1 吸收塔
据国家环境监测部门的统计,1998年我国排放至大气中的SO2已达20.91Mt,随着国民经济的进一步发展,SO2排放量还将进一步增加,其危害将更为严重。因此,如何控制和治理SO2污染,是我国当前和今后一段时间内亟待解决的主要大气环境问题。
我国主要的SO2污染源可归纳为三个方面:a硫酸厂尾气中排放的SO2，这部分SO2主要是因为硫酸厂转化率不高并且尾气处理不力,或跑冒滴漏严重所造成的.b 有色金属冶炼过程排放的SO2，有色金属,如铜、铅、锌、钴、镍、金、银等,都是硫化矿,在冶炼过程中排放出大量的SO2,由于受冶炼技术的限制,一部分烟气SO2浓度较低,不能直接用于制造硫酸,所以形成SO2污染。c 燃煤烟气中的SO2，我国是以煤炭为主要能源的国家,煤炭产量居世界第一位,而且我国煤炭多为高硫煤W(s）> 25%。在全国煤炭的消费中,占总量约84%的煤炭被直接燃用,燃烧过程中排出大量的SO2,给许多地区和城市造成严重的大气污染。燃煤排放的SO2形成酸雨,使我国成为三大酸雨区之首,而且其范围扩大之势、危害加剧程度不减。目前西南、华南、华东、华中、华北五个酸雨区面积已占国土面积的29% ,酸雨对人体健康和建筑物、湖泊、生态环境造成极大的危害, 其直接经济损失已超过上千亿元。由此看来,燃煤烟气中的SO2是我国目前最主要的SO2污染源, 其量大面广,治理难度最大。
据统计全国因二氧化硫和酸雨污染所造成的损失每年起过1100 亿元, 即每吨二氧化硫可造成5000 元的损失。因此防治燃煤二氧化硫污染是当前一项重要和迫切的工作。要控制二氧化硫的污染和危害，就要从节能降耗技术政策调控,煤矿洗煤脱硫、燃烧脱硫和烟气脱硫这煤炭使用过程的三大环节探讨有效防治燃煤产生的二氧化硫污染的措施和途径。SO2既是污染环境的罪魁祸首,又是宝贵的硫资源。我国是一个缺硫的国家, 因为硫资源不足, 影响了磷肥的生产,致使化肥氮磷比例严重失调,影响农业的增产。如果我国在治理SO2污染的同时能回收一部分硫资源,则可在很大程度上缓解我国目前硫资源紧张的局面,可谓一举两得[1]。
要实现酸雨和二氧化硫污染控制目标，关键是加快国产脱硫技术和设备的研究、开发、推广和应用。目前控制燃煤二氧化硫污染技术可分为四类，既燃烧前脱硫、燃烧中脱硫、燃烧后烟气脱硫以及煤转化过程中脱硫，其中烟气脱硫仍被认为是控制二氧化硫污染最行之有效的途径。烟气脱硫是世界上唯一大规模商业
化应用的脱硫方法，是控制酸雨和二氧化硫污染行之有效的技术手段。根据烟气中二氧
化硫含量的不同，分为高浓度二氧化硫烟气（φSO2 7%-20%）和低浓度二氧化硫烟气（φSO2 0.5%-5%）两种，它们是制取硫酸和回收硫资源的重要原料。对φSO223.5%以上烟气，可采用一转一吸技术，从烟气中回收二氧化硫制取硫酸；对7%~12%的烟气，可以采用两转两吸技术，从烟气中回收二氧化硫制取硫酸；对20%左右的富氧烟气，国内提出了三转三吸的工艺技术；对1%- 4%的冶炼烟气，已成功地开发出非稳态二氧化硫转化技术，从烟气中回收二氧化硫制取硫酸。对< 0.5%烟气的脱技术方法可分为湿法、干法两大类，也有专家把介于两者直接的半干法也为一大类分类简述如下。
1.1 湿法脱硫
湿法烟气脱硫是指应用液体吸收剂，洗涤含二氧化硫烟气脱除烟气中的二氧化硫。湿法脱硫工艺应用最多，主要有以下几种方法：（1）石灰石（石灰）—石膏法石灰石（石灰）—石膏法是目前世界上技术最成熟，实用业绩最多，运行状况最稳定的脱硫工艺,其突出的优点是：①脱硫效率高（有的装置Ca/S= 1 时，脱硫效率大于90%）；②吸收剂利用率高，可大于90%；③设备运转率高（可达90%以上）。该法已有近三十年的运行经验，石膏副产品可回收利用，亦可抛弃处置。（2）其他碱性溶液法其他碱性溶液法主要有钠碱法、氨碱法、双碱法、氢氧化镁法等。氨碱法：用氨水或亚硫酸铵溶液作吸收剂，吸收二氧化硫后形成亚硫酸铵—亚硫酸氢铵。将洗涤后的吸收液用酸分解（即酸化），得到二氧化硫和相应的铵盐，这就是氨—酸法；将吸收液直接加工成亚硫酸铵产品，代替烧碱用于造纸行业，这就是氨—亚硫酸铵法。中国是一个粮食大国，也是化肥大国，氨碱法的产品本身是化肥，具有很好的应用价值。氨碱法脱硫率较高，采用两段吸收时，可使尾气中二氧化硫比降至百万分之一以下。双碱法：将钠碱溶液或氨碱溶液吸收二氧化硫，所生成的溶液再次与碱（石灰乳或石灰石粉）反应，使所吸收的二氧化硫转化为不溶的CaSO4，并使吸收液再生。此法用廉价的石灰石来处理烟气，即经济又可避免湿式石灰- 石灰石法中出现的堵塞问题。（3）海水吸收法海水吸收法利用海水为脱硫剂，吸收二氧化硫。工艺和流程比较简单，主要由喷淋吸收塔和曝气池两大部分组成。烟气先在喷淋吸收塔内与海水反应，然后在曝气池中使海水得以恢复。此工艺无需脱硫剂的制备、添加，系统可靠，无废水、废料处理问题，具有投资少，运行费用低、脱硫率高等优点，其工艺主要有海水输送系统、烟气系统，二氧化硫吸收系统和海水水质恢复系统四大部分组成，受到各国的重视。（4）再生吸收法：再生吸收法是把吸收后的吸收液经热再生后返回吸收过程循环使用的方法，再生出来的浓二氧化硫气体可加工成液体二
氧化硫、硫磺或硫酸等，如亚硫酸钠法、碱式硫酸铝法、柠檬酸盐法等。这类方法在治理二氧化硫污染的同时，又达到了资源综合利用的目的，是很有推广应用前途的方法。
1.2 干法脱硫
干法脱硫的工艺特点是：反应在无液相介入的完全干燥的状态下进行，反应产物亦为干粉状。目前，工业化应用的主要有荷电干式喷射脱硫法和等离子体法。（1）荷电干式喷射脱硫法：荷电干式喷射脱硫法是一种新型干法脱硫技术，其核心是吸收剂｛通常为Ca（OH）2粉末｝以高速通过高压静电电晕充电区，得到强大的静电荷（负电荷）后，被喷射到烟气流中，扩散形成均匀的悬浊状态。吸收剂粒子表面充分暴露，增加了与SO2反应的机会，同时由于粒子表面的电晕增强了其活性，缩短了反应时间，有效提高了脱硫效率，其脱硫率一般在70%以上。（2）等离子体法：等离子体法中利用高能电子使烟气中的SO2、NO x、H2O、O2等分子被激活、电离甚至裂解，产生大量离子及自由基等活性粒子，由于它们的强氧化性，使SO2、NO x被氧化，在注入氨的情况下，生成硫铵和硝铵化肥。根据高能电子的来源可分为电子束法和脉冲电晕等离子体法。电子束法：是一种不产生二次污染并能实现资源综合利用、竞争力的脱硫技术。它的主要特点是：①工艺简单，可以同时高效脱硫和脱氮；②整个脱硫过程不需要废水处理；③反应副产品为硫酸铵和硝酸铵，它是生产复合化肥的原料；④处理后烟气可直接排放；⑤投资和运行费用低。脉冲电晕法：是从电子束烟气脱硫技术发展而来的，它是利用高能电子性能进行的SO2脱除。从机理上看，脉冲高压电源在普通反应器中形成等离子体，产生高能电子，这些高能电子可电离、裂解烟气中的H2O和O2等，产生大量的氧化活性粒子，活性粒子与SO2分子经过一系列复杂的化学反应生成SO2，并很快与烟气中的水反应生成硫酸。在添加氨的条件下，生成硫酸铵，由收集器收集作为优质化肥于脉冲电晕放电法只需提高电子温度而不必提高离子温度，故能量效率比电子束法提高2 倍该反应在普通反应器中就能进行而不需昂贵的电子加速器，故其投资费用仅是电子束法的60%[2]。
燃烧后脱硫, 即烟气脱硫是控制二氧化硫污染的主要技术手段是目前世界上公认的最经济、最行之有效的方法, 也是目前世界上唯一大规模由于湿法脱硫技术成熟，商业化应用的脱硫方式。所以本课程设计设计用水在吸收塔内吸收低浓度的二氧化硫，吸收塔寿命长，水的成本低，所以综合考虑，在现有和经济投入较少的基础上,本方法可以取得较好的效果。
2 设计方案
2.1吸收剂的选择
吸收过程是依靠气体溶质在吸收剂中的溶解来实现的。因此，吸收剂性能的优劣，往往成为决定吸收操作效果是否良好的关键，在选择吸收剂时，应考虑以下几个方面的问题。
1 溶解度：吸收剂对于溶质组分应具有较大的溶解度，这样可以提高吸收速率并减小吸收剂的耗用量。当吸收剂与溶质组分间有化学反应发生时，溶解度可以大大提高，但若要循环使用吸收剂，则化学反应必须是可逆的；对于物理吸收也应选择其溶解度随着操作条件改变而有显著差异的吸收剂，以便回收。
2 选择性：吸收剂要在对溶质组分有良好吸收能力的同时，对混合气体中的其他组分却基本上不吸收或吸收甚微，否则不能实现有效的分离。
3 挥发度：操作温度下，吸收剂的蒸气压要低，因为离开吸收设备的气体往往为吸收剂蒸气所饱和，吸收剂的挥发度愈高，其损失量便愈大。
4 黏性：操作温度下吸收剂的黏度要低，这样可以改善吸收塔内的流动状况从而提高吸收速率，且有助于降低泵的功耗，还能减小传热阻力。
5 其他：所选用的吸收剂还应尽可能无毒性，无腐蚀性，不易燃，不发泡，冰点低，价廉易得，并具有化学稳定性。
综合考虑以上几点要求，我们选择清水作为吸收剂。
2.2装置流程的选择
吸收装置的流程主要有逆流，并流，吸收剂部分再循环，多塔并联，串联-并联混合操作等方式。逆流操作是指气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出。气、液两相均从塔顶流向塔底的操作为并流操作。在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排除液体的液体的一部分冷却后补充的新鲜吸收剂一同送回塔内的操作为部分再循环操作。若设计的填料高度过大，或由于所处理物料等原因需经常清理填料，为方便维修，可以把填料层分装在几个串联的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等的操作为多塔串联操作。考虑到逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。从传质的效率等因素综合考虑，
本吸收操作选择单塔逆流吸收。即二氧化硫和空气混合气从填料塔的下侧进入填料塔中，与从填料塔顶留下的清水逆流接触，在填料的作用下进行吸收。经吸收后的混合气体由塔顶排出，吸收了二氧化硫的水，由填料塔的下端流出。
2.3操作温度与压力的选择
2.3.1操作温度的选择
由吸收过程的汽液平衡关系可知，温度降低可增加溶质组分的溶解度，即低温有利于吸收，但操作温度的低限应由吸收系统的具体情况决定。
2.3.2压力的选择
由吸收过程的汽液平衡关系可知，压力升高可增加溶质组分的容解度，即加压有利于吸收。但随着操作压力的升高，对设备的加工制造要求提高，且能耗增加，因此需结合具体工艺条件综合考虑，以确定操作压力。
本次吸收已经规定在常温常压下进行。
2.4填料的选择
塔填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的重要因素。填料塔对填料的要求具体表现在以下几个方面：
2.4.1填料选择的要求
（1）比表面积大，（2）能提供大的流体通量,（3）液体的再分布性能要好(4)要有足够的机械强度，尤其是非金属填料,（5）价格低廉。
2.4.1 填料种类的选取
填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。按结构特点不同分类，散装填料有：拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍填料、矩鞍填料、环矩鞍填料等。规整填料是按一定的几何构形排列，整齐堆砌的填料。规整填料种类很多，规整填料根据其几何结构可分为格栅填料、波纹
填料、脉冲填料等，工业上应用的规整填料绝大部分为波纹填料。
对于水吸收二氧化硫的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在此次设计过程中，暂定选用外径38mm的塑料鲍尔环和外径38mm的塑料阶梯环，在以后的计算过程中进行比较，将其劣者淘汰。所选择的两种填料的比较如下表：
表2.1 所选填料常见性能参数
填料名称公称直径（/mm）孔隙率(/%) 比表面积(m2/m3)干填料因子（m-1）塑料阶梯环38 0.91 132.5 175.8
塑料鲍尔环38 0.89 155 220
第三章 填料塔工艺尺寸的计算
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，C 20?时水的有关物性数据如下：
密度为3L m /kg 2.998=ρ
黏度为()h m /kg 6.3s Pa 001.0L ?=?=μ
表面张力为2L h /kg 940896cm /dyn 6.72==σ
2SO 在水中的扩散系数为h m s cm /1029.5/1047.1D 2
625L --?=?= 3.1.2气相物性数据
混合气体的平均摩尔质量为：
4.302996.006.6404.0M y M i i Vm =?+?==∑
混合气体的平均密度为：
()
3
V /243.1298314.84.303.101m kg RT M Vm m =??=P =ρ 混合气体的黏度可近似取为空气的黏度，查手册得C 20?空气的黏度为：
()h m kg s Pa V ?=??=-/065.01081.15μ
查手册得2SO 在空气中的扩散系数为：
3.1.3气液相平衡数据
由手册查得，常压下C 20?时2SO 在水中的亨利系数为：
kPa 1055.33?=E
相平衡常数为：
04.353.1011055.3m 3
=?=P E =
溶解度系数为：
-62L =5.310/D m s ?()[]
33/0156.002.181055.32.998m kPa kmol EM s L
?=??==H ρ
表3.1 基本物性数据表
3.2 物料衡算
进塔气相摩尔比为：
0417.004
.0104.01y Y 111=-=-=y 出塔气相摩尔比为：
()()00209.095.010417.01Y Y A 12=-?=-=φ
进塔惰性气相流量为：
kmol/h 05.15704.0125
2732734.224000V =-?+?=
）（ 该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算，即： 2
121min /L X m Y Y Y V --=??? ?? 对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为：
液相物性数据
气相物性数据 气液平衡数据（200C ） 密度3998.2/L kg m ρ=
平均密度3Vm m /kg 243.1=ρ 溶解度系：H=0.0156 黏度）（h m /kg 6.3L ?=μ 黏度 0.0652/()kg m h υμ=? 亨利系数：E=3550kpa
表面张力2L h /kg 940896=σ
摩尔质量 4.30M Vm =g/mol 相平衡常数：m=35.04 扩散系数-62L =5.310/D m s ?
0X 2=
29.33004.35/0417.000209.00417.0V L min
=--=??? ?? 取操作液气比为： min
V L 4.1V L ??? ??= 61.4629.334.1V
L =?= ()()2121X X L Y Y V -=- ()00085.07320
00209.00417.005.157X 1=-= 3.3 填料塔的工艺尺寸的计算
3.3.1塔径计算
气相质量流量为：
h /kg 4972243.14000w V =?=
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即:
h kg L /4.13190602.187320w =?=
表3.2气液数据表
1
混合气体平均摩尔质量M Vm 30.4(g/mol) 2
平均密度vm ρ 1.243(kg/m 3) 3
进塔的气相摩尔比Y 1 0.0417 4
出塔的气相摩尔比Y 2 0.00209 5
进塔惰性气体流量V 157.05kmol/h 6
最小液气比（L/V ）min 33.29 7
液体摩尔流量L 7320kmol/h 8
气相质量流量W v 4972(kg/h) 9 液相质量流量W L 131906.4(kg/h)
Eckert 通用关联图的横坐标为：
936.02.998243.149724.131906w w 5.05.0V L
=??? ??=???? ??L V ρρ
查图4—5Eckert 通用关联]3[图得：
022.0g 2V
F 2
F u =μρρψφL L
查表4—4散装填料泛点填料因子平均]4[值得：
1F m 170-=φ
)/(010.11
243.111702.99881.9022.0022.0u 2.02L s m g V F L
F =?????==μψρφρ s /m 707.001.17.0u 7.0u F =?==
415.1707
.014.33600/40004V 4D s =??==u πm 圆整塔径，取D=1.6m 。
泛点效率校核： ）（s /m 553.06.1785.03600/4000u 2
=?= ）范围为（在允许范围内，允许8.0~5.05475.001
.1553.0u u F == 填料规格校核：
811.4238
1600d D >== 液体喷淋密度校核，取最小湿润速率为：
()h m /m 08.0L 3min w ?=
查填料手]5[册得：
32/5.132a m m t =
()h m /m 6.105.13208.0a L U 23t min w min ?=?==
填 料 塔 设 计 说 明 书 设计题目：水吸收氨填料吸收塔学院：资源环境学院 指导老师：吴根义罗惠莉 设计者：海江 学号：7 专业班级：08级环境工程1班
一、设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h，其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.5倍。 二、操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ 三、吸收剂的选择 吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。 四、流程选择及流程说明 逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。 五、塔填料选择 阶梯环填料。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间隙，同时成为液体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，成为目前使用的环形填料中最为优良的一种 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格：
六、填料塔塔径的计算 1、液相物性数 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，20℃水的有关物性数据如下： 密度为:L ρ=998.2 kg/m3 粘度为:μL=0.001004 Pa·S=3.6 kg/（m·h） 表面力为σL=72.6 dyn/cm =940896 kg/h2 2、气相物性数据： 20℃下氨在水中的溶解度系数为：H=0.725kmol/(m3·kPa)。 混合气体的平均摩尔质量为： Mvm=0.05×17.03g/mol +0.95×29g/mol=28.40g/mol , 混合气体的平均密度为：ρvm =1.183 kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为: μv=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h) 3、气相平衡数据 20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa 。 4、物料衡算： 亨利系数 S L HM E ρ= 相平衡常数 754.03 .10102.18725.02 .998=??=== P HM P E m S L ρ E ——亨利系数 H ——溶解度系数 Ms ——相对摩尔质量
水吸收低浓度SO2填料吸收塔设计 第一部分设计任务、依据和要求 一、设计任务及操作条件 1、混合气体（空气中含SO 2 气体的混合气体）处理量为90 kmol/h 2、混合气体组成：SO 2 含量为7.6%（摩尔百分比），空气为：92.4%（mol/%） 3、要求出塔净化气含SO 2为：0.145%（mol/%），H 2 O为：1.172 kmol/h 4、吸收剂为水，不含SO 2 5、常压，气体入塔温度为25°C，水入塔温度为20°C。 二、设计内容 1、设计方案的确定 2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压强的计算。 3、填料塔附属结构的选型与设计。 4、填料塔工艺条件图。 三、H2O- SO2 在常压20 °C下的平衡数据
四、 气体与液体的物理性质数据 气体的物理性质： 气体粘度()0.0652/G u kg m h =? 气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ= 液体的物理性质：液体粘度 3.6/()L u kg m h =? 液体扩散系数625.310/L D m s -=? 液体密度 3998.2/L kg m ρ= 液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==? 五、 设计要求 1、设计计算说明书一份 2、填料塔图（2号图）一张
第二部分 SO2净化技术和设备 一、SO2的来源、性质及其危害： 1、二氧化硫的来源 二氧化硫的来源很广泛，几乎所有企业都要产生二氧化硫，最主要途径是含硫化石燃料的燃烧。大约一吨煤中含有5-50kg硫，一吨石油中含有5-30kg硫。这些燃料经燃烧都产生并排放出二氧化硫，占所有排放总量的96%. 二氧化硫的来源包括微生物活动，火山活动，森林火灾以及海水飞沫。主要有自然来源和人为来源两大类： 自然来源主要是火山活动，喷出的火山气体中含有大量的二氧化硫气体，地质深处的天然硫元素在火山喷发过程中燃烧氧化为二氧化硫，随火山灰一起喷射到大气中。地球上57%的二氧化硫来自自然界，沼泽、洼地、大陆架等处所排放的硫化氢，进入大气，被空气中的氧氧化为二氧化硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的一半，通过自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。 人为来源则指在人类进行生产、生活活动中，使用含硫及其化合物的矿石进行燃烧，以及硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥纸浆的生产等产生的工业废气，从而使其中一部分或全部的硫以二氧化硫的形式排放到大气中，形成二氧化硫污染。这部分二氧化硫占地球上二氧化硫来源的43%。随着化石燃料消费量的不断增加，全世界认为排放的二氧化硫在不断在增加，其中北半球排放的二氧化硫占人为排放总量的90%。我国的能源主要依靠煤炭和石油，而我国的煤炭、石油一般含硫量较高，因此，火力发电厂、钢铁厂、冶炼厂、化工厂和炼油厂排放出的大量二氧化硫和二氧化碳是造成我国大气污染的主要原因。由于我国部分地区燃用高硫煤，燃煤设备未能采取脱硫措施，致使二氧化硫排放量不断增加，造成严重的环境污染。 2、二氧化硫的性质 (1)物理性质： 二氧化硫又名亚硫酸酐，英文名称： sulfur dioxide 。无色气体，有强烈刺激性气味。分子量64.07 密度为1.4337kg/m3 （标准状况下），密度比空气大。溶解度：9.4g/mL（25℃）熔点－76.1℃（200.75K）沸点－10℃ （263K）
4.5 填料吸收塔的计算 本节重点：吸收塔的物料衡算、吸收剂用量及填料层高度的计算 本节难点：填料吸收塔传质单元数的概念及计算 4.5.1 吸收塔中的物料衡算—操作线方程 如图，q n (V)—惰性气体的摩尔流量 mol/s q n (L)—溶剂的摩尔流量 mol/s Y 1、X 1—塔底气液两相中吸收质的物质的量比 Y 2、X 2—塔顶气液两相中吸收质的物质的量比 Y 、X —塔内任意截面吸收质的物质的量比 从塔内任意截面到塔底对吸收质作物料衡算： q n (L)X+ q n (V)Y 1= q n (L)X 1+ q n (V)Y q n (V)(Y 1-Y)= q n (L)(X 1-X) （4-40） 或 1n n 1n n X )V (q )L (q Y X )V (q )L (q Y -+= （4-41） 该式称为吸收操作线方程，表示吸收过程中，塔内任意截 面Y 与X 间的关系。 若对整个塔作物料衡算，则有： 1n n 12n n 2X ) V (q )L (q Y X )V (q )L (q Y -+= （4-42） 如图4-9，吸收过程的操作线是经过点（X 1,Y 1）和点（X 2,Y 2）的一条直线，其斜率为q n (L)/q n (V)，操作线上的任一点表示在塔内任一截面 上气液相组成的关系。 生产中常以气相被吸收的吸收质的量与气相中 原有吸收质的量之比，衡量吸收效果和确定吸收任 务，称为吸收率η )1(Y Y 12η-= （4-43） 4.5.2 吸收剂用量的计算 吸收操作处理气量q n (V)，进出塔气体组成Y 1、 Y 2，以及吸收剂进塔组成X 2通常是由生产工艺确定的，而吸收剂用量和塔底溶液浓度是可以变动的，为了完成工艺要求的任务，需计算吸收剂的用量。 1、液气比 由全塔物料衡算式（4-42）1n n 12n n 2X ) V (q )L (q Y X )V (q )L (q Y -+= 可知吸收剂出塔浓度 X 1与吸收剂用量q n (L)是相互制约的， 选取的q n (L)/q n (V) ↑，操作线斜率 ↑ ，操作线与平衡线的距离 ↑ ，塔内传质推动力 ↑ ，完成一定分离任务所需塔高 ↓； q n (L)/q n (V) ↑，吸收剂用量↑ ，吸收剂出塔浓度 X 1↓ ，循环和再生费用↑ ； 若q n (L)/q n (V) ↓ ，吸收剂出塔浓度 X 1↑ ，塔内传质推动力↓ ，完成相同任务所需塔高↑ ，设备费用↑ 。
吉林化工学院 化工原理课程设计 题目处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 教学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011 年 12 月 5 日
课程设计任务书 1、设计题目：处理量为2550~3200m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 。 矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO 2入塔的炉气流量为3100m3/h，其中进塔SO2的摩尔分率为0.05，要求SO2的吸收率为95％。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度t=20℃ （3）选用填料类型及规格自选。 3、设计任务： 完成吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，撰写设计说明书。 处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 化工原理教学与实验中心 2011年11月
目录 摘要.................................................................................................................................IV 第一章绪论. (1) 1.1 吸收技术概况 (1) 1.2 吸收设备发展 (1) 1.3 吸收在工业生产中的应用 (3) 第二章吸收塔的设计方案 (4) 2.1 吸收剂的选择 (4) 2.2 吸收流程选择 (5) 2.2.1 吸收工艺流程的确定 (5) 2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6) 2.3 吸收塔设备及填料的选择 (7) 2.3.1 吸收塔设备的选择 (7) 2.3.2 填料的选择 (8) 2.4 吸收剂再生方法的选择 (10) 2.5 操作参数的选择 (11) 2.5.1 操作温度的确定 (11) 2.5.2 操作压强的确定 (11) 第三章吸收塔工艺条件的计算 (12) 3.1 基础物性数据 (12) 3.1.1 液相物性数据 (12) 3.1.2 气相物性数据 (12) 3.1.3 气液两相平衡时的数据 (12) 3.2 物料衡算 (12) 3.3 填料塔的工艺尺寸计算 (13)
课程设计说明书 题 目：S H S 20-25型锅炉低硫烟煤 烟 气袋式除尘湿式脱硫系统设计 学生姓名： 周永博 学 院： 能源与动力工程学院 班 级： 环工13-1 指导教师：曹英楠
2016年7 月 1 日 内蒙古工业大学课程设计（论文）任务书 课程名称：大气污染控制工程学院：能源与动力工程学院班级：环工13-1 学生姓名：周永博学号：201320303014 指导教师：曹英楠
技术参数： 锅炉型号：SHS20-25 即，双锅筒横置式室燃炉（煤粉炉），蒸发量20t/h，出口蒸汽压力25MPa 设计耗煤量：2.4t/h 设计煤成分：C Y=75.2% H Y=3% O Y=4% N Y=1% S Y=0.8% A Y=10% W Y=6%； V Y＝18％；属于低硫烟煤 排烟温度：160℃ 空气过剩系数＝1.25 飞灰率＝29％ 烟气在锅炉出口前阻力800Pa 污染物排放按照锅炉大气污染物排放标准中2类区新建排污项目执行。 连接锅炉、净化设备及烟囱等净化系统的管道假设长度150m，90°弯头30个。
参考文献： 《大气污染控制工程》郝吉明、马广大； 《环保设备设计与应用》罗辉..北京.高等教育出版社.1997； 《除尘技术》高香林..华北电力大学.2001.3； 《环保设备?设计?应用》郑铭..北京.化学工业出版社.2001.4； 《火电厂除尘技术》胡志光、胡满银..北京.中国水利水电出版社.2005； 《除尘设备》金国淼..北京.化学工业出版社.2002； 《火力发电厂除尘技术》原永涛..北京.化学工业出版社.2004.10； 《环境保护设备选用手册》鹿政理..北京.化学工业出版社.2002.5； 《工业通风》孙一坚主编..中国建筑工业出版社，1994； 《锅炉及锅炉房设备》奚士光等主编..中国建筑工业出版社，1994； 《除尘设备设计》金国淼主编..上海科学技术出版社，1985； 《环境与工业气体净化技术》. 朱世勇主编.化学工业出版社，2001； 《湿法烟气脱硫系统的安全性及优化》曾庭华，杨华等主编..中国电力出版社；《燃煤烟气脱硫脱硝技术及工程实例》. 钟秦主编.化学工业出版社，2004； 《环保工作者使用手册》. 杨丽芬，李友琥主编.冶金工业出版社，2001； 《工业锅炉房设计手册》航天部第七研究设计院编.中国建筑工业出版社，1986；《火电厂烟气湿法脱硫装置吸收塔的设计》王祖培编.化学工业第二设计院，1995；《大气污染控制工程》. 吴忠标编.科学出版社，2002； 《湿法烟气脱硫吸收塔系统的设计和运行分析》. 曾培华著.电力环境保护，2002。
xxxxx 大学 化工原理课程设计任务书 专业: 班级: 组长: 成员: 设计日期: 设计题目: 空气丙酮填料塔的吸收 设计条件: 空气-丙酮体系 ●混合气：丙酮蒸气和空气 ●吸收剂：清水（25℃） ●处理量：1500m3/h(标准状态) ●相对湿度：70% ●温度：20O℃ ●含量：进塔混合气中含丙酮：1.82%（V%）
●要求：丙酮回收率：90% ●操作条件：常压操作 ●厂址地区：任选 ●设备型式：自选 设计内容：相关说明 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 指导教师: xxxx 目录 第一节概述------------------------------------------4
1.1吸收技术概况------------------------------------------4 1.2吸收设备的发展------------------------------------------4 1.3吸收过程在工业生产中的应用------------------------------------------5 1.4丙酮的相关资料------------------------------------------6 第二节设计方案的确定-----------------------------------------7 2.1吸收剂的选择--------------------------------------------7 2.2吸收流程的选择----------------------------------------8 2.3吸收塔设备及填料的选择-------------------------------------------------9 2.4操作参数的选择------------------------------------------9 2.5设计模型图------------------------------------------10 第三节吸收塔的工艺计算----------------------------------------11 3.1基础性数据--------------------------------------------11 3.2物料计算-------------------------------11 3.3填料塔工艺尺寸的计算--------------------------------------------12 第四节设计后的感想-------------------------------------------------18 4.1对设计过程的评述和有关问题的讨论-------------------------------------------------18 4.2设计感想-------------------------------------------------------------------------------------------18 附录：参考文献-----------------------------------------------------------------------------------20
一设计任务书 （一）设计题目 过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO 2 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。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （三）设计容 （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 用水吸收SO 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 2 不作为产品，故采用纯溶剂。 程。因用水作为吸收剂，且SO 2 2.2填料的类型与选择 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO 2 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。
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 =997.1 kg/m 3 粘度为 μL =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面力为σL =71.97 dyn/cm=932731 kg/h 2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m 2/s=6.206×10-6m 2/h （依Wilke-Chang 0.518r 0.6 ()1.85910M T D V φμ-=?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 M Vm =Σy i M i =0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为
填料吸收塔设计任务书 一、设计题目 填料吸收塔设计 二、设计任务及操作条件 １、原料气处理量：5000m3/h。 ２、原料气组成：98％空气＋2.5％的氨气。 ３、操作温度：20℃。 ４、氢氟酸回收率：98％。 ５、操作压强：常压。 ６、吸收剂：清水。 ７、填料选择：拉西环。 三、设计内容 1.设计方案的确定及流程说明。 2.填料吸收塔的塔径，填料层的高度，填料层的压降的计算。 3.填料吸收塔的附属机构及辅助设备的选型与设计计算。 4.吸收塔的工艺流程图。 5.填料吸收塔的工艺条件图。
目录 第一章设计方案的简介 (4) 第一节塔设备的选型 (4) 第二节填料吸收塔方案的确定 (6) 第三节吸收剂的选择 (6) 第四节操作温度与压力的确定 (7) 第二章填料的类型与选择 (7) 第一节填料的类型 (7) 第二节填料的选择 (9) 第三章填料塔工艺尺寸 (10) 第一节基础物性数据 (10) 第二节物料衡算 (11) 第三节填料塔的工艺尺寸的计算 (12) 第四节填料层压降的计算 (16) 第四章辅助设备的设计与计算 (16) 第一节液体分布器的简要设计 (16) 第二节支承板的选用 (17) 第三节管子、泵及风机的选用 (18) 第五章塔体附件设计 (20) 第一节塔的支座 (20) 第二节其他附件 (20)
第一章设计方案的简介 第一节塔设备的选型 塔设备是化工、石油化工、生物化工制药等生产过程中广泛采用的气液传质设备。根据塔内气液接触构件的结构形式，可分为板式塔和填料塔两大类。 1、板式塔 板式塔为逐级接触式气液传质设备，是最常用的气液传质设备之一。传质机理如下所述：塔内液体依靠重力作用，由上层塔板的降液管流到下层塔板的受液盘，然后横向流过塔板，从另一侧的降液管流至下一层塔板。溢流堰的作用是使塔板上保持一定厚度的液层。气体则在压力差的推动下，自下而上穿过各层塔板的气体通道（泡罩、筛孔或浮阀等），分散成小股气流，鼓泡通过各层塔板的液层。在塔板上，气液两相密切接触，进行热量和质量的交换。在板式塔中，气液两相逐级接触，两相的组成沿塔高呈阶梯式变化，在正常操作下，液相为连续相，气相为分散相。 一般而论，板式塔的空塔速度较高，因而生产能力较大，塔板效率稳定，操作弹性大，且造价低，检修、清洗方便，故工业上应用较为广泛。 ２、填料塔 填料塔是最常用的气液传质设备之一，它广泛应用于蒸馏、吸收、解吸、汽提、萃取、化学交换、洗涤和热交换等过程。几年来，由于填料塔研究工作已日益深入，填料结构的形式不断更新，填料性能也得到了迅速的提高。金属鞍环，改型鲍尔环及波纹填料等大通量、低压力降、高效率填料的开发，使大型填料塔不断地出现，并已推广到大型汽—液系统操作中，尤其是孔板波纹填料，由于具有较好的综合性能，使其不仅在大规模生产中被采用，且由于其在许多方面优于各种塔盘而越来越得到人们的重视，在某些领域中，有取代板式塔的趋势。近年来，在蒸馏和吸收领域中，最突出的变化是新型填料，特别是规整填料在大直径塔中的采用，它标志作塔填料、塔内件及塔设备的综合设计技术已进入到一个新的阶段。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒（如右图所示），底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔
目录 1.前言 (4) 2.设计任务 (6) 3.设计方案说明 (6) 4.基础物性数据 (6) 5.物料衡算 (6) 6.填料塔的工艺尺寸计算 (8) 7.附属设备的选型及设备 (14) 8.参考文献 (19) 9.后记及其他 (20)
1.前言 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。聚丙烯材质填料作为塔填料的重要一类，在化工上应用较为广泛，与其他材质的填料相比，聚丙烯填料具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点，但其明显的缺点是表面润湿性能。 1.1填料塔技术 填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。填料的上方安装填料压板，以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设气体分布装置）分布后，与液体呈逆流连续通过填料层的空隙，在填料表面上，气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式气液传质设备，两相组成沿塔高连续变化，在正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 当液体沿填料层向下流动时，有逐渐向塔壁集中的趋势，使得塔壁附近的液流量逐渐增大，这种现象称为壁流。壁流效应造成气液两相在填料层中分布不均，从而使传质效率下降。因此，当填料层较高时，需要进行分段，中间设置再分布装置。液体再分布装置包括液体收集器和液体再分布器两部分，上层填料流下的液体经液体收集器收集后，送到液体再分布器，经重新分布后喷淋到下层填料上。 填料塔具有生产能力大，分离效率高，压降小，持液量小，操作弹性大等优点。填料塔也有一些不足之处，如填料造价高；当液体负荷较小时不能有效地润湿填料表面，使传质效率降低；不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料；对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合等。 1.2 填料的类型 填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料。 散装填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，一般以随机的方式堆积在塔内，又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同，又可分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。
化工原理课程设计 -填料塔的设计说明书 院（系）别：化学与化工学院 专业：应用化学 年级班： 09级3班 姓名： 学号： 指导老师：
前言： 化工原理课程设计是培养学生化工设计能力的重要教学环节，通过课程设计使我们初步掌握化工设计的基础知识、设计原则及方法；学会各种手册的使用方法及物理性质、化学性质的查找方法和技巧；掌握各种结果的校核，能画出工艺流程、塔板结构等图形。在设计过程中不仅要考虑理论上的可行性，还要考虑生产上的安全性、经济合理性。同时，通过课程设计，还可以使学生树立正确的设计思想，培养实事求是、严肃认真、高度责任感的工作作风。课程设计是增强工程观念，培养提高学生独立工作能力的有益实践。 在设计过程中应考虑到设计的业精馏塔具有较大的生产能力满足工艺要求，另外还要有一定的潜力。节省能源，综合利用余热。经济合理，冷却水进出口温度的高低，一方面影响到冷却水用量。另一方面影响到所需传热面积的大小。即对操作费用和设备费用均有影响，因此设计是否合理的利用热能R等直接关系到生产过程的经济问题。 经过学习,我知道，填料塔吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。这次课程设计我把聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。
目录 一、设计任务 (5) 二、设计条件 (5) 三、设计方案 (5) 1、吸收剂的选择 (5) 2、吸收过程的选择 (5) 3、流程图及流程说明 (5) 4、塔填料选择 (6) 四、工艺计算 (6) 1、物料衡算，确定塔顶、塔底的气液流量和组成 (7) 2、塔径计算 (8) 3、填料层高度计算 (9) 4．填料层压降计算 (11) 五、液体分布装置 (12) 1、液体分布器的选型 (12) 2、分布点密度计算 (12) 六、吸收塔塔体材料的选择 (13) 1、吸收塔塔体材料：Q235-B (13) 2、吸收塔的内径 (13) 3、壁厚的计算 (13) 4、强度校核 (14) 七、封头的选型依据，材料及尺寸规格 (14) 1、封头的选型：标准的椭圆封头 (14) 2、封头材料的选择 (14) 3、封头的高 (14) 4、封头的壁厚 (15) 八、液体再分布装置 (15) 九、气体分布装置 (16) 十、填料支撑装置 (16) 十一、液体分布装置 (16) 十二、除沫装置 (17) 1、设计气速的计算 (17) 2、丝网盘的直径 (17) 3、丝网层厚度H的确定 (18) 十三、管结构 (18) 1、气体和液体的进出的装置 (18) 2、填料卸出口 (19) 3、塔体各开孔补强设计 (19) 十四、填料塔高度的确定（除去支座） (20) 1吸收高度 (20) 2、支持圈高度 (20) 3、栅板高度 (20) 4、支持板高度 (20)
湖南农业大学 实习报告 学生姓名学号 年级专业及班级20 级（）班指导教师姓名 实习类型实习时间 实习地点 学院
填写说明 一、学生的教学实习、生产实习、毕业（教育）实习和综合实习均应填写实习 日记，并撰写实习报告； 二、学生的实习报告和实习日记将作为评价实习成绩的重要依据； 三、学生应在实习结束后的一个星期内将实习报告统一交实习指导教师； 四、指导教师应对学生的实习报告和实习日记逐一认真审阅，并作出客观实际 的正确评价； 五、实习报告经学院审核后作为教学档案长期保存。
一设计任务书 （一）设计题目 炉石焙烧送出的气体冷却至25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO 2 。入塔 炉气流量为h m/ 20003其中SO 2的摩尔分数为0.05，要求SO 2 的吸收率为95%。吸收塔为常压 操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度，试设计一符合上述要求的填料吸收塔。 操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度20℃ 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）液体分布器简要设计； （4）绘制吸收塔设计条件图；
目录 一、设计方案简介 二、吸收塔的工艺计算 三、液体分布器简要设计 四、附图
一、设计方案简介 1）方案的确定 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。因用水作为吸用水吸收SO 2 不作为产品，故采用纯溶剂 收剂，且SO 2 2）填料的类型与选择 对于水吸收SO 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 2 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。 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。 空隙率堆积个数堆积重量填料因子m-1规格比表面积 m2/m3 38*19*1.2 132.5 0.91 27200 57.5 175.8 3）设计步骤 （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。
第 4 节吸收塔的计算 吸收过程既可在板式塔内进行，也可在填料塔内进行。在板式塔中气液逐级接触，而在填料塔中气液则呈连续接触。本章对于吸收操作的分析和计算主要结合连续接触方式进行。 填料塔内充以某种特定形状的固体填料以构成填料层。填料层是塔实现气、液接触的主要部位。填料的主要作用是：①填料层内空隙体积所占比例很大，填料间隙形成不规则的弯曲通道，气体通过时可达到很高的湍动程度；②单位体积填料层内提供很大的固体表面，液体分布于填料表面呈膜状流下，增大了气、液之间的接触面积。 通常填料塔的工艺计算包括如下项目： （1）在选定吸收剂的基础上确定吸收剂的用量； （2）计算塔的主要工艺尺寸，包括塔径和塔的有效高度，对填料塔，有效高度是填料层高度，而对板式塔，则是实际板层数与板间距的乘积。 计算的基本依据是物料衡算，气、液平衡关系及速率关系。下面的讨论限于如下假设条件： （1）吸收为低浓度等温物理吸收，总吸收系数为常数； （2）惰性组分B 在溶剂中完全不溶解，溶剂在操作条件下完全不挥发，惰性气体和吸收剂在整个吸收塔中均为常量； （3）吸收塔中气、液两相逆流流动。 2.4.1吸收塔的物料衡算与操作线方程式 全塔物料衡算图2－12 所示是一个定态操作逆流接触的吸收塔，图中各符号的意义如下：
V —惰性气体的流量，kmol ( B )/ s ； L —纯吸收剂的流量，kmol (S )/ S ; Y i ；、Y 2—分别为进出吸收塔气体中溶质物质量的比，kmol (A ) /kmol (B ); X i 、X 2――分别为出塔及进塔液体中溶质物质量的比， kmol (A )/ kmol (S )。注意，本章中塔底截面一律以下标“ I ”表示，塔顶截面一律以下标 “ 2”表示。 在全塔范围内作溶质的物料衡算，得: VY i + LX 2 = VY 2+ LX i 图2-12物料衡算示意图 或 V (Y i — Y 2)= L (X i — X 2) 一般情况下，进塔混合气体的流量和组成是吸收任务所规定的，若吸收剂的 流量与组成已被确定，则V 、丫、L 及X 2。为已知数，再根据规定的溶质回收率， 便可求得气体出塔时的溶质含量，即： 丫2 = Y l (1—巾A ) (2 — 39) 式中巾A 为溶质的吸收率或回收率。 通过全塔物料衡算式2 — 38可以求得吸收液组成X I 。于是，在吸收塔的底部 与顶部两个截面上，气、液两相的组成 丫1、X l 与丫2、X 2均成为已知数。 2 ?吸收塔的操作线方程式与操作线 V, 丫 2 L, X 2 V Y i L, X i (2 — 38)
填料塔计算和设计
填料塔计算和设计 Pleasure Group Office【T985AB-B866SYT-B182C-BS682T-STT18】
填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料； 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低；
3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据它的特点进行技术经济评价，使所选用的填料既能满足生产要求，又能使设备的投资和操作费最低。 （1）填料种类的选择 填料的传质效率要高：传质效率即分离效率，一般以每个理论级当量填料层高度表示，即HETP值； 填料的通量要大：在同样的液体负荷下，在保证具有较高传质效率的前提下，应选择具有较高泛点气速或气相动能因子的填料； 填料层的压降要低：填料层压降越低，塔的动力消耗越低，操作费越小；对热敏性物系尤为重要；
吉林化工学院 化工原理课程设计题目 教学院化学与制药工程学院 专业班级药剂0601 学生姓名 学生学号 06240101 指导教师 2008年 12 月 19日
设计任务书 1、设计题目：年处理量为 21720.96吨二氧化硫混合气的填料吸收塔设计； 矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO 2 。 入塔的炉气流量为1000m3/h～2000 m3/h，其中进塔SO 2的摩尔分率为0.02~0.03，要求SO 2 的排 放含量0.3%~0.5%。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。吸收剂的用量为最小用量的1.3倍。 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力：常压 （2）操作温度：t=20℃ （3）每年生产时间：7200h。 （4）填料类型及规格自选。 3、设计任务： 完成吸收塔的工艺设计与计算，有关附属设备的设计和选型，绘制吸收系统的工艺流程图和吸收塔的工艺条件图，编写设计说明书。
目录 摘要 (1) 第1章绪论 (2) 1.1吸收技术概况 (2) 1.2吸收设备的发展 (2) 1.3吸收在工业生产中的应用 (3) 第2章设计方案 (5) 2.1吸收剂的选择 (5) 2.2吸收流程的选择 (6) 2.2.1吸收工艺流程的确定 (6) 2.2.2吸收工艺流程图及工艺过程说明 (7) 2.3吸收塔设备及填料的选择 (7) 2.3.1吸收塔的设备选择 (7) 2.3.2填料的选择 (7) 2.4吸收剂再生方法的选择 (8) 2.5操作参数的选择 (9) 2.5.1操作温度的选择 (9) 2.5.2操作压力的选择 (9) 2.5.3吸收因子的选择 (9) 第3章吸收塔的工艺计算 (11) 3.1基础物性数据 (11) 3.1.1液相物性数据 (11) 3.1.2气相物性数据 (11) 3.1.3气液平衡数据 (11) 3.2物料衡算 (12) 3.3填料塔的工艺尺寸的计算 (13) 3.3.1塔径的计算 (13) 3.3.2泛点率校核 (13) 3.3.3填料规格校核: (14) 3.3.4液体喷淋密度校核 (14) 3.4填料塔填料高度计算 (14) 3.4.1传质单元高度计算 (14) 3.4.2传质单元数的计算 (16) 3.4.3填料层高度计算 (16) 3.5填料塔附属高度计算 (16) 3.6液体分布器计算 (17)
填料塔计算和设计文件编码（008-TTIG-UTITD-GKBTT-PUUTI-WYTUI-8256）
填料塔设计 2012-11-20 一、填料塔结构 填料塔是以塔内装有大量的填料为相间接触构件的气液传质设备。填料塔的塔身是一直立式圆筒，底部装有填料支承板，填料以乱堆或整砌的方式放置在支承板上。在填料的上方安装填料压板，以限制填料随上升气流的运动。液体从塔顶加入，经液体分布器喷淋到填料上，并沿填料表面流下。气体从塔底送入，经气体分布装置（小直径塔一般不设置）分布后，与液体呈逆流接触连续通过填料层空隙，在填料表面气液两相密切接触进行传质。填料塔属于连续接触式的气液传质设备，正常操作状态下，气相为连续相，液相为分散相。 二、填料的类型及性能评价 填料是填料塔的核心构件，它提供了气液两相接触传质的相界面，是决定填料塔性能的主要因素。填料的种类很多，根据装填方式的不同，可分为散装填料和规整填料两大类。散装填料根据结构特点不同，分为环形填料、鞍形填料、环鞍形填料等；规整填料按其几何结构可分为格栅填料、波纹填料、脉冲填料等，目前工业上使用最为广泛的是波纹填料，分为板波纹填料和网波纹填料； 填料的几何特性是评价填料性能的基本参数，主要包括比表面积、空隙率、填料因子等。
1.比表面积：单位体积填料层的填料表面积，其值越大，所提供的气液传质面积越大，性能越优； 2.空隙率：单位体积填料层的空隙体积；空隙率越大，气体通过的能力大且压降低； 3.填料因子：填料的比表面积与空隙率三次方的比值，它表示填料的流体力学性能，其值越小，表面流体阻力越小。 三、填料塔设计基本步骤 1.根据给定的设计条件，合理地选择填料； 2.根据给定的设计任务，计算塔径、填料层高度等工艺尺寸； 3.计算填料层的压降； 4.进行填料塔的结构设计，结构设计包括塔体设计及塔内件设计两部分。？ 四、填料塔设计 1.填料的选择 填料应根据分离工艺要求进行选择，对填料的品种、规格和材质进行综合考虑。应尽量选用技术资料齐备，适用性能成熟的新型填料。对性能相近的填料，应根据
化工原理课程设计题目水吸收二氧化硫填料塔得设计 教学院化工与材料工程学院 专业班级材化0901 学生姓名 学生学号 指导教师 2011年 7月5 日
课程设计任务书 1、设计题目:处理量为2750m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔得设计; 矿石焙烧炉送出得气体冷却到20℃后送入填料塔中,用20℃清水洗涤洗涤除去其中得SO 2 。 入塔得炉气流量为2750m3/h,其中进塔SO 2得摩尔分率为0、05,要求SO 2 得吸收率为95％。吸收 塔为常压操作,因该过程液气比很大,吸收温度基本不变,可近似取为清水得温度。吸收剂得用量为最小用量得1、5倍。 2、工艺操作条件: (1)操作平均压力常压 (2)操作温度t=20℃ (3)选用填料类型及规格自选。 3、设计任务: 完成干燥器得工艺设计与计算,有关附属设备得设计与选型,绘制吸收系统得工艺流程图与吸收塔得工艺条件图,编写设计说明书。 化工原理教研室 2011年5月
目录 第1章绪论 (1) 1、1吸收技术概况 (1) 1、2吸收设备得发展 (1) 1、3吸收在工业生产中得应用 (2) 第2章设计方案 (2) 2、1吸收剂得选择 (4) 2、2吸收流程得选择 (4) 2、2、1吸收工艺流程得确定 (4) 2、3吸收塔设备及填料得选择 (4) 2、3、1吸收塔得设备选择 (4) 2、3、2填料得选择 (5) 2、4吸收剂再生方法得选择 (6) 2、5操作参数得选择 (7) 第3章吸收塔得工艺计算 (9) 3、1基础物性数据 (9) 3、1、1液相物性数据 (9) 3、1、2气相物性数据 (9) 3、1、3气液相平衡数据 (9) 3、2物料衡算 (10) 3、3填料塔得工艺尺寸得计算 (11) 3、3、1塔径得计算 (11) 3、3、2泛点率校核 (11) 3、3、3填料规格校核: (11) 3、3、4液体喷淋密度校核 (11) 3、4填料塔填料高度计算 (12) 3、4、1传质单元高度计算 (12) 3、4、2传质单元数得计算 (14) 3、5填料塔附属高度计算 (14) 3、6液体分布器计算 (15) 3、6、1液体分布器 (15) 3、6、2布液孔数 (17) 3、6、3 液体保持管高度 (17) 3、7其她附属塔内件得选择 (17) 3、7、1填料支承板 (17) 3、7、2除沫器(除雾器) (17) 3、7、3管口结构 (18) 3、8吸收塔得流体力学参数得计算 (19) 3、8、1吸收塔得压力降 (19) 3、8、2吸收塔得泛点率 (20)