填料塔设计详细计算过程
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酸盐增加。吸入高浓度二氧化硫,可引起支气管炎、肺炎,严重时可发生肺水肿 及呼吸中枢麻痹。 二氧化硫进入呼吸道后,因其易溶于水,故大部分被阻滞在上呼吸道,在湿 润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐,使刺激作用增强。上呼吸 道的平滑肌因有末梢神经感受器,遇刺激就会产生窄缩反应,使气管和支气管的 管腔缩小,气道阻力增加。上呼吸道对二氧化硫的这种阻留作用,在一定程度上 可减轻二氧化硫对肺部的刺激。 但进入血液的二氧化硫仍可通过血液循环抵达肺 部产生刺激作用。 二氧化硫进入血液可引起全身性毒作用,破坏酶的活性,影响糖及蛋白质 的代谢;对肝脏有一定损害。液态二氧化硫可使角膜蛋白质变性引起视力障碍。 二氧化硫与烟尘同时污染大气时,两者有协同作用。因烟尘中含有多种重金属及 其氧化物,能催化二氧化硫形成毒性更强的硫酸雾。因加剧其毒性作用。动物试 验证明,二氧化硫慢性中毒后,机体的免疫受到明显抑制。大量吸入可引起肺水 肿、喉水肿、声带痉挛而致窒息。 急性中毒:轻度中毒时,发生流泪、畏光、咳嗽,咽、喉灼痛等;严重中毒 可在数小时内发生肺水肿; 极高浓度吸入可引起反射性声门痉挛而致窒息。皮肤 或眼接触发生炎症或灼伤。 慢性影响:长期低浓度接触,可有头痛、头昏、乏力等全身症状以及慢性鼻 炎、咽喉炎、支气管炎、嗅觉及味觉减退等。少数工人有牙齿酸蚀症。 二氧化硫浓度为 10~15ppm 时, 呼吸道纤毛运动和粘膜的分泌功能均能受到 抑制。浓度达 20ppm 时,引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入浓度为 100ppm 8 小 时,支气管和肺部出现明显的刺激症状,使肺组织受损。浓度达 400ppm 时可使 人产生呼吸困难。 二氧化硫与飘尘一起被吸入,飘尘气溶胶微粒可把二氧化硫带 到肺部使毒性增加 3~4 倍。若飘尘表面吸附金属微粒,在其催化作用下,使二 氧化硫氧化为硫酸雾, 其刺激作用比二氧化硫增强约 1 倍。长期生活在大气污染 的环境中,由于二氧化硫和飘尘的联合作用,可促使肺泡纤维增生。如果增生范 围波及广泛,形成纤维性病变,发展下去可使纤维断裂形成肺气肿。二氧化硫可 以加强致癌物苯并(α)芘的致癌作用。据动物试验,在二氧化硫和苯并(α)
液体表面张力 σ L = 73dyn / cm = 92.71× 10 4 kg / h 2
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
第二章 SO2 净化技术和设备 一、SO2 的来源、性质及其危害
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
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过吸收去除其中的二氧化硫,湿法脱硫所用设备较简单,操作容易,脱硫效率较 高。但脱硫后烟气温度降低,于烟囱排烟扩散不利。由于使用不同的吸收剂可获 得不同的副产物而加以利用,因此湿法是全国研究最多的方法。 湿法脱硫效率较高,而且设备简单,操作运行方便,运行成本低,产生的副 产物如硫酸盐和压硫酸盐,可回收利用,作为工业原料。所以在本设计中选取湿 法脱硫。
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四、气体及液体的物性数据 1、气体的物性:气体粘度 uG = 0.0652kg / ( m ⋅ h )
气体扩散系数 DG = 0.0393m2 / s 气体密度 ρG = 1.383kg / m3
2、液体的物性:液体粘度 µL=3.6 kg /(m·h); 液体扩散系数 DL=5.3×10-6m2/s; 密度ρL=998.2 kg /m3;
操作弹 浮阀, 泡罩等具有 性 液气比 L/V 的 范围 大的操作弹性
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清洗的 方便性 对腐蚀 介质的 适应性 塔中持 液量 塔中换 热的可 能性 材料要 求 安装维 修 重量
清洗较方便 因结构复杂, 较难 用防腐蚀材料制 作, 但无溢流栅板 塔等可以 持液量大
清洗费时
易用防腐蚀材料制作
持液量小,尤其是高效丝网 填料有利于精密分离
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芘的联合作用下, 动物肺癌的发病率高于单个因子的发病率,在短期内即可诱发 肺部扁平细胞癌。 二氧化硫对植物的危害: 大气中含二氧化硫过高,对叶子的危害首先是对叶肉的海绵状软组织部分, 其次是对栅栏细胞部分。侵蚀开始时,叶子出现水浸透现象,特别是介于叶边和 叶脉之间的部分损害尤为严重。干燥后,受影响的叶面部分呈白色或乳白色。 如果二氧化硫的浓度为(0.3-0.5)× 10 −6 ,并持续几天后,就会对敏感性 植物产生慢性损害。 二氧化硫直接进入气孔,叶肉中的植物细胞使其转化为亚硫 酸盐,再转化成硫酸盐。当过量的二氧化硫存在时,植物细胞就不能尽快地把亚 硫酸盐转化成硫酸盐,并开始破坏细胞结构。菠菜,莴苣和其他叶状蔬菜对二氧 化硫最为敏感。棉花和苜蓿也都很敏感。松针也受其影响,不论叶尖或是整片针 叶都会变成褐色,并且很脆弱。 二氧化硫对建筑物及其它的危害: 大气中的二氧化硫及其生成的酸雾、 酸滴等, 能使金属表面产生严重的腐蚀, 使纺织品、纸品、皮革制品等腐蚀破损,使金属涂料变质,降低其保护效果。造 成金属腐蚀最为有害的污染物一般是二氧化硫, 已观察到城市大气中金属的腐蚀 率约是农村环境中腐蚀率的 1.5-5 倍。 温度尤其是相对湿度皆显著影响着腐蚀速 度。含硫物质或硫酸会侵蚀多种建筑材料,如石灰石、大理石、花岗岩、水泥砂 浆等,这些建筑材料先形成较易溶解的硫酸盐,然后被雨水冲刷掉。尼龙织物, 尤其是尼龙管道等, 其老化显然是由二氧化硫或硫酸气溶胶造成的。长期的酸雨 作用还将对土壤和水质产生不可估量的损失, 对生态环境会产生严重的影响。
填料 操作的关键结构
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力降低 填料支承 液体喷淋器 支承填料,并使气流分布均匀 使液体均匀地喷淋在填料上 防止气速过大, 在塔顶出塔的气 除雾器 体中带出大量液体 除雾效率高,压力降小 自由截面积大,应>=65%。强度大 喷洒均匀,防堵
五、工艺流程及工艺ຫໍສະໝຸດ 程图:气体从填料塔的下端由鼓风机 1 鼓入,吸收液由填料塔上端进入从塔底流 出,进行充分的接触、吸收。送入贮液槽 2 中加药、沉淀,然后被水泵打到进水 管, 循环进行吸收。 在进水管处装有转子流量计 4, 测量进液管中吸收液的流量。
三、吸收设备:板式塔与填料塔的比较
板式塔与填料塔的比较 塔型 项目 板式塔 Ф600 以下,安装 较困难 每块塔板的效率 填料塔 普通填料塔 Ф800 以下造价 一般较板式塔便宜,直径大 则昂贵 工业塔等板高度与板式塔 由于填料塔造价随体 积几乎正比的增大, 单位体积造价降低 备注
造价
大塔效率 差不多,但塔径增大效率下 分离效 较稳定, 率 比小塔效率有所 提高 生产能 力 压降 允许空塔速度较 高, 生产能力较大 压降较大 降,高效填料可以达到高的 分离效率,有利于塔高降低 允许空塔速度较高,生产能 力较小 压降小,尤其是丝网填料 操作弹性较小 填料塔采用鲍尔环等 操作弹性有了扩大 版式塔中,虽然 L 小, 液气比的适应范 围大 小的 L\V 时,分离效率差 仍能保持一定液层, 填料塔中喷淋密度太 小,就不能充分润湿
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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) 蒸汽压 338.32kPa(2538mmHg,21.11℃)易溶于水,在 338.32kPa 水中溶解度为 8.5% (25℃) ; 易容于甲醇和乙醇;容于硫酸、乙酸、氯仿和乙醚等。易液化(mp: -10℃) 。 (2)化学性质: 二氧化硫是一种酸性氧化物,它极易溶于水,其水溶液呈酸性,为亚硫酸水 溶液。实际上,二氧化硫水溶液中成分为 SO2·7H2O,仅含有微量的亚硫酸,但 是亚硫酸盐含有亚硫酸根离子。所谓的亚硫酸水溶液能被空气逐渐氧化成硫酸, 其浓度越低氧化越快,而且一经加热就会有自行氧化。 二氧化硫在完全燃烧干燥时几乎不与氧气发生反应, 当在有初生态氧的燃烧 环境下, 或者对二氧化硫与氧气的混合物进行放电, 则有氧化反应发生。 氧化性: SO2+2H2S=3S+2H2O ;还原性:能被 Cl2、Br2、I2、Fe3+、KMnO4、HNO3 等强氧化剂氧 化成高价态硫元素。 SO2+X2+2H2O=H2SO4+2HX 3 、二氧化硫的危害 二氧化硫对人体及动物健康的危害: 主要是对眼角膜和上呼吸道粘膜的强烈刺激作用。 其浓度与反应关系如下: 0.4 毫克/立方米时无不良反应;0.7 毫克/立方米时,普遍感到上呼吸道及眼睛 的刺激;2.6 毫克/立方米时,短时间作用即可反射性的引起器官、支气管平滑 肌收缩, 使呼吸道阻力增加。 一般认为空气中二氧化硫浓度达 1.5 毫克/立方米, 对人体健康即为有危害,长期接触主要引起鼻、咽、支气管,嗅觉障碍和尿中硫
二、净化技术
当前应用的脱硫方法,大致可分为两类,即干法脱硫和湿法脱硫。 干法脱硫:该法是用粉状、粒状吸收剂,吸附剂或催化剂去除废气中的二氧 化硫。干法的最大优点是治理中无废水、废酸排出,减少了二次污染;缺点是脱 硫效率低,设备庞大,操作要求高。 湿法脱硫: 该法是采用液体吸收剂如水或碱溶液洗涤含二氧化硫的烟气, 通