化工原理课程设计---水吸收二氧化硫 填料吸收塔设计

化学与环境工程学院

化工原理课程设计

题目：处理量为2000m3?h?1的水吸收SO2过程填料吸收塔的设计

专业班级：化学工程与工艺0409402班 学生学号： 040940226 学生姓名： 李峰 指导老师： 谭志斗、石新雨

化工原理—化工设备机械基础 课程设计任务书-2

专业 化工 班级 0409402 设计人 一、 设计题目：

水吸收二氧化硫 填料吸收塔设计

二、设计任务及操作条件 1、 设计任务：

混合气（空气、SO2）处理量： 2000Nm3/h 进塔混合气中含SO2： 5%（V%） 操作温度： 303 K SO2回收率： 95% 2、 操作条件

操作压强： 100kPa(绝) 3、 设备型式 自 选 4、 厂 址 武汉地区

三、设计内容：

1、设计方案的选择及流程说明 2、工艺计算

3、主要设备工艺尺寸设计 （1）塔径的确定 （2）填料层高度计算

（3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定 4、辅助设备选型与计算 5、设计结果汇总

6、工艺流程图及换热器工艺条件图 7、设计评述

四. 设计日期：2011年 12月01日 至 2011年12 月16日

五. 指导教师：谭志斗、石新雨

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目录

摘要 .............................................................................................................................................. - 5 - 第一章 绪论 ................................................................................................................................ - 6 -

1.1吸收技术概况 .................................................................................................................- 6 - 1.2吸收设备发展 .................................................................................................................- 6 - 1.3吸收在工业生产中的应用 .............................................................................................- 8 - 第二章 吸收塔的设计方案 ........................................................................................................ - 9 -

2.1吸收剂的选择 .................................................................................................................- 9 - 2.2 吸收流程选择 ........................................................................................................... - 10 -

2.2.1吸收工艺流程的确定 ....................................................................................... - 10 - 2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 ................................................................... - 11 - 2.3吸收塔设备及填料的选择 .......................................................................................... - 12 -

2.3.1吸收塔设备的选择 ........................................................................................... - 12 - 2.3.2填料的选择 ....................................................................................................... - 13 - 2.4吸收剂再生方法的选择 .............................................................................................. - 16 - 2.5 操作参数的选择 ....................................................................................................... - 16 -

2.5.1操作温度的确定 ............................................................................................... - 16 - 2.5.2操作压力的确定 ............................................................................................... - 17 -

第三章 吸收塔工艺条件的计算 .............................................................................................. - 18 -

3.1基础物性数据 .............................................................................................................. - 18 -

3.1.1液相物性数据 ................................................................................................... - 18 - 3.1.2气相物性数据 ................................................................................................... - 18 - 3.1.3气液两相平衡时的数据 ................................................................................... - 18 - 3.2物料衡算...................................................................................................................... - 19 - 3.3填料塔的工艺尺寸计算 .............................................................................................. - 20 -

3.3.1塔径的计算 ....................................................................................................... - 20 - 3.3.2泛点率校核和填料规格 ................................................................................... - 21 - 3.3.3液体喷淋密度校核 ........................................................................................... - 22 - 3.4填料层高度计算 .......................................................................................................... - 22 -

3.4.1传质单元数的计算 ........................................................................................... - 22 - 3.4.2传质单元高度的计算 ....................................................................................... - 22 - 3.4.3填料层高度的计算 ........................................................................................... - 24 - 3.5填料塔附属高度的计算 .............................................................................................. - 24 - 3.6液体分布器的简要设计 .............................................................................................. - 25 -

3.6.1液体分布器的选型 ........................................................................................... - 25 - 3.6.2分布点密度及布液孔数的计算 ....................................................................... - 26 - 3.6.3塔底液体保持管高度的计算 ........................................................................... - 28 - 3.7其它附属塔内件的选择 .............................................................................................. - 28 -

3.7.1 填料支撑板 ...................................................................................................... - 28 - 3.7.2 填料压紧装置与床层限制板 .......................................................................... - 29 - 3.7.3气体进出口装置与排液装置 ........................................................................... - 29 - 3.8流体力学参数计算 ...................................................................................................... - 30 -

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3.8.1填料层压力降的计算 ....................................................................................... - 30 - 3.8.2泛点率............................................................................................................... - 31 - 3.8.3气体动能因子 ................................................................................................... - 31 - 3.9附属设备的计算与选择 .............................................................................................. - 31 -

3.9.1吸收塔主要接管的尺寸计算 ........................................................................... - 31 - 3.9.2离心泵的计算与选择 ....................................................................................... - 32 -

工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 ................................................................................ - 34 - 设计方案讨论 ............................................................................................................................ - 39 - 附录 ............................................................................................................................................ - 39 - 参考文献 .................................................................................................................................... - 41 - 结束语 ........................................................................................................................................ - 42 -

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摘要

吸收是利用混合气体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离气态均相混合物的一种单元操作。在化工生产中主要用于原料气的净化，有用组分的回收等。

气液两相的分离是通过它们密切的接触进行的，在正常操作下，气相为连续相而液相为分散相，气相组成呈连续变化，气相中的成分逐渐被分离出来。填料塔是气液呈连续性接触的气液传质设备，属微分接触逆流操作过程。塔的底部有支撑板用来支撑填料，并允许气液通过。支撑板上的填料有整砌和乱堆两种方式。填料层的上方有液体分布装置，从而使液体均匀喷洒于填料层上。填料层的空隙率超过90%，一般液泛点较高，单位塔截面积上填料塔的生产能力较高，研究表明，在压力小于0.3MPa时，填料塔的分离效率明显优于板式塔。

这次课程设计的任务是用水吸收空气中的二氧化硫，然后再进行解吸处理得到二氧化硫。要求设计包括塔径、填料塔高度、塔管的尺寸等，需要通过物料衡算得到所需要的基础数据，然后进行所需尺寸的计算得到各种设计参数，为图的绘制打基础，提供数据参考。

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