二氧化硫吸收化工原理課程設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與條件3</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案的確定4</b></p><p><b>　　工藝流程圖5</b></p><p>　　吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算6</p><p>　　一、計(jì)算混合氣體的平均分子量M和密度6<

2、/p><p><b>　　二、物料衡算7</b></p><p>　　三、填料層的高度計(jì)算9</p><p>　　填料塔的附屬裝置10</p><p>　　一．選擇附屬裝置11</p><p>　　二．管口結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)12</p><p>　　三．液體輸送泵的選擇

3、12</p><p><b>　　心得體會(huì)13</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)13</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)任務(wù)與條件</b></p><p>　　1.生產(chǎn)能力：混合氣（SO2＋空氣）的處理量2000m3/h；</p><p

4、>　　2.進(jìn)塔混合氣中SO2的含量6%（體積分?jǐn)?shù)）；</p><p>　　3.吸收率：99%。</p><p>　　4.以清水為吸收劑。</p><p>　　5.平衡線方程：Y = 66.76676X1.15237</p><p>　　6.操作條件：操作壓力：常壓（101325Pa）；</p><p><b

5、>　　吸收溫度：20℃；</b></p><p><b>　　設(shè)計(jì)方案的確定</b></p><p>　　化學(xué)工業(yè)中的廢氣二氧化硫主要來(lái)自化石燃料的燃燒、含硫礦石的冶煉、硫酸、磷肥等生產(chǎn)的工業(yè)廢氣。二氧化硫是化工生產(chǎn)中極為重要的生產(chǎn)原料，其強(qiáng)烈的刺激性氣味對(duì)于人體健康和大氣環(huán)境都會(huì)造成破壞和污染，必須進(jìn)行凈化回收，具經(jīng)濟(jì)價(jià)值的規(guī)模應(yīng)充分回收利用，避免

6、硫資源浪費(fèi)和造成大氣污染，危害人類(lèi)生存發(fā)展。</p><p>　　操作吸收是氣體混合物分離方法之一，它是根據(jù)混合物中各組分在某一種溶劑中溶解度不同而達(dá)到分離的目的。本次課程設(shè)計(jì)的目的是根據(jù)設(shè)計(jì)要求采用填料吸收塔吸收的方法來(lái)凈化含有二氧化硫的工業(yè)尾氣，使其達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。設(shè)計(jì)采用填料塔進(jìn)行吸收操作是因?yàn)樘盍峡梢蕴峁┚薮蟮臍庖簜髻|(zhì)面積而且填料表面具有良好的湍流狀況，從而使吸收過(guò)程易于進(jìn)行，而且，填料塔還具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、壓

7、降低、填料易用耐腐蝕材料制造等優(yōu)點(diǎn)，從而可以使吸收操作過(guò)程節(jié)省大量人力和物力。</p><p>　　用水吸收S02屬中等溶解度的吸收過(guò)程，為提高傳質(zhì)效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且S02不作為產(chǎn)品，故采用純?nèi)軇?lt;/p><p>　　填料的選擇對(duì)于水吸收S02的過(guò)程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在所了散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故本次設(shè)

8、計(jì)選用塑料鮑爾環(huán)為填料。</p><p><b>　　工藝流程圖</b></p><p><b>　　吸收塔的設(shè)計(jì)計(jì)算</b></p><p>　　計(jì)算混合氣體的平均分子量M和密度</p><p>　　混合氣體的組成：空氣（94％）SO2（6％）</p><p>　　29&

9、#215;94％＋64×6％＝31.1kg/kmol</p><p><b>　　物料衡算</b></p><p>　　衡算式：G＝V（Y1－Y2）＝L（X2-X2）</p><p><b>　?。?）求Y1、Y2</b></p><p>　?。?）進(jìn)吸收塔氣象總流量（惰性氣體的摩爾氣量）

10、</p><p>　?。?）出塔吸收液組成</p><p>　　吸收劑為清水，故X2＝0</p><p>　　20℃時(shí)，平衡線方程為Y＝66.76676X1.15237</p><p>　　Y1＝0.064代入上式</p><p><b>　　操作線方程：</b></p><p

11、><b>　　(2)塔徑的計(jì)算</b></p><p>　　以塔底的氣液參數(shù)計(jì)算塔徑。</p><p>　?。╝）塔底液泛氣速計(jì)算</p><p>　　20℃時(shí)溶液黏度取20℃水的黏度μL＝1mPa·s</p><p><b>　　泛點(diǎn)氣速</b></p><p&

12、gt;<b>　?。╞）計(jì)算塔徑D</b></p><p>　　空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的50％～85％，取u＝80％uf</p><p><b>　　得：</b></p><p><b>　?。╟）塔徑核算</b></p><p><b>　　A．氣速核算</b&g

13、t;</p><p>　　在新的塔徑下核算空塔氣速 </p><p>　　符合空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的50％～80％的要求。</p><p><b>　　B．噴淋密度</b></p><p><b>　　最小噴淋密度：</b></p><p>　　填料的比面積at＝220m－1&

14、lt;/p><p><b>　　最小濕潤(rùn)率</b></p><p>　　這里?。↙w）＝0.08m3/（m2·h）</p><p>　　故：Umin=0.08×220＝17.6m3/（m2·h）</p><p>　　在新的塔徑下核算噴淋密度</p><p><b&g

15、t;　　設(shè)計(jì)合理</b></p><p><b>　　C．核算徑比</b></p><p>　　D/d=0.9/0.038=23.68>10 可避免壁流現(xiàn)象，核算符合要求。</p><p>　?。╠）壓力降的計(jì)算：</p><p><b>　　填料層的高度計(jì)算</b></p&

16、gt;<p>　　用清水吸收屬于中等溶解度的吸收，氣膜阻力和液膜阻力都應(yīng)考慮。</p><p>　　本設(shè)計(jì)屬于低濃度氣體的吸收，塔內(nèi)氣體和液體的摩爾流量變化較小，其提及吸收系數(shù)可視為常熟，采用計(jì)算公式：</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度HOG（m）的計(jì)算：</p><p><b>　　氣體的空塔質(zhì)量速度</b></p&

17、gt;<p><b>　　液體的空塔質(zhì)量速度</b></p><p><b>　　經(jīng)驗(yàn)公式：</b></p><p><b>　　代入數(shù)據(jù)，得：</b></p><p>　　查表，SO2在20℃是亨利系數(shù)E＝0.355×10－4</p><p>　　相間

18、傳質(zhì)總阻力公式：</p><p>　　上述數(shù)據(jù)代入公式，得KGa＝3.60</p><p>　　氣相的體積吸收總系數(shù)：</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度：</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)NOG的計(jì)算</p><p>　　計(jì)算傳質(zhì)單元系數(shù)。傳質(zhì)單元數(shù)的求法有三種：圖解積分法、對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法和脫吸因數(shù)法。&l

19、t;/p><p>　　以下采用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力法。</p><p><b>　　填料塔的附屬裝置</b></p><p>　　填料塔的附屬裝置有填料支承板，液體分布裝置，液體在分布裝置，氣體和液體進(jìn)出口裝置以及除霧器等。</p><p><b>　　一．選擇附屬裝置</b></p><

20、p>　　（1）填料支撐板的選擇：選用柵板式支承板，此處填料塔的塔徑D＝900mm支承板的設(shè)計(jì)參數(shù)如下：</p><p>　　所以分三塊安裝，支承板數(shù)目n＝3.</p><p>　?。?）液體噴淋裝置的選擇：填料塔操作時(shí)，在任一橫截面上，保證氣液的均勻分布十分重要。液體在塔頂?shù)某跏季鶆驀娏?，是保證填料塔達(dá)到預(yù)期分離效果的重要條件。由于塔徑等于900mm，可選用篩孔盤(pán)式分布器。分布盤(pán)直徑

21、D＝600mm，取分布盤(pán)厚度S＝6mm，孔徑d＝15mm，分布盤(pán)H取塔徑的1/7即H＝0.13m，液體流量L＝0.0070m3/s,孔數(shù)n，孔徑d，液體流量L和盤(pán)上液體高度H關(guān)系如下：</p><p><b>　　則n＝25個(gè)</b></p><p>　　（3）液體再分布裝置的選擇：直徑D=900mm<1000mm,故選用槽形再分布器。</p>&

22、lt;p>　　錐下直徑D1取800mm，厚壁S取4mm，dg×S＝32×3.5.h1＝180mm，h2<=90mm</p><p>　?。?）塔頂除霧器：選用絲網(wǎng)除霧器。</p><p>　　a．氣體通過(guò)除霧器氣速</p><p><b>　　b．絲網(wǎng)盤(pán)的直徑</b></p><p>　　

23、c．絲網(wǎng)盤(pán)厚度H的確定。絲網(wǎng)盤(pán)直徑為150mm</p><p><b>　　二．管口結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)</b></p><p>　　氣體和液體的進(jìn)出口裝置管口直徑的確定：</p><p>　　計(jì)算公式： Vs為體積流量</p><p>　?。?）液體進(jìn)出口管徑的確定：Vs液＝0.014m3/s（以上計(jì)算得出），u＝0.5～1.

24、5m/s取1.5m/s</p><p><b>　　管徑</b></p><p><b>　　圓整取110mm</b></p><p>　　查低壓流體輸送用焊接鋼管規(guī)格φ140×4.50mm（GB3091－93，GM3092－93）</p><p>　　氣體進(jìn)出口管徑的確定：Vs氣＝0.5

25、6 m3/s，u＝10～18m/s取18m/s</p><p><b>　　管徑</b></p><p><b>　　圓整取200mm</b></p><p>　　查普通無(wú)縫鋼管規(guī)格φ219×5.0mm（GB8163-87）</p><p>　　三．液體輸送泵的選擇</p>

26、<p>　?。?）吸收劑入塔輸送管徑計(jì)算：</p><p>　　管徑d＝0.131m，流速u(mài)＝1.04m/s</p><p>　?。?）管路總長(zhǎng)度估計(jì)：安初步的平立面布置，取l直＝20m，le＝150m</p><p>　　則輸送吸收劑管路所需壓頭的估算：</p><p>　　據(jù)初步立面布置，取△Z＝10m水柱。據(jù)操作條件</

27、p><p><b>　　計(jì)算雷諾數(shù)：</b></p><p>　　取管的絕對(duì)粗糙度ε＝0.35mm，相對(duì)粗糙度</p><p>　　查摩擦系數(shù)λ與雷諾系數(shù)及相對(duì)粗糙度的關(guān)系圖可得出：λ＝0.0026</p><p>　　∴H＝10＋1.86＝11.86m水柱</p><p>　　泵功率的計(jì)算：Ne＝H

28、Qρg＝11.86×0.014×1000×9.81＝1628.85w＝1.63kw</p><p>　　取效率η＝0.65則N軸＝1.63/0.65＝2.51kw</p><p><b>　　(3)選泵</b></p><p>　　根據(jù)Q=0.014×3600＝50.4m3/h H＝11.86m<

29、;/p><p>　　查IS型單級(jí)單吸離心泵規(guī)格表，選用IS80－65－125單級(jí)單吸離心泵2臺(tái)，其中一臺(tái)備用。</p><p><b>　　四風(fēng)機(jī)的選擇</b></p><p>　　由VG＝2000 m3/h，查表選用F4－62－11型號(hào)離心式風(fēng)機(jī)（風(fēng)量范圍500～59500 m3/h），該風(fēng)機(jī)用不銹鋼制，適用于腐蝕性氣體。</p>

30、<p><b>　　心得體會(huì)</b></p><p>　　這是人生中的第一次課程設(shè)計(jì)?；貞浧鹫n程設(shè)計(jì)這兩個(gè)星期的點(diǎn)點(diǎn)滴滴，感觸頗多。設(shè)計(jì)內(nèi)容所接觸的知識(shí)很廣泛，綜合性也強(qiáng)，為我們鞏固課堂知識(shí)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。他不僅涉及流體流動(dòng)、管路、吸收塔等多個(gè)方面，而且對(duì)計(jì)算的要求也同樣嚴(yán)格。最終完成了計(jì)算過(guò)程之后還要利用AOTO CAD來(lái)繪制成圖形以及用WORD編排文檔。設(shè)計(jì)過(guò)程中也面臨的不少

31、問(wèn)題，但我們通過(guò)查資料、相互討論，終于解決了一個(gè)個(gè)的問(wèn)題，按時(shí)完成了任務(wù)。單調(diào)的設(shè)計(jì)過(guò)程并沒(méi)有讓我覺(jué)得枯燥，它更鍛煉了我的細(xì)心和耐心，更在其中享受著它的挑戰(zhàn)性。對(duì)在設(shè)計(jì)過(guò)程中老師的知道和同學(xué)的幫助表示萬(wàn)分的感謝。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　李功祥等，《常用化工單元及設(shè)備設(shè)計(jì)》，華南理工大學(xué)出版社</p><p

32、>　　余國(guó)琮，《化工機(jī)械工程手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社，2003</p><p>　　路秀林等，《化工設(shè)備設(shè)計(jì)全書(shū)—塔設(shè)備》，化學(xué)工業(yè)出版社，2004</p><p>　　《化學(xué)工程手冊(cè)－第三卷》，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出版社</p><p>　　董大勤等，《壓力容器與化工設(shè)備衫手冊(cè)》，化學(xué)工業(yè)出