SO2填料吸收塔課程設計
專業班級：化工0803班
姓名：***
學號：******
指導老師：*****
目錄
一·目的和要求
二·設計任務
三·設計方案
1.吸收劑的選擇
2.塔內氣液流向的選擇
3.吸收系統工藝流程（工藝流程圖及說明）
4.填料的選擇
四·工藝計算
1.物料衡算，吸收劑用量，塔底吸收液濃度
2.塔徑計算
3.填料層高度計算
4.填料層壓降計算
5.填料吸收塔的主要附屬構件簡要設計
6.動力消耗的計算與運輸機械的選擇（對吸收劑）五·設備零部件管口的設計計算及選型
六·填料塔工藝數據表
填料塔結構數據表
物性數據表
七·對本設計的討論
八·主要符號說明
九·參考文獻
一·目的和要求
1．進行查閱專業資料、篩選整理數據及化工設計的基本訓練；
2．進行過程計算及主要設備的工藝設計計算，獨立完成吸收單元的設計；用簡潔的文字和圖表清晰地表達自己的設計思想和計算結果；
3.建立和培養工程技術觀點；
4.初步具備從事化工工程設計的能力,掌握化工設計的基本程式和方法。
5.獨立完成課程設計任務。
二·設計任務
1.題目：SO2填料吸收塔
2 生產能力：SO2爐氣的處理能力為1500 m3/h（1atm,30℃時的體積）
3 爐氣組成：原料氣中含SO2為9%（v）,其餘為空氣
4 操作條件：
P=1atm(絕壓）
t=30 ℃
5 操作方式：連續操作
6 爐氣中SO2的回收率為95％
三·設計方案
1.吸收劑的選擇
用水做吸收劑。
水對SO2有較大的溶解度，有較好的化學穩定性，有較低的粘度，廉價、易得、無毒、不易燃燒
2.塔內氣液流向的選擇
在填料塔中，SO2從填料塔塔底進入，清水從塔頂由液體噴淋裝置均勻淋下。
3.吸收系統工藝流程（工藝流程圖及說明）
二氧化硫爐氣經由風機從塔底鼓入填料塔中，與由離心泵送至塔頂的清水逆流接觸，在填料的作用下進行吸收。
經吸收後的尾氣由塔頂排除，吸收了SO2的廢水由填料塔的下端流出。
4.填料的選擇
可選擇（直徑）25mm塑膠鮑爾環填料(亂堆)。
特性數據如下：
比表面積α:209 m2/m3
空隙率 ε：0.90 m3/m3 填料因數 φ：170 1
-m
四·工藝計算
1.物料衡算，吸收劑用量，塔底吸收液濃度
30C ，二氧化硫溶於水的亨利係數MPa E 85.4=
對稀溶液，有S
S
M H E ρ≈
)3/(4548.1118
85.41000s
m MPa kmol EM H S
*=⨯=
=
∴ρ
相平衡常數776.847013
.105.84==
=
P
E m
進塔氣相二氧化硫含量：9.00y 1=
出塔氣相二氧化硫含量：045.000.9510.09y 2=-⨯
=）（ 用清水吸收，進塔液相二氧化硫含量：0x 2= 二氧化硫爐氣流量：)/k (182.360303
14.38.3
10115001500h mol RT P G =⨯⨯=⨯= 最小液氣比：837
.4450776.84709.0045.009.00x y y y x x y y min )(2
1212e 121=--=--=--=m
G L
取實際液氣比為最小液氣比的1.5倍，則可得吸收劑用量為：
)/(2424.41155.1182.360837.445h kmol L =⨯⨯=
3102532.12424
.4115)
0045.009.0(3182.60)y (x x 2121-⨯=-⨯=-+
=y L G 2.塔徑計算
爐氣的平均摩爾品質為：
)/(5.132291.90649.00kmol kg M =⨯+⨯=
混合氣體的密度 329281303
31485
.1323101m kg RT M P V /...=⨯⨯==ρ 氣相品質流量：
h
kg v W /..21939292811500=⨯=
液相品質流量：
h kg W L /363.74074182424.4115=⨯=
734.311000
928.21.2193963.3740745
.05.0==)()(L V V L W W ρρ 從“填料塔泛點和壓降的通用關聯圖”的橫坐標1.3734處引垂直線與亂堆填料泛點線相交，由此交點的縱坐標讀得
0140202..=⋅L
F
L
V
g u μρρφϕ
30℃水的粘度s Pa L
⋅=⨯=-m 8.01084μ，對於水1=ϕ
25mm 的瓷質鮑爾環，填料因數φ=170
s m u L
V L F
/.......083.808
02928111701000
8190140g
01402
02
0=⨯⨯⨯⨯⨯=
=
μφϕρρ
設計氣速取泛點氣速的70%，則設計氣速 s /m 658.508083.0.70u =⨯= 氣體的體積流量s W V V V /3m 167.40928
.213600.2
19393600s =⨯==
ρ
所需塔徑684.90658
.50167
.404u 4=⨯⨯==
ππS V D m 圓整D=1m
泛點率校核：
306.501
167
.4044u 2
2
=⨯⨯==ππD V S
%%%.70.665100083
.8053060≈=⨯=F
u u 填料規格校核：
84025
1000
>==d D
故填料塔直徑選用m D 1=合理。
3.填料層高度計算
對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取純水的物性數據。
混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度。
30℃時，空氣和水的物性常數如下：
空氣：
s
107.41D 1081255/.m s Pa G G --⨯=⋅⨯=散系数：二氧化硫在空气中的扩
粘度：μ
水：
s
m m
a v s Pa m kg L
L L /././293
431022D N 1070KP 2193P 1081000---⨯=⨯==⋅⨯==：：：：：系数二氧化硫在水中的扩散表面张力饱和蒸汽压
粘度密度σ
μρ
傳質單元數OG N 計算：
傳質單元數⎰-=12y y y y d N e
y OG ，將相平衡關係與操作線方程式2
2y y x x G
L
+-=)(代入上式然後直接積分。
積分結果可整理為
]1mx )11[(l 111
2221A mx Y Y A n A
N OG +--⋅--=
，式中L G A m 1=稱為解吸因數。
3598.6]424
.24115182
.360776.847045
.009.00)424
.24115182
.360776.8471[(l 424
.24115182
.360776.84711
=⨯+
⋅
⨯-
⨯-
=
∴n N OG
傳質單元高度OG H 計算：
關於填料的潤濕表面，恩田等人提出如下關聯式，
}.)(.)(.)(.)(.exp{20205022107504511a L L G g L a L G L a L G c a w a σρρμσσ⋅-⋅⋅⋅⋅--=
查表得，聚乙烯臨界表面張力N/m 10333-c ⨯=σ。
填料的比表面積32/m m 209a =，表面張力m /N 10703-⨯=σ。
液體通過空塔截面的品質流速)/(S m kg D G L ⋅=⨯⨯=
22
984.1263600
4
63
.374074π。