水吸收so2过程填料吸收塔的设计

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1、一设计任务书（一）设计题目水吸收SO2过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧炉送出的混合气体(先冷却)中的SO2，其余为惰性组分，采用清水进行吸收。混合气体的处理量m3/h2200混合气体SO2含量（体积分数）10%SO2的回收率不低于97%吸收剂的用量与最小用量之比1.3（二）操作条件（1）操作压力常压（2）操作温度25℃（三）设计内容（1）吸收塔的物料衡算；（2）吸收塔的工艺尺寸计算；（3）填料层压降的计算；（4）液体分布器简要设计；（5）吸收塔接管尺寸计算；（6）绘制吸收塔设计条件图；（7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。二设计方案简介2.1方案的确定用水吸

2、收SO2属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故采用纯溶剂。2.2填料的类型与选择对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较低，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DN38聚丙烯阶梯环填料。22阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体

3、沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计（一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。三、工艺计算3.1基础物性数据3.1.1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。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下：密度为ρL=997.1kg/m3粘度为μL=0.Pa·s=3.2173kg/(m·h

4、)表面张力为σL=71.97dyn/cm=kg/h2SO2在水中的扩散系数为DL=1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h（依Wilke-Chang计算，查《化学工程基础》）3.1.2气相物性数据设进塔混合气体温度为25℃，混合气体的平均摩尔质量为MVm=ΣyiMi=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol混合气体的平均密度为22ρVm=PM/RT=101.325×32.506/（8.314×298.15）=1.3287kg/m3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得25℃空气的粘度为μV=1.83×10-5Pa•s=0.066kg/(m•h)

5、查手册得SO2在空气中的扩散系数为DV=1.422×10-5m2/s=0.051m2/h（依计算，其中273K时，1.013×10-5Pa时SO2在空气中的扩散系数为1.22×10-5m2/s，查《化学工程基础》）3.1.3气液相平衡数据由手册查得，常压下25℃时SO2在水中的亨利系数为E=4.13×103kPa相平衡常数为m=E/P=4.13×103/101.3=40.76溶解度系数为H=ρ/EM=997.2/4.13×103×18.02=0.0134kmol/kPam33.1.4物料衡算(l).进塔混合气中各组分的量近似取塔平均操作压强为101.3kPa，故：混合气量＝2200×

6、[273.15／(273.15+25)]×1／4=89.98kmol／h混合气SO2中量＝89.98×0.1＝8.998kmol／h＝8.998×64.06=596.211kg／h设混合气中惰性气体为空气，则混合气中空气量＝89.98-8.998＝80.982kmol／h＝80.982×29＝2348.478kg／h(2)．混合气进出塔的摩尔组成22（3）混合气进出塔摩尔比组成进塔气相摩尔比为出塔气相摩尔比为（4）出塔混合气量出塔混合气量=80.982+8.998×0.03=83.6814kmol/h=2348.478+596.211×0.03=2366.36433kg/h（5）吸收

7、剂（水）的用量L该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X2=0取操作液气比为L=51.4×80.982=4162.4748kmol/h(6)塔底吸收液组成X1(7)操作线方程依操作线方程223.2填料塔的工艺尺寸的计算3.2.1塔径的计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速。气相质量流量为wv=2200×1.3287=2923.14kg/h液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即WL=4162.47