煤炭消費(fèi)最的80%以上直接用于燃燒，燃煤是 大氣環(huán)境中二氧化硫最主要來源。據(jù)環(huán)境公報(bào)報(bào)道，我國(guó)2004年煙塵排放量1095 萬t，SO2排放量2255萬t。 (二) 二氧化硫的性質(zhì)： 1. 物理性質(zhì)： 密度2.55g/l，標(biāo)況下為氣體，常溫下無色，熔點(diǎn)200.75K，沸點(diǎn)263K，有刺激 性氣味的有毒氣體，密度比空氣大，易液化，易溶于水(約為1:40)。

5、 2. 化學(xué)性質(zhì): 二氧化硫可以在硫磺燃燒的條件下生成：S(s)+O2(g?SO2(g) 硫化氫可以燃燒生成二氧化硫：2H2S(g)+3O2(g?2H2O(g)+2SO2(g) 加熱硫鐵礦，閃鋅礦，硫化汞，可以生成二氧化硫 4FeS2(s)+11O2(g?2Fe2O3(s)+8SO2(g) 2ZnS(s)+3O2(g)分 2ZnO(s)+2SO2(g) HgS(s)+O2(g?Hg(g)+SO2(g) (三) 二氧化硫的危害： 二氧化硫易溶于水并且會(huì)形成亞硫酸，這反應(yīng)物會(huì)刺激眼和鼻粘膜，而且具有腐 蝕性，所以它對(duì)人體呼吸道有很大的危害，重者呼吸功能會(huì)受損。二氧化硫在一定的 條件

6、下可被氧化成硫酸霧，并且它是形成酸雨的主要原因，而酸雨會(huì)危害居民健康； 腐蝕建筑材料；破壞生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)社會(huì)造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失！ 危險(xiǎn)性類別：三星級(jí) 侵入途徑:通過呼吸系統(tǒng)健康危害:易被濕潤(rùn)的粘膜表面吸收生成亞硫酸、硫酸。 對(duì)眼及呼吸道粘膜有強(qiáng)烈的刺激作用。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而 致窒息。急性中毒:輕度中毒時(shí)，發(fā)生流淚、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等;嚴(yán)重中毒可 在數(shù)小時(shí)內(nèi)發(fā)生肺水腫；極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致窒息。皮膚或眼接 觸發(fā)生炎癥或灼傷。慢性影響:長(zhǎng)期低濃度，接觸，可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥 狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等，少數(shù)工人有牙齒酸

7、蝕癥。 環(huán)境危害：對(duì)大氣可造成嚴(yán)重污染。 燃爆危險(xiǎn)：本品不自燃，有毒，具強(qiáng)刺激性。 二、SO2的凈化技術(shù)： 燃燒后脫硫就是指煙氣脫硫。這是目前世界上惟一的大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的脫硫方 式。由于煙氣脫硫的主要困難是SO2濃度和總量大、要處理的煙氣體積大，因此， 雖然煙氣脫硫的方法多達(dá)十幾種。但仍需要合理地選擇煙氣脫硫工藝，同時(shí)還要考慮 環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會(huì)等多方面的因素。目前煙氣脫硫技術(shù)種類達(dá)幾十種，按脫硫過程 是否加水和脫硫產(chǎn)物的干濕形態(tài)，煙氣脫硫分為：濕法、半干法、干法三大類脫硫工 藝。濕法脫硫技術(shù)較為成熟，效率高，操作簡(jiǎn)單；但脫硫產(chǎn)物的處理較難，煙氣溫度 較低，不利于擴(kuò)散，設(shè)備及管道防腐蝕

8、問題較為突出。半干法、干法脫硫技術(shù)的脫硫 產(chǎn)物為干粉狀，容易處理，工藝較簡(jiǎn)單；但脫硫效率較低，脫硫劑利用率低。在此對(duì) 各類脫硫技術(shù)進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。 1、 濕法煙氣脫硫技術(shù) 濕法煙氣脫硫技術(shù)按使用脫硫劑種類可分為：石灰石-石膏法、簡(jiǎn)易石灰石-石膏 法、雙堿法、石灰液法、鈉堿法、氧化鎂法、有機(jī)胺循環(huán)法、海水脫硫法等。按脫硫 設(shè)備采用的技術(shù)種類不同，濕法煙氣脫硫技術(shù)可分為：旋流板技術(shù)、氣泡霧化技術(shù)、 填料塔技術(shù)、靜電脫硫技術(shù)、文丘里脫硫技術(shù)、電子束脫硫技術(shù)等。日常運(yùn)行管理注 意的問題： ①、注意檢查循環(huán)水量是否達(dá)到設(shè)計(jì)要求；如有異常需對(duì)循環(huán)水系統(tǒng)及噴咀進(jìn)行 檢查。②、定期檢查吸收設(shè)備及其它處理設(shè)

9、施運(yùn)行是否正常； 2、 半干法煙氣脫硫技術(shù) 半干法煙氣脫硫技術(shù)采用濕態(tài)吸收劑，在吸收裝置中吸收劑被煙氣的熱量所干燥， 并在干燥過程中與SO2反應(yīng)生成干粉脫硫產(chǎn)物。半干法工藝較簡(jiǎn)單，反應(yīng)產(chǎn)物易于處 理，無廢水產(chǎn)生，但脫硫效率和脫硫劑的利用率低。目前常見的半干法煙氣脫硫技術(shù) 有：噴霧干燥脫硫技術(shù)、循環(huán)流化床煙氣脫硫技術(shù)等。 3、 干法脫硫技術(shù) 干法脫硫技術(shù)采用濕態(tài)吸收劑，反應(yīng)生成干粉脫硫產(chǎn)物。干法工藝較簡(jiǎn)單，但脫 硫效率和脫硫劑的利用率較低。目前常見的干法煙氣脫硫技術(shù)有：爐內(nèi)噴鈣脫硫技術(shù)。 目前在實(shí)際中廣泛用的是濕法脫硫。因?yàn)镾O2是酸性氣體，幾乎所有的濕法脫硫 都是一種堿性溶液和泥漿與

10、煙氣中的SO2中和。根據(jù)中和所得的產(chǎn)物是否回收利用， 濕法流程又分為拋棄法和再生法兩種。綜上所述，本次設(shè)計(jì)采用的是濕法，本設(shè)計(jì)中 氣體入塔溫度為25°C，使用的吸收劑為水。用水作為吸收劑的優(yōu)點(diǎn)在于廉價(jià)易得， 流程設(shè)備簡(jiǎn)單，但其缺點(diǎn)是吸收效率低，設(shè)備龐大，動(dòng)力消耗大。 三、吸收設(shè)備：板式塔與填料塔的比較： （一） 、板式塔適用于：1、塔徑較大；2、所需傳質(zhì)單元數(shù)或理論板數(shù)較多；3、 熱量需從塔內(nèi)移除；4、適于較小液量；5、適于處理有懸浮物的液體；6、板式塔便 于側(cè)線采出。 （二） 、填料塔適用于：1、處理有腐蝕性的物料；2、填料塔壓力降較小，適用 于真空蒸餾；3、適用于間歇蒸餾或熱敏性物料

11、的蒸餾；4、適用于處理易發(fā)泡的液體。 結(jié)論：由于本次處理的是SO2氣體，與水反應(yīng)后生成H2SO3具有腐蝕性，故選擇 填料塔比較合適。 四、填料塔的結(jié)構(gòu)：示意圖: 來自冷撰器的回流液 到再沸器的葩環(huán)管 箱座 底座副 轡底產(chǎn)品 5 -：??"：:：..?: 規(guī)整填料 進(jìn)料j .此 液體分布器,'「 支承架 液悻收集器 排放fl 填料反板 支承攝 蒸汽A 口管 五、工藝流程及工藝流程圖: 圖2工藝流程 第三章吸收塔的工藝計(jì)算 一、吸收劑用量的計(jì)算： 由原始數(shù)據(jù)已知：入口氣體量y1=7.3% ；出口氣體量y2=0.153，得: 進(jìn)口液體不含二氧

12、化硫，X2=0。 由H2O-SO2在常壓20°C下的平衡數(shù)據(jù)，得X1=0.00301 吸收劑的最小用量：Lmin=25.637XGB=2395.14(kmol/h) L=(1.2?1.5)L . min 吸收劑的實(shí)際用量：L=1.5Lmin=3592.71(kmol/h) 操作線方程：； 由H2O-SO2在常壓20°C下的平衡數(shù)據(jù)得，平衡線方程：Y=27.6X。 如下圖，上方為操作線，下為平衡線。 圖3 二、氣液相進(jìn)、出口組成: 表格1 組 成 入口 出口 質(zhì) 量流量 (k g/h) 質(zhì)量 百分 比(Wt%) 摩 爾 流 量 (km o

13、l/h) 摩 爾 百 分比 (m ol%) 質(zhì) 量流量 (k g/h) 質(zhì) 量 百 分比 ( Wt%) 摩 爾 流 量 (k mol/h) 摩 爾 百 分比 (m ol%) 空氣 270 9.325 85. 2 93 .425 92. 5 270 9.325 9 8.8 93. 425 98. 6 SO2 471. 872 14.8 7.3 73 7.3 11.2 3 0. 41 0.1 75 0.1 8 / / / 21.0 96 0. 77 1.1 72 1.3 2 Z 3

14、18 1.20 100 101 10 0 274 1.651 1 00 94. 772 10 0 表格2 組 成 入口 出口 質(zhì) 量流量 (k g/h) 質(zhì)量 百分比 (Wt%) 摩 爾 流 量 (k mol/h) 摩 爾 百 分比 ( mol%) 質(zhì) 量流量 (k g/h) 質(zhì) 量 百 分比 (Wt %) 摩 爾 流 量 (k mol/h) 摩 爾 百 分比 (mo l%) SO2 z X z / 460 .64 0.7 0 7. 1975 0.2 H2O 646 68.78

15、 100 359 2.71 10 0 646 46.90 99. 29 35 72.8 99. 8 Z 646 68.78 100 359 2.71 10 0 651 07.54 99. 99 35 80.00 100 三、填料的選擇: 填料是填料塔的核心。填料塔操作性能的好壞，與所選用的填料有直接關(guān)系。填 料的種類很多，可分為實(shí)體填料和網(wǎng)體填料兩大類。前者有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、鞍形、 波紋填料等。塔填料的選擇是填料塔設(shè)計(jì)重要的環(huán)節(jié)之一。塔設(shè)備內(nèi)裝入填料的目的 是增加兩種介質(zhì)的接觸表面積，從而促進(jìn)傳質(zhì)過程的進(jìn)行。 良好的填料，應(yīng)具有下列特性：

16、 單位容積的重量要?。ㄆ鋽?shù)值成為容重，根據(jù)填料的堆積方法，即亂堆或整砌而 不同），這樣可使塔設(shè)備的自重減低，基礎(chǔ)的負(fù)荷減輕.這一特性常以符號(hào)填（公斤力/ 米3）表示之。 比表面積要大（其數(shù)值也因填料的堆砌方法而不同），比表面積就是單位體積填料 的總表面積，常以a（米2/米3）表示之.比表面積大即意味著氣液的接觸表面大，有利 于傳質(zhì)的進(jìn)行;亦即操作時(shí)可容許較高的氣、液體的流速.但必須注意填料的真正氣液 接觸表面，并不一定與比表面積成正比例，而決定于噴淋液所實(shí)際潤(rùn)濕的表面，且也 和噴淋液在填料層中的分布有關(guān)。 空隙體積要大（其數(shù)值也因填料的堆積方法而不同），空隙體積亦稱自由體積，就 是單位體積

17、填料中的總空隙量，常以V（米3/米3）表示之。 要有較高的空隙率。單位體積填料層所具有的空隙體積稱為填料的空隙率。以8 表示，其單位為m3/m3。一般說來，填料的空隙率多在0.45?0.95范圍以內(nèi)。當(dāng) 填料的空隙率較高時(shí)，氣、液通過能力大且氣流阻力小，操作彈性范圍較寬。 制造容易，價(jià)格低廉。 具有化學(xué)耐蝕性。 具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度，不易破裂，否則損耗變，檢修頻繁，增加操作費(fèi)用。 填料的幾何特性數(shù)據(jù)主要包括比表面積、空隙率、填料因子等，是評(píng)價(jià)填料性能 的基本參數(shù)。填料性能的優(yōu)劣通常根據(jù)效率、通量及壓降三要素衡量。在相同的操作 條件下，填料的比表面積越大，氣液分布越均勻，表面的潤(rùn)濕性能越

18、好，則傳質(zhì)效率 越高；填料的空隙率越大，結(jié)構(gòu)越開敞，則通量越大，壓降亦越低。 （8）各種填料的比較： 拉西環(huán)：其結(jié)構(gòu)為與外徑與高度相等的圓環(huán)?？捎锰沾?，塑料，金屬等材質(zhì)制造， 拉西環(huán)填料的氣液分布較差，傳質(zhì)效率低，阻力大，通量小，目前工業(yè)上很少使用。 鮑爾環(huán)：壓力降比拉西環(huán)低一半還多。傳質(zhì)單元也較低，而夜泛點(diǎn)較高，容量大， 由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。 階梯環(huán)：階梯環(huán)是對(duì)鮑爾環(huán)的改進(jìn)，綜合性能大于鮑爾環(huán)氣體進(jìn)填料層的阻力減 小，傳質(zhì)效率較高。 矩鞍：效率較高的填料之一，與弧鞍相比疊在一起阻塞床截面的可能性非常小， 床層較均勻，液泛點(diǎn)比拉

19、西環(huán)或弧鞍形填料的高而壓力降則較低；對(duì)于大多數(shù)的常見 的物質(zhì)來說有較低的傳質(zhì)單元高度，其性能優(yōu)于拉西環(huán)。 1) .填料用材的選擇：設(shè)備操作溫度低，塑料能長(zhǎng)期操作無變形，體系對(duì)塑料無 溶脹的情況下可考慮塑料，因其價(jià)格低廉，性能良好，有較好的耐腐蝕性。而陶瓷填 料一般用于腐蝕性介質(zhì)，金屬填料一般耐高溫，但價(jià)格昂貴。是水吸收低濃度SO2， 介質(zhì)具有輕微腐蝕性，所以本次課程設(shè)計(jì)用陶瓷填料。 2) .填料類型的選擇：要在眾多的填料中選出最適宜的塔填料，須對(duì)這些填料在 規(guī)定的工藝條件下，做出全面的技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。因?yàn)閬y堆填料較規(guī)則填料經(jīng)濟(jì)，所以 本次課程設(shè)計(jì)采用亂堆填料法。 綜上考慮，本次課程設(shè)計(jì)選擇

20、的填料是：陶瓷矩鞍(亂堆)。外徑d=50mm，比 表面積at=120m2/m3，空隙率￡ =0.79m3/m3，臨界表面張力O L=73N/mX103，泛點(diǎn)填 料因子①=216m-i. 四、塔徑的計(jì)算： WG=3181,197kg/h WL=64668.78kg/h p G=1.383kg/m3 p L=998.2kg/m3 P P ￡?<￡??rTM 圖4填料塔泛點(diǎn)速度通用關(guān)聯(lián)圖 ，代入 查圖4填料塔泛點(diǎn)速度通用關(guān)聯(lián)圖，得，縱坐標(biāo) 一 P 數(shù)據(jù)，得，泛點(diǎn)氣速=0.876m/s. 實(shí)際氣速為泛點(diǎn)氣速的0.5?0.8，取實(shí)際氣速V=0.75Vf=0.657 VS

21、= =0.639m3/s D=— 圓整后，塔徑D=1.2m. - ，符合要求。 操作氣速u=— 一 ——=0.645，在（0.5,0.8）內(nèi)，合理。 因此，塔徑為1.2m。 五、壓降的計(jì)算: 壓降填料因子①=200m-1,帶入 一=0.09, — ，查圖 4填料塔泛點(diǎn)速度通用關(guān)聯(lián)圖可知，一 ，Z=4.,4m，△)=880m。 WL、WG分別為液體和氣體的質(zhì)量流速kg/s； p L、p G、分別為液體和氣體的密度kg/m3； Vf為氣體的空塔泛點(diǎn)氣速m/s； W為液體校正系數(shù)，水的密度和液體的密度之比； 0填料特性值m2/m3； M L為液體的粘度mPas 六、塔

22、高的計(jì)算： 填料層高度：h=HOG Nog 1 1.氣相總傳質(zhì)單元數(shù)：N。廣 一!— dy OG V — V 由定積分的幾何意義，通過圖解法求得曲線下的面積。 步驟：(1)先求出操作線方程； (2)在y1與y2之間任意取定y值，通過操作線方程得到x； (3)查"H2O—SO2在常壓20°C下的平衡數(shù)據(jù)”得ye ； (4)求出——的值。 表格3 y 0.01 1178 0.02 08 0.03 047 0.04 02 0.0497 62 0.06 0.07 87 x 0.00 0251 0.00 0501 0.00 0752 0.0

23、0 1005 0.0012 54 0.001 52 0.00 2006 y e 0.00 6561 0.01 3105 0.01 9682 0.02 6299 0.0328 03 0.039 766 0.05 2485 y-y e 0.00 4617 0.00 7695 0.01 0788 0.01 3901 0.0169 59 0.020 234 0.02 6215 — 216. 5714 129. 9519 92.6 9346 71.9 3969 58.965 47 49.42 212

24、 38.1 4562 /通用格通用格遺用格遺用格/通用格遺用格遺用格遺用格遺用格遺用格式 圖5 求出 Nog =S=8.3 2. 氣相總傳質(zhì)單元高度H OG的計(jì)算（可通過實(shí)際測(cè)量和關(guān)聯(lián)式計(jì)算等方法實(shí) 現(xiàn)）： a）傳質(zhì)系數(shù)關(guān)聯(lián)式： 在恩田式中：填料的潤(rùn)濕表面積aw有效比表面積at=120 m2/m3 /b \0.75, T.J k ) >0.1f E 注°5 [pL 幺 J 、0.2 式中：填料的潤(rùn)濕表面積：aw=71.2 m2/m3 填料的比表面積：a =120 m2/m3 液體的質(zhì)量流量L=64668.78

25、 kg/ (m2 . h) 填料材質(zhì)的臨界表面張力ol=61 dyn/cm 液體的表面張力 o=73 dyn/cm=92.71*104 kg/h2 液體的粘度p l=3.6 Kg/(m ? h) 重力加速度g=1.27*108m/h2 代入數(shù)據(jù)得：紜=0.916 a = 109.95 m2/m3 t b) 氣相傳質(zhì)系數(shù)公式: "t、J kPGDG 式中：氣體的質(zhì)量流量V=2814.2kg/(m2/h) 氣體粘度p G =0.0652kg/(m?h) 氣體擴(kuò)散系數(shù)Dg =0.0393m2/s 液體擴(kuò)散系數(shù)Dl =5.3X10-6 m2/s R=8.314 kJ/(kmol ?

26、 K) 氣體密度 p g =1.383 kg/m3 溫度T=298 K 填料的環(huán)狀修正系數(shù)W =1.36 代入數(shù)據(jù)計(jì)算得；k仁=0.042 (kmol/m 2 ? h ? kpa) c) 液相傳質(zhì)系數(shù)公式： 、一0.5 中0.4 kL = 0.0095 式中：液體粘度pL=3.6 kg/（m*h） 同樣帶入，得K l=1.8 當(dāng)V^ 50%Vf時(shí)，須對(duì)上兩式求出的kL kG進(jìn)行修正 實(shí)際氣速V=0.675 m/s,則V/Vf=0.65, V f >50%Vf ,所以需對(duì)kL kG進(jìn)行修正: x =1+9.5( — -0.5) 1.4=1+9.5(0.65

27、-0.5) 1.4=1.667 G V f 一一.V x =1+2.6( — -0.5) 2.2 =1+2.6(0.65-0.5) 2.2=1.04 L Vf 所以：kL ?a=xlkl - a =1.12X0.886X109.95=99.02 -kmol) kg - a=x g kg - a =2.36X0.042X109.95=7.7 根據(jù)—=M + L 其中 H = 46.9kPa / k a k' a k' a G L G 代入數(shù)據(jù)得1/k g a=0.349 Hog =V’/(kG?a) = 0.6X(93.425X22.4) /3600=0.349

28、 (V’=總氣體流量*塔橫截面積/3600) h = H?！? =0.349X8.3=2.89m，安全系數(shù)為 1.3?1.7,取 1.5, 實(shí)際填料高度h=1.5X2.89=4.33，圓整為:h=4.4m，不需分層。 七、填料塔的設(shè)計(jì)計(jì)算： （一）塔體的組成：填料塔由塔底段、吸收段、塔帽三部分組成。 1、 塔底段（進(jìn)氣段、貯液槽段）：進(jìn)氣管、貯液槽、出液管、放空管、維修人孔、 窺視鏡（一對(duì)）。 2、 吸收段：支承板、填料、維修人孔、氣液再分布器、填料投加口、進(jìn)液管、 壓料板。 3、塔帽：封帽、放空管、噴淋器、除霧器、填料投加口。 （二）塔體各部分的設(shè)計(jì)計(jì)算： 1. 塔底段（進(jìn)

29、氣段、貯液槽段）H1： a） 貯液槽： 貯液槽的主要作用是貯存吸收液，在吸收液循環(huán)的過程中可以起到一個(gè)緩沖 的作用，使吸收液的流量均勻。在貯液槽中可以對(duì)吸收液進(jìn)行加藥，去除吸收液 中的二氧化硫，使吸收液可以循環(huán)利用。取有效液面高度a1= 700 mm，則h1=700 mm,則貯液槽的容積為：V=Aa1=1.13 X0.7= 0.7913 m3。 L= 供水時(shí)間t=-X3600=43.97s，即貯液槽可供43.97s的用水量。 b） 進(jìn)氣管： 進(jìn)氣管管徑的選取，影響到氣體進(jìn)入時(shí)的流速，選取較小的管徑，氣體流速大， 不利于氣體在氣體分布器上的分布；選取較大管徑，氣體流速較小，有利于氣

30、體在塔 內(nèi)的均勻分布，使氣液結(jié)合充分。一般可將進(jìn)氣管做成斜切口以改善氣體分布或采用 較大管徑使其流速降低，達(dá)到氣體分布均勻的目的。進(jìn)氣管直徑d1= 250 mm，進(jìn)氣 管中心線距支承板下表面距離h2=350 mm，進(jìn)氣管中心線距貯液槽液面高度h3= 350mm，進(jìn)氣管口的半徑為155mm，進(jìn)氣管的切面角度為45°。 c） 進(jìn)液管：進(jìn)液管中心線與有效液面相平。進(jìn)液管直徑d2 =100 mm （中心線與 液面持平）。 d） 維修人孔設(shè)于氣液進(jìn)出口、塔底、塔釜，通過其可對(duì)塔內(nèi)進(jìn)行維修。維修人 孔直徑 d4=500 mm （500?600mm），外部 a3 =100mm。 e） 維修人孔距塔底高

31、度為700mm。 f） 放空管：通過放空管可以去除操作過程中產(chǎn)生的廢渣： 放空管直徑d5=150 mm，長(zhǎng)a4 =100mm。 g） 窺視孔中心線與有效液面相平，且直徑200mm。 塔底段總高度為：H]=2200mm。 2. 吸收段：H2 a) 支承板：安裝在填料層底部；作用是支承填料，并使氣流分布均勻，保證足 夠的開孔率，使氣液兩相能自由通過；支承板的開孔面積要占總面積的75%, 選用塑料覆蓋的金屬柵格，增強(qiáng)塑性；種類有十字型，柵條型，多孔板升氣 管式。根據(jù)塔徑大小，柵板可制成整塊式或分塊式，對(duì)于直徑DW500毫米 的塔，采用整塊柵板，對(duì)于直徑D>500毫米的塔，可采用分塊式柵板

32、，每塊 板寬270-390毫米，以便通過塔的入口裝卸。D=900?1200時(shí)，分成三塊。 當(dāng)用柵板結(jié)構(gòu)不能滿足要求時(shí)，可采用升氣管式支承裝置。氣體由升氣管上 升，通過氣道頂部的孔及側(cè)面的齒縫進(jìn)入填料層，而液體則由支承底版上的 許多小孔流下，氣、液分道而行，彼此很少干擾。本設(shè)計(jì)采用多梁式格柵支 承板。支承板厚度：100 mm 支承板直徑：1200-(60-100) =1140mm 支撐圈高度：60mm 柵條寬：6 mm. b) 液體再分布器：本設(shè)計(jì)采用壓力型盤式液體分布器。 布水器直徑：1040 mm，進(jìn)水口直徑：100 mm. 壓力型盤式孔流液體分布器,1壓力型盤式液

33、體分布器 c）除沫器：在填料塔中若氣速較大時(shí)，在塔頂出塔的氣體中帶出大量液沫，為 了防止這部分液沫出塔，所以要安裝除霧器；要求除霧效率高，壓降小；常 用的有：折板式，旋流板式，絲網(wǎng)式除霧器；材料有：鋼材，金屬，尼龍絲， 木材。本設(shè)計(jì)采用折板式除霧器。本設(shè)計(jì)采用絲網(wǎng)除沫器。 絲徑0.23mm （圓絲） SP （標(biāo)準(zhǔn)）型絲網(wǎng)除霧器（1:25） 圖8絲網(wǎng)除霧器 d）填料及填料投加口： 填料分兩段裝人填料塔內(nèi)，填料高度：440mm. 填料投加口直徑:300 mm，填料直徑:25mm. d）液體分布器距第一層填料層高度500mm. e）吸收段總高度為H 2 6250. 3. 塔帽

34、段：H3,塔帽自身可以作為破沫空間，防止物料的損失，提高液體的利 用率，從而提高塔的效率。塔帽是有鋼板壓制焊接而成，有半圓形、扇形、 圓臺(tái)形等。在本設(shè)計(jì)中采用圓臺(tái)形塔帽。 a) 排氣管直徑：200mm。 b) 排氣管高：200mm。 c) 圓臺(tái)高：300mm d) 塔帽總高度H3=500mm。 塔體總高：H=H1+H2+H3=2200+6250+500=8950mm. 4. 壁厚： 13.2mm，圓整后 16mm。 h 圖9填料塔 結(jié)論 本次設(shè)計(jì)了水吸收低濃度SO2的填料吸收塔。入口 SO2質(zhì)量流量為471.872kg/h, 出口為11.23kg/h，塔徑1.2m，塔

35、高8.95m，壁厚16mm。對(duì)于吸收塔基本尺寸的確定 以及數(shù)據(jù)來源，物性參數(shù)，合適取值范圍的確定要按具體的實(shí)際設(shè)計(jì)情況來定。 吸收單元的操作型設(shè)計(jì)與計(jì)算，在工業(yè)生產(chǎn)中起著非常重要的作用，要求也很嚴(yán) 格，必須設(shè)計(jì)合理、實(shí)用性好。 為使化工生產(chǎn)更加便捷，操作費(fèi)用低廉，有些工藝材質(zhì)需要加以改進(jìn)，如塔填料。 同時(shí)也要注意相關(guān)附屬設(shè)備地選擇，如選泵，要從多方面考慮，管道直徑，管中流速， 流量等。 對(duì)于吸收塔的溫度的確定，由吸收的平衡關(guān)系可知，溫度降低可增加溶質(zhì)組分的 溶解度，對(duì)于壓力的確定，選擇常壓，減少工作設(shè)備的負(fù)荷。 參考書目: [1]郝吉明，馬廣大，王書肖.大氣污染控制工程[M].北京:高等教育出版社,2010.1 ⑵匡國(guó)柱,史啟才.化工單元過程及設(shè)備課程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2007.10 [3] 賈紹義，柴誠(chéng)敬.化工單元操作課程設(shè)計(jì)[M] .天津:天津大學(xué)出版社,2011.9 [4] 王許云，田紅景.化工原理課程設(shè)計(jì)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2012.7 [5] 楊松林，于奕峰.化工工程CAD技術(shù)應(yīng)用及實(shí)例[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008 [6] B.M拉姆.氣體吸收[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,1985,02