1. 课程设计任务书：1.1设计题目：试设计一座填料塔用于脱除混于空气中的H2S,混合气体处理量为2500m3/h,其中含5％(体积分数)，要求塔顶排出气体中含0.02％（体积分数），利用清水吸收，吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。
1.2操作条件：（1）压力：常压（2）温度：20℃（3）填料类型：自选（4）工作日：300天/年，24小时运行1.3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。
2.吸收塔工艺条件的计算：2.1基础物性参数：2.1.1液体物性参数：对于低浓度的吸收过程，溶液的物性数据可以近似取纯水的物性数据查得：由参考书】【220℃时水的密度为：ρL =998. 2Kg/m3粘度为：μL =1.005mPa.S=3.618 Kg/(m ·h) 表面张力为：δL =72.7(dyn/cm)=942192 (Kg/h 2)查得：由参考书】【3H 2S 在水中的扩散系数：D L =7.4x10-8x 1256.021·1081.19.32005.1293)186.2(--=s cm x x x x 2.1.2气相物性参数：查得：由参考文献】【2M 空=29Kg/Kmol M(H 2S)=34Kg/Kmol混合气体平均摩尔质量：M =29x(1-0.05)+34x0.05=29.25Kg/Kmol混合气体密度：ρG =335·213.129310314.81001.125.29--=m Kg x x x x 混合气体的黏度近似等于20℃空气的黏度：()h m Kg s Pa //065.0)(1081.15G =⋅⨯=-μ(m ·h)查得：由参考书】【3H 2S 在空气中的扩散系数： D G =125231312175.15·1075.1]1.20)0.17298.1[(013.1)291341(29310013.1---=+++s m x x x x x x 2.1.3气液两相平衡时的数据：查得：由参考书】【3常压下20℃时：亨利系数E=48.9KPa H 2S 在水中的溶解度系数为H=314.19.4818/998=K mol/(KPa.h) 相平衡常数m=482.035.1019.48==P E 平衡曲线：y=0.482x2.2物料衡算：进口气体的体积流量G'=2500m 3/h 进塔H 2S 的摩尔分数y 1=0.005 要求出塔H 2S 的摩尔分数y 2=0.0002 进塔气相摩尔比为0309.003.0103.01111=-=-=y y Y出塔气相摩尔比为0002.00002.010002.01222=-=-=y y Y进塔惰性气体流量G=h Kmol x x /79.98293273%954.222500= 又y 1=0.05所对应的溶质在液相中的摩尔分数*1x =104.00482.005.0=则出塔液相中溶质与溶剂的摩尔比为1161.0104.01104.01*1*1*1=-=-=x x X 出口液体中溶质与溶剂的摩尔比 X 2=0最小液气比 4513.0)(2*121min =--=X X Y Y G L 取液气比677.0)(5.1min ==GLG L 则L=0.677x98.79=66.88Kmol/h 操作线方程：Y=0.677X+0.00022.3填料塔直径的计算：2.3.1填料的选择：选用mm 25=φ型的塑料鲍尔环，塑料乱堆 查得：由参考文献】【1 其主要性能参数为： 比表面积32/209m m a t =空隙率 33/90.0m m =ε形状修正系数 ψ=1.45 填料因子 1208-=m φ2.3.2质量流量的计算：查得：由参考文献】【23/998m Kg L ==水ρρ 3/123.1m Kg G V ==ρρ 则1≈=ψLρρ水采用Eckert 关联式计算泛点气速： 气相质量流量为：h Kg M Y G M G W S H V /53.30292932733479.982979.9821=⨯⨯+⨯=⋅⋅+⋅=空 液相质量流量为：h Kg M L W L /84.12031888.66=⨯=⋅=水 014.0)(5.0==LV V L W W X ρρ则 2.3.3查埃克特关联图：查得：由参考文献】【122.0)(2.02=⋅=L LV F g u Y μρρφϕ 得：s m u F /91.2=6.0=Fu u取则s m U /75.191.26.0=⨯= 2.3.4计算塔径：m u V D S 7.071.075.114.33600250044≈=⨯⨯⨯==π塔径： 2.3.5泛点率校核：s m D V u S /81.17.014.3360025004422=⨯⨯⨯==π 62.091.281.1==F u u 则符合 2.3.6填料规格校核：15280025.07.0>==d D 符合 2.3.7液体喷淋密度校核：查得：由参考文献】【1由于d<75mm 则取)/(08.03h m m L W ⋅=得到：)/(72.1620908.023min h m m a L U t W ⋅=⨯=⋅= 又喷淋密度：72.1614.32<=⋅=Ω=D M L L U V π水 不合格显然喷淋密度小于最小喷淋密度，出现这样结果的原因是因为处理液体的浓度较低，且处理的气体流量较小，从而导致吸收液体的流量较小，使其喷淋密度小于最小喷淋密度。
2.4反推法核算：2.4.1液体流率：则取最小喷淋密度为其喷淋密度，加大吸收剂的用量。
则此时的吸收剂水的用量为：h m D L V /43.647.014.372.16472.16322'=⨯⨯=⨯=π则Kmol/h 5.3561899843.6''=⨯=⋅=水水M L L V ρ 2.4.2液体出塔浓度：61.379.986.3565.1)'(5.1'2*121min ==--⨯==X X Y Y G L G L 液气比：得到：0218.0*1=X2.4.3液相质量流量：h Kg M L W V /6417185.356''=⨯=⋅=水 074.0)('5.0'==LV V L W W X ρρ2.4.4查埃克特关联图：查得：由参考文献】【116.0)('2.02=⋅=L LV F g u Y μρρφϕ 得到：s m u F /49.2=由于d=0.7m 保持不变，则u=1.81m/s 不变2.4.5泛点率校核：73.049.281.1==F u u 则在0.5-0.85之间 合格 故选用D=700mm 的塔径合理3.填料高度的计算：3.1传质单元数的计算：134.061.3482.0'===L mG s 传质单元数：27.6)134.00002.00526.0866.0ln(134.011])1ln[(112221=+⨯-=+----=s mX Y mX Y s s N OG 3.2质量通量的计算：3.2.1液体质量通量：)/(7.6682.17.014.346417'''22h m Kg W W L L ⋅=⨯⨯=Ω=3.2.2气体质量通量：)/(07.78767.014.3453.3029'''22h m Kg W W V G ⋅=⨯⨯=Ω=3.3吸收系数的计算：代入：])''()''()''()(45.1exp[12.0205.021.075.0t L L L L t L t t L l c t w a W g a W a W a a ⋅⋅⋅⋅--=-σρρμσσ 查得：和参考文献由参考文献】【】【21其中32/209m m a t =cm dyn c /33=σh Kg cm N m N L /9421927.720727.011=⋅=⋅=--σ)/(618.3360010005.110005.133h m Kg s Pa L ⋅=⨯⨯=⋅⨯=--μ 解得：32/16.36m m a w =3.3.1气膜吸收系数：)/(1044.4)293314.81075.1209()213.11075.1065.0()065.020907.7876(237.0)()()''(237.0'2453157.0317.0KPa s m Kmol RTDa D a W k G t G G G G t G G ⋅⋅⨯=⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⋅=---ρμμ 3.3.2液膜吸收系数：)/(0056.0)99881.6189.3()9981081.118.36()18.3616.367.16682(0095.0)()()''(0095.0'231215322132KPa s m Kmol gD a W k LL L L L L w L L ⋅⋅=⨯⨯⨯⨯=⋅⋅⨯=---ρμρμμ 024.045.116.361044.4''1.141.1=⨯÷⨯=⋅⋅=-ϕW G G a k a k 则235.045.116.360056.0''4.04.0=⨯⨯=⋅⋅=ϕL G La k a k 又由于u<1.81m/s>0.5u F =1.24m/s 所以需要继续修正：14.14.1052.0024.0])5.049.281.1(5.91['])5.0(5.91[-=⨯-⨯+=⋅⋅-+=s a k u ua k G FG12.22.2258.0235.0])5.049.281.1(6.21['])5.0(6.21[-=⨯-⨯+=-+=s a k u ua k L FL 3.3.3气相总吸收系数：044.0258.0134.11052.011111=⨯+=+=aHk ak a K L G G3.4传质单元高度：40.07.014.332.1013600044.0250042=⨯⨯⨯⨯⨯=Ω⋅⋅=t G OG P a K V H m 3.5填料层高度：m N H h OG OG 5.227.640.0=⨯=⋅=3.6填料层设计高度：m h h 0.35.22.12.1'=⨯==4.压降的计算：1232-=m p φ查表得：已求出：u=1.81m/s X ’=0.074 代入一下关系式可求得：094.0005.1)998213.1(81.9123281.1)('2.022.02=⨯⨯⨯⨯=⋅=L L V F g u Y μρρφϕ根据埃克特关联图得： m Pa h P /81.9120'/⨯=∆得到：KPa Pa Pa 53.36.35310.32.1177==⨯=∆5.填料支撑装置的选择：填料支撑装置的作用是支撑操作时上方的填料和填料的持液质量。