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1、SO2吸收塔的设计计算矿石焙烧炉送出的气体冷却到25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO2。入塔的炉气流量为2400，其中SO2摩尔分率为0.05，要求SO2的吸收率为95%。吸收塔为常压操作。试设计该填料吸收塔。解（1）设计方案的确定用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收过程。因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。（2）填料的选择对于水吸收SO2的过程，操作过程及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用聚
2、丙烯阶梯环填料。（3）工艺参数的计算步骤1：全局性参数设置。计算类型为“Flowsheet”，选择计量单位制，设置输出格式。单击“Next”，进入组分输入窗口，假设炉气由空气（AIR）和SO2组成。在“ComponentID”中依次输入H2O，AIR，SO2。步骤2：选择物性方法。选择NRTL方程。步骤3：画流程图。选用“RadFrac”严格计算模块里面的“ABSBR1”模型，连接好物料线。结果如图3-1所示。图3-1水吸收SO2流程图步骤4：设置流股信息。按题目要求输入进料物料信息。初始用水量设定为400kmol/h。
3、步骤5：吸收塔参数的输入。在“Blocks
4、B1
5、Setup”栏目，输入吸收塔参数。吸收塔初始模块参数如表3-1所示。其中塔底气相GASIN由第14块板上方进料，相当于第10块板下方。CalculationtypeEquilibriumNumberofstages13CondenserNoneReboilerNoneValidphasesVapor-LiquidConvergenceStandardFeedstageWATER1GASIN14Pressure(kPa)Stage1101.325表3-1吸收塔初始参数至此，
6、在不考虑分离要求的情况下，本流程模拟信息初步设定完毕，运行计算，结果如图3-2所示。此时SO2吸收率为。图3-2初步计算结果步骤6：分离要求的设定，塔板数固定时，吸收剂用量的求解。运用“DesignSpecifications”功能进行计算，在“Blocks
7、B1
8、DesignSpec”下，建立分离要求“1”。在“Blocks
9、B1
10、DesignSpec
11、1
12、Specifications”页面，定义分离目标。按题目要求进行设定。结果如图3-3所示。在“Blocks
13、B1
14、DesignSpec
15、1
16、Components”页
17、面，选定“SO2”为目标组分；在“Feed/ProductStreams”页面，选择“LOUT”为参考物流。图3-3DesignSpec-1的定义图3-4Vary-1的定义在“Blocks
18、B1
19、Vary”下，定义变量“1”。在“Blocks
20、B1
21、Vary
22、1
23、Specifications”页面，设定进料流量“Feedrate”为变量，上下限分别为5、1000。结果如图3-4所示。至此，分离要求已设置完毕，运行计算，结果如图3-5所示。当塔板数为13时，要达到95%的吸收率，需用水386.44kmol/h。图3-5吸收
24、剂用量计算结果步骤6：吸收塔的优化，吸收剂用量对塔板数灵敏度分析。使用“Sensitivity”功能进行分析。在“ModleAnalysisTools
25、Sensitivity”目录，创建一个灵敏度分析文件“S-1”。在“S-1
26、Input
27、Define”页面，定义因变量“FLOW”，用于记录进塔水流量，结果如图3-6所示。图3-6定义灵敏度分析参数在“S-1
28、Input
29、Vary”页面，设置自变量及其变化范围，这里假设塔板数变化，如图3-7所示。在“S-1
30、Input
31、Tabulate”页面，设置输出格式。设置“FLOW
32、”为输出变量。图3-7设置自变量变化范围本题为吸收塔，在塔板数变化的同时，塔底气体的进料位置也随之改变。运用Calculator功能，来实现这一过程。在“FlowsheetingOptions
33、Calculator”目录，创建一个计算器文件“C-1”。在“C-1
34、Input
35、Define”页面，定义2个变量，如图3-8所示。其中，“FEED”记录塔底气体进料位置，“NS”记录吸收塔塔板数。图3-8定义计算器变量在“C-1
36、Input
37、Calculate”页面，编写塔底气体进料位置的Fortran语言计算语句，如图3-9所
38、示。图3-9编写Fortran计算语句在“C-1
39、Input
40、Sequence”页面，定义计算器计算顺序，如图3-10所示。在塔B1前计算。图3-10定义计算器顺序至此，吸收塔灵敏度分析计算所需要的信息已经全部设置完毕，运行计算，结果如图3-11、图3-12所示。图3-12为利用Aspen内Plot功能，吸收剂用量对
