传质分离技术课程设计

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1、兰州文理学院大学生专业课课程设计题目：关于用清水为吸收剂吸收焙烧塔中二氧化硫的吸收塔的设计作者：麻啊龙指导老师：张兴辉化工学院11127354621号应用化工技术专业12级三年制6班2013年12月10日《传质与分离技术》课程设计一、设计任务1.1设计题目：水吸收SO2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。混合气体的处理量m3/h2000混合气体中SO2含量（体积分数）10%SO2的回收率97%吸收剂的用量与最小用量之比1.31.2

2、操作条件：（1）操作压力：常压（2）操作温度：25℃1.3设计内容：（1）吸收塔物料衡算；（2）吸收塔的工艺尺寸（塔高、塔径）计算；（3）有关辅助设备的选择；（4）绘制吸收塔设计图或者吸收过程工艺图。二、设计方案2.1方案的确定：SO2是最常见的硫氧化物。无色气体，且易溶于水。第7页大气主要污染物之一。在许多工业过程中也会产生二氧化硫。由于煤和石油通常都含有硫化合物，因此燃烧时会生成二氧化硫。当二氧化硫溶于水中，会形成亚硫酸（酸雨的主要成分）。比较SO2的物理性质和化学性质，选择用清水作为吸收剂用逆流吸收法吸收SO2。2

3、.2填料类型的选择：SO2溶于水会生成具有腐蚀性的亚硫酸，所以应该选择具有防腐蚀性的材料制作的填料，在本任务中，填料我们选择用塑料做的鲍尔环，采用乱堆的填料堆放方式。2.3设计步骤(1)吸收他的物料衡算；(2)吸收塔的工艺尺寸（塔高、塔径）计算；(3)有关辅助设备的选择；(4)绘制吸收塔设计图或者吸收过程工艺图。三、工艺计算3.1基础性数据3.1.1液相物性参数物性参数密度粘度表面张力扩散系数分子量H2O998.2kg/m30.0008937×106Pa·s932731kg/h26.206×10-6m2/h183.1.2

4、气相的物性参数混合气中的惰性气体为空气，相对分子量为M=29，易容组分为SO2，所以，混合气体的相对平均分子质量为：在常温常压下，可计算出混合气体的平均密度，由公式：第7页可得：所以，气相的物性参数如下表物性参数密度粘度表面张力扩散系数分子量混合气体1.33kg/m31.88×10-5Pa·s932731kg/h20.051m2/h32.53.1.3平衡时的数据相平衡常数m0.031恒力系数E40.76溶解度系数H0.01343.1.4物料衡算（1）进塔混合气体各组分的量：由公式可计算出在标准状况下的总体积V，既有：混合

5、气体总量：混合气体中SO2的含量：混合气体中惰性气体的含量：（2）混合气体进出塔的摩尔组成：（3）混合气体进出塔的摩尔比组成：（4）吸收剂的用量：第7页在低浓度吸收时，吸收剂通常为最少吸收剂的（1.1～2.0）倍，在本任务中，取校正系数为1.3，则有要计算出吸收剂的用量，首先要计算出吸收剂的最小用量，在低浓度计算时，可以先计算出最小液气比，既：所以本任务中吸收剂清水的用量为.(5)塔底吸收液的浓度组成：吸收液的浓度可由全塔物料衡算式求出；（6）操作线方程：在吸收过程中，假设没有物料损失，则可得到物料衡算方程：将上式改写成

6、：；由前面计算，我们可得：所以，操作线方程为：；3.2填料塔尺寸的计算第7页3.2.1塔径的计算：（1）塔径的计算公式：；其中，Vs为操作条件下混合气体的体积流量，u为空塔气速，适宜的空塔气速u为泛点气速的倍，既；（2）泛点气速的求取：填料塔液泛速度的求取一般借助于埃克特的通用关联图（见教参）。在此关联图中是以为横坐标，以为纵坐标，所以，只要计算出本操作条件下泛点气速在埃克特的通用关联图中的横、纵坐标，就可以查出该条件下的泛点气速，在本任务中，由已知，可求出横坐标，即；在该横坐标下，由埃克特的通用关联图查出在本操作条件下

7、的纵坐标约为0.024，即,（已知，),所以求得该操作条件下的横纵坐标为，算出泛点气速。（3）塔径的计算：由前面的计算可知：Vs=0.56m3第7页/s，取校正系数为0.65，则空塔气速，所以，塔径1.032m，由压力容器标准圆整D=1.1m.即取填料塔的塔径为1.1m.将塔径数值D带入计算公式，得u=0.584m/s，u在适宜速率范围内，所以，确定吸收塔塔径为1.1m。3.2.2塔高的计算填料塔的高度是总传质单元高度与总传质单元数之积，即：；其中：；（已知：）；.所以塔高为：.根据经验，得，圆整后，取塔高为7.3m.四

8、、有关辅助设备的选择4.1填料支撑装置第7页本任务中，我们选择了用塑料制的鲍尔环作填料塔的填料，采用乱堆的方式堆放，考虑到气液接触后会生成具有腐蚀性的酸，所以，选择用瓷质的升气管式填料支撑装置。4.2液体分布装置为了使气液相充分接触，在吸收塔内还要安装液体分布装置，本任务中，我们选择盘式分布器，因为它的自由截面积较大