填料塔说明书

吸收塔课程设计1设计题目：二氧化硫填料吸收塔前言塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支吸收塔课程设计2承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。设计项目计算与说明计算结果一、原始数据二、填料吸收塔设计方案一、原始数据矿石焙烧炉出来的气体中含SO2，为了防止大气污染，采用清水洗涤工艺除去其中的SO2。焙烧炉出来的气体温度为25℃，洗涤水的温度为常温20℃。试设计一座吸收塔，设计参数如下：二、填料吸收塔设计方案的确定1、吸收工艺流程的确定序号炉气流量Nm3/h炉气SO2含量（摩尔分数）操作压力MPa操作温度℃要求SO2的吸收率%530000.050.152095采用常规逆吸收塔课程设计3的确定1、吸收工艺流程的确定2、填料的选择采用常规逆流操作流程，气体自塔底进入，由塔顶排出，液相相反，特点是传质推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。吸收流程如下：2、填料的选择作为吸收过程，一般要求具有操作液气比大等特点，因而更适合选用填料塔。填料塔阻力小，效率高，有利于过程节能。与板式塔相比，具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、塔内持液量小等突出优点。对于水吸收二氧化硫的过程，操作温度及操作压力较低，二氧化硫吸收产物具有腐蚀性，而塑料材料的耐酸腐蚀性比较好，故工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环的综合性能较好，故选用38mm×19mm×1.0mm聚丙烯阶梯环填料。主要性能参数见下表：公称直径(d)mm实际尺寸（Hd）mm个数（n）/m3比表面(a)/m3838×19×1.027200132.5空隙率()m3/m3堆积密度3p/mkg干填料因1/m流操作流程采用塑料38mm×19mm×1.0mm塑料阶梯环吸收塔课程设计4三、基础物性数据1、液相物性数据2、气相物性数据9157.5175三、基础物性数据1、液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。20℃时水的有关物性数据如下：密度：3Lm/kg2.998粘度：h)kg/(m6.3sPa103L表面张力：2Lkg/h940896SO2在水中的扩散系数：/hm1029.5/sm1047.12625LD2、气相物性数据①．混合气体的平均摩尔质量：kg/mol75.302995.06405.0iiVmMyM②．混合气体的平均密度：3VmVmkg/m257.1298314.875.30150RTPM③．混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，20℃时空气的粘度如下：h)kg/(m065.0sPa1081.15V④．查手册得，SO2在空气中的扩散系数：/hm039.02VD3Lkg/m2.998h)kg/(m6.3sPa103L2Lkg/h940896/hm1029.526LDkg/mol75.30VmM3Vmkg/m257.1h)kg/(m065.0V/hm039.02VD吸收塔课程设计53、气液相平衡数据四、物料衡算3、气液相平衡数据①．查手册得，20℃时SO2在水中的亨利系数：kPa1055.33E②．相平衡常数：04.351501055.33PEm③．溶解度系数：0526.002.181055.32.9983sLEMH四、物料衡算①．进塔气相摩尔比：0526.005.0105.01111yyY②．出塔气相摩尔比：00263.0)95.01(0526.0)1(212soYY③．进塔惰性气相流量：kmol/h23.84)05.01(2982734.222168V④．min)(VL计算：该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液kPa1055.33E04.35mH=0.05260526.01Y00263.02Ykmol/h23.84V吸收塔课程设计6五、填料塔的工艺尺寸的计算1、塔径计算气比可按12min12/YYLVYmX计算，又因为对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成2X为0，则29.33004.35/0526.000263.00526.0/)(2121minXmYYYVL⑤．取操作液气比为1.4，则：61.4629.334.1)(4.1minVLVLkmol/h96.392523.8461.46L⑥．物料衡算：1212()()VYYLXX0011.0)00263.00526.0(9603.392523.841X五、填料塔的工艺尺寸的计算1、塔径计算①．采用Eckert通用关联图计算泛点气速。气相质量流量：kg/h17.2725257.12168vw②．液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即kg/h80.7074502.189603.3925Lw③．Eckert通用关联图的横坐标：921.0)2.998257.1(176.27258.70745)(5.05.0LVVLww29.33)(minVL61.46VLkmol/h96.3925L0011.01Xkg/h17.2725vwkg/h80.70745Lw吸收塔课程设计7④．查图5-21得[2]：023.00.2LLVF2Fgu⑤．查表5-11得[2]：1F170m2.00.2LVFLF1257.111702.99881.9023.0023.0gum/s027.1⑥．取m/s719.07.0Fuu由m03.1719.014.33600/216844siuVD圆整塔径，取m2.1iD⑦．泛点率校核：m/s53.0)2.1(43600/21682u%50%61.51%100027.153.0Fuu⑧．填料规格校核：857.31381200idD⑨、液体喷淋密度校核：取最小润湿速率为h/mm08.0)(3minWL查附录五得[2]：32t/mm5.132ahmmaLU23tminWmin/6.105.13208.0)(m/s027.1Fum2.1iDm/s53.0u32t/mm5.132amin67.62UU吸收塔课程设计82、填料层高度计算min267.62)2.1(42.998/80.70745UU经以上校核可知，填料塔直径选用iD=1200mm合理。2、填料层高度计算①．与液相平衡时的摩尔比0385.00011.004.351*1mXY*220YmX②．脱因系数752.09603.392523.8404.35LmVS③．气相总传质单元数])1ln[(11*22*21OGSYYYYSSN026.7]752.0000263.000526.0)752.01ln[(752.011④．气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算查表5-13得[2]：2kg/h427680dyn/cm33c⑤．液体质量通量h)kg/(m75.62584)2.1(480.7074522LU由④中式子，得：0385.0*1Y0*2Y752.0S026.7OGNh)kg/(m75.625842LU32w/mm9085.73a吸收塔课程设计95778.0twaa32w/mm9085.735.1325578.0a⑥．气膜吸收系数)()()(237.0Vt3/1VVV7.0VtVGRTDaDaUk⑦．气体质量通量h)kg/(m81.2410)2.1(4176.272522VU由⑥中式子，得：kPa)hkmol/(m02852.02Gk⑧、液膜吸收系数m/h0439.1Lk⑨．由1.1wGGakak，查表5-14得[2]：1.45则1.1wGGakakkPa)hkmol/(m286.345.15.1325778.002852.031.14.0wLLakakh/73.9245.15.1325778.00439.14.0%50%61.51Fuuh)kg/(m81.24102VUkPa)hkmol/(m02852.02Gkm/h0439.1LkkPa)h(mkmol/286.33Gakh/73.92Lak吸收塔课程设计10⑩．1.4'19.50.5GGFukakaukPa)hkmol/(m382.332.2'12.60.5LLFukakau/h76.92'LakkPa)h3kmol/(m01.11113''GaHkakaKLG2GOG)2.1(4150013.123.84aPKVaKVHY=0.491mm450.3026.7491.0OGOGNHZm485.445.33.1'Z所以，设计取填料高度为m5'Z①①．查表5-16得[2]，对于阶梯环填料，分段高度与塔径之比15~8iDh，允许的最大填料层高度m6maxh取8iDh则mm960012008h计算得填料层高度'Z=5000mmmaxh不需分段kPa)h(mkmol/382.33'Gakh/76.92'LakkPa)h(mkmol/013.13GaKm491.0OGHm485.4'Zm5'Z填料不需分段吸收塔课程设计11六、填料层压降计算七、液体分布器简要设计八、持六、填料层压降计算①．采用Eckert通用关联图计算填料层压降横坐标为921.0)(5.0LVVLww②．查表5-18得[2]，1Pm116纵坐标为2.0LLVP2gu0042.012.998257.181.9111653.02.02③．查图5-21得[2]，Pa/m48.78/'ZPPa4.392548.78P七、液体分布器简要设计按Eckert建议值，mm1200iD时，每2402cm的塔截面设一个喷淋点，即喷淋密度为42点/2m。因该塔液相负荷较大，设计取喷淋密度为120点2m。布液点数：点点1366.135120)2.1(42n。按分布点几何均匀与流量均匀的原则，进行布点设计。结果为：进液管内径为158mm，面积为19606.68，取小孔直径为8，需布点数为390点，布3排，每排130点，八、持液量计算对水的持液量6.0p'L5tw)(107.1dGLPa4.392P吸收塔课程设计12液量计算九、除沫器设计hkg/m1026.6)2.1(48.70745242L'LAWG每个填料的表面积=310871.4272005.132na当量球形填料直径m039.0)14.310871.4(213pd336.045twmm089.0)039.01026.6(107.1L全塔持液量=4.5025)2.1(785.0089.02.998422twLZDLkg九、除沫