设计任务书一、设计任务：设计一台SO
气体填料吸收塔
2
二、设计条件：
气体冷却到30℃，用20℃清水洗涤出去SO
2
气体流量：2575m3/h空气和SO
混合气
2
摩尔分率：0.06
混合气中SO
2
吸收率：94%
SO
2
操作方式：连续操作
操作温度：20℃
操作压力：101.33kPa
三、设计内容
1.根据设计任务和工艺要求，确定设计方案；
2.根据设计任务和工艺要求，合理选择填料；
3.确定塔径、填料层高度等工艺尺寸；
4.计算填料层压降；
5.填料塔附属高度及其附件。
四、设计基础数据：参考教材及参考资料。
五、设计成果：
1.设计说明书一份；
2.填料吸收塔主体设备图；
3.填料吸收塔工艺流程图。
注：
吸收塔常规操作，液气比很大，吸收温度不变，近似为清水温度
目录
1、概述 (3)
1.1吸收的定义 (3)
1.2吸收的目的 (4)
1.3填料吸收塔简介 (4)
2、设计方案简介 (4)
2.1吸收剂的选择 (3)
2.2吸收流程的选择 (4)
2.2.1气体吸收过程分类 (4)
2.2.2吸收装置的流程 (4)
2.3填料的类型和选择 (5)
2.4设计步骤 (6)
3、工艺计算 (6)
3.1基础物性数据 (6)
3.1.1液相物性数据 (6)
3.1.2气相物性数据 (6)
3.1.3气液相平衡数据 (7)
3.1.4物料衡算 (7)
3.2填料塔的工艺尺寸的计算 (8)
3.2.1塔径的计算 (8)
3.2.2填料层高度计算 (11)
3.2.3填料层压降计算 (14)
4、辅助设备的计算及选型 (15)
4.1除雾沫器 (15)
4.2液体分布器简要设计 (15)
4.3液体再分布器----升气管式液体再分布器 (17)
4.4填料支撑装置 (17)
4.5填料压紧装置 (17)
4.6气体和液体的进出口装置 (17)
5、设计结果汇总 (19)
6、主要符号说明 (20)
7、设计评述 (21)
8、参考文献 (22)
1、概述
1.1吸收的定义
吸收是分离气体混合物的单元操作，其分离原理是利用气体混合物中各组分在液体溶剂中溶解度的差异来实现不同气体的分离。一个完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。气体吸收过程是利用气体混合物中，各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异，在气液两相接触时发生传质，实现气液混合物的分离。
1.2吸收的目的
在化工生产过程中，原料气的净化，气体产品的精制，治理有害气体，保护环境等方面都广泛应用到气体吸收过程。本次化工原理课程设计的目的是根据设计要求采用填料吸收塔的方法处理含有二氧化硫的混合物，使其达到排放标准，采用填料吸收塔吸收操作是因为填料可以提供巨大的气液传质面积而且填料表面具有良好的湍流状况，从而使吸收易于进行，填料塔有通量大，阻力小，压降低，操作弹性大，塔内持液量小，耐腐蚀，结构简单，分离效率高等优点，从而使吸收操作过程节省大量人力和物力。
在设计中,以水吸收混合气中的二氧化硫，在给定的操作条件下对填料吸收塔进行物料衡算。本次设计包括设计方案的选取、主要设备的工艺设计计算―物料衡算、设备的结构设计和工艺尺寸的设计计算、工艺流程图、主要设备的工艺条件图等内容。
1.3填料吸收塔简介
在化学工业中，吸收操作广泛应用于石油炼制，石油化工中分离气体混合物，原料气的精制及从废气回收有用组分或去除有害组分等。吸收操作中以填料吸收塔生产能力大，分离效率高，压力降小，操作弹性大和持液量小等优点而被广泛应用。
2、设计方案简介
2.1吸收剂的选择
吸收操作的好坏在很大程度上取决于吸收剂的性质。选择吸收剂时在，主要考虑以下几点：
(1) 溶解度大吸收剂对溶质组分的溶解度越大，则传质推动力越大，吸收速率越快，且吸收剂的耗用量越少，操作费用较低。
(2) 选择性好吸收剂应对溶质组分有较大的溶解度，而对混合气体中的其它组分溶解度甚微，否则不能实现有效的分离。
(3) 挥发性好在吸收过程中，吸收尾气往往为吸收剂蒸汽所饱和。故在操作温度下，吸收剂的蒸汽压要低，以减少吸收剂的损失量。
(4) 粘度低吸收剂在操作温度下的粘度越低，其在塔内的流动阻力越小，扩散系数越大，这有助于传质速率的提高。
(5)易再生当富液不作为产品时，吸收剂要易再生，以降低操作费用。要求溶解度对温度的变化比较敏感，即不仅在低温下溶解度要大，平衡分压要小；而且随着温度升高，溶解度应迅速下降，平衡分压应迅速上升，则被吸收的气体解吸，吸收剂再生方便。
(6) 其它所选用的吸收剂应尽可能无毒性、无腐蚀性、不易燃易爆、不发泡、冰点低、价廉易得，且化学性质稳定、经济安全。
在实际生产中满足所有要求的吸收剂是不存在的。应从满足工艺要求出发，对可供选择的吸收剂做全面的评价，作出科学、经济、合理的选择。
综上所述，考虑吸收剂的选用标准，在二氧化硫的吸收过程中，采用清水为吸收剂。
2.2 吸收流程的选择
2.2.1 气体吸收过程分类
气体吸收过程通常按以下方法分类。
(1) 单组分吸收与多组分吸收: 吸收过程按被吸收组分数目的不同，可分为单组分吸收和多组分吸收。若混合气体中只有一个组分进入液相，其余组分不溶（或微溶）于吸收剂，这种吸收过程称为单组分吸收。反之，若在吸收过程中，混合气中进入液相的气体溶质不止一个，这样的吸收称为多组分吸收。
(2) 物理吸收与化学吸收: 在吸收过程中，如果溶质与溶剂之间不发生显着的化学反应，可以把吸收过程看成是气体溶质单纯地溶解于液相溶剂的物理过程，则称为物理吸收。相反，如果在吸收过程中气体溶质与溶剂(或其中的活泼组分)发生显着的化学反应，则称为化学吸收。
(3) 低浓度吸收与高浓度吸收: 在吸收过程中，若溶质在气液两相中的摩尔分率均较低（通常不超过0.1），这种吸收称为低浓度吸收；反之，则称为高浓度吸收。对于低浓度
吸收过程，由于气相中溶质浓度较低，传递到液相中的溶质量相对于气、液相流率也较小，因此流经吸收塔的气、液相流率均可视为常数。
(4) 等温吸收与非等温吸收: 气体溶质溶解于液体时，常由于溶解热或化学反应热，而产生热效应，热效应使液相的温度逐渐升高，这种吸收称为非等温吸收。若吸收过程的热效应很小，或虽然热效应较大，但吸收设备的散热效果很好，能及时移出吸收过程所产生的热量，此时液相的温度变化并不显着，这种吸收称为等温吸收。
吸收装置的流程主要有以下几种。
（1）逆流操作气相自塔底进入塔顶排出，液相自塔顶进入塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是，传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多采用逆流操作。
（2）并流操作气液两相均从塔顶流向塔底，此即并流操作。并流操作的特点是，系统不受液流限制，可提高操作气速，以提高生产能力。并流操作通常用于以下情况：当吸收过程的平衡曲线较平坦时，流向对推动力影响不大；易溶气体的吸收或处理的气体不需要吸收很完全；吸收剂用量特别大，逆流操作易引起液泛。
（3）吸收剂部分再循环操作在逆流操作系统中，用泵将吸收塔排出液体的一部分冷却后与补充的新鲜吸收剂一同送回塔内，即为部分再循环操作。通常用于以下情况：当吸收剂用量较小，为提高塔的液体喷淋密度；对于非等温吸收过程，为控制塔内的温升，需取出一部分热量。该流程特别适宜于相平衡常数m值很小的情况，通过吸收液的部分再循环，提高吸收剂的使用效率。应予指出，吸收剂部分再循环操作较逆流操作的平均推动力要低，且需要设置循环泵，操作费用增加。
（4）多塔串联操作若设计的填料层高度过大，或由于所处理物料等原因需要经常清理调料，为便于维修，可把填料层分装在几个串联的塔内，每个吸收塔通过的吸收剂和气体量都相等，即为多塔串联操作。此种操作因塔内需要留较大空间，输液、喷淋、支承板等辅助装置增加，使设备投资加大。
（5）串联—并联混合操作 若吸收过程处理的液量很大，如果用通常的流程，则液体
在塔内的喷淋密度过大，操作气速势必很小（否则易引起塔的液泛），塔的生产能力很低。
实际生产中可采用气相作串联、液相作并联的混合流程。
用水吸收二氧化硫属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。
因用水作为吸收剂，且二氧化硫不作为产品，故采用纯溶剂。
2.3填料的类型与选择
填料是填料塔中气液接触的基本构件，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要元
素，因此，填料的选择是填料塔设计的重要环节。工业填料按形状和结构分为颗粒填料和
规整填料：
（1）颗粒填料一般为湿法乱堆或干法乱的散装填料。主要有以下类型：拉西环填料，
鲍尔环填料，阶梯环填料等环形填料；弧鞍形填料，环矩鞍填料等鞍形填料等。
（2）规整填料以一定的几何形状，整齐堆砌，工业用多为波纹填料，其优点是结构紧
凑、传质效率高、处理量大，但不易处理粘度大或有悬浮物的物料，且造价高。
对于水吸收SO 2的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在
塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了
一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体
通过填料层的阻力。
填料尺寸直接影响塔底操作和设备投资。实践证明，塔径（D ）与填料外径（d ）之比
值有一个下限值，若径比低于此下限值时，塔壁附近的填料空隙率大而不均匀，气流易短
路及液体壁流等现象剧增。
一般推荐:D ≤300时，选25mm 的填料；300900mm D mm ≤≤时，
选25—38mm 的填料。900D mm ≥时，选用5070mm -的填料。但一般大塔中常用50mm 的填料，但通量的提高不
能补偿成本的降低。
2.4设计步骤
本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计
（一）吸收塔的物料衡算；
（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度及压降；
（三）辅助设备的选型；
（四）绘制有关吸收操作图纸。
3、工艺计算
3.1基础物性数据
3.1.1 液相物性数据
对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：
密度为ρ
L
=998.2 kg/m3
粘度为μ
L
=0.001 Pa·s=3.6kg/(m·h)
表面张力为σ
L
=72.6 dyn/cm=940896 kg/h2
SO
2在水中的扩散系数为 D
L
=1.47×10-5m2/s=5.29×10-6m2/h
（依Wilke-Chang
0.5
18r
0.6
()
1.85910
M T
D
V
φ
μ
-
=?计算，查《化学工程基础》）
3.1.2 气相物性数据
设进塔混合气体温度为30℃，
混合气体的平均摩尔质量为
M Vm =Σy i M i =0.06×64.06+0.94×29=31.104g/mol
混合气体的平均密度为
ρVm =PM/RT=101.33×31.104/（8.314×303.15）=1.2505kg/ m 3
混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为
μV =1.81 ×10-5Pa?s=0.065kg/(m?h)
查手册得SO 2在空气中的扩散系数为
D V =0.018cm 2/s=0.039 m 2/h （依 1.7500
0()P T D D P T 计算，其中273K 时，1.013×10-5Pa 时SO 2在空气中的扩散系数为1.22×10-5m 2/s ，查《化学工程基础》）
3.1.3 气液相平衡数据
由手册查得，常压下20℃时SO 2在水中的亨利系数为
E=3.55 ×103 kPa
溶解度系数为
H=ρ/EM=998.2/（3.55×103×18.02）=0.0156kmol/（k·Pam 3
）
相平衡常数为
m=E/P=3.55×103/101.33=35.03
3.1.4 物料衡算
（1）进塔混合气中各组分的量
近似取塔平均操作压强为101.33kPa ，故：
混合气量＝ ＝103.584.2213015.27315.2732575??
? ??+kmol ／h 混合气SO 2中量＝103.58×0.06＝6.215kmol ／h ＝6.215×64.06=398.12kg ／h
混合气中空气量＝103.58-6.215＝97.37kmol ／h ＝97.37×29＝2823.73kg ／h
(2) 混合气进出塔的摩尔组成
（3）混合气进出塔摩尔比组成
进塔气相摩尔比为
064.006
.0106.01111=-=-=y y Y 出塔气相摩尔比为
（4）出塔混合气量
出塔混合气量=97.37+6.215×0.06=97.7429kmol/h
=2823.73+398.12×0.06=2847.62kg/h
（5）吸收剂（水）的用量L
该吸收过程属低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算
对于纯溶剂吸收过程，进塔液相组成为X
=0
2
取操作液气比为
?
=
4=
L kmol/h
2.81
4168.41
97.37
(6)塔底吸收液组成X
1
3.2填料塔的工艺尺寸的计算
3.2.1塔径的计算
采用Eckert通用关联图计算泛点气速。
气相质量流量为W
=2575×1.2505=3220 kg/h
V
液相质量流量可近似按纯水的流量计算，即
=4168.41×18.02=75114.75kg/h
W
L
其中：
=998.2kg/m3
ρ
L
ρ
=1.2505 kg/m3
V
g = 9.81 m/s2= 1.27×108 m/h2
= 3220 kg/h
W
V
W
= 75114.75 kg/h
L
=0.00100 Pa·s
μ
L
（1）采用Ecekert通用关联图法计算泛点气速u
F。
通用填料塔泛点和压降的通用关联图如下：
图3-1 填料塔泛点和压降的通用关联图
图3-1中 u 0——空塔气速，m /s ；
φ——湿填料因子，简称填料因子，1 /m ；
ψ——水的密度和液体的密度之比；
g ——重力加速度，m /s 2；
ρV 、ρL ——分别为气体和液体的密度，kg /m 3；
w V 、w L ——分别为气体和液体的质量流量，kg /s 。
此图适用于乱堆的颗粒形填料，如拉西环、弧鞍形填料、矩鞍形填料、鲍尔环等，其
上还绘制了整砌拉西环和弦栅填料两种规整填料的泛点曲线。对于其他填料，尚无可靠的
填料因子数据。
Eckert 通用关联图的横坐标为
8257.02.9982505.1322075.751145.050=??? ??=???
? ??.L V V L W W ρρ 查图3-1查得纵坐标值为
027.02.02
=???
? ??L L v F g u μρρφ 表3-1 散装填料泛点填料因子平均值
查表3-1得：
1152.10.12505.111702.99881.9027.0026.02
.02.0=?????==u u L V F L F g ψρφρm/s （2）操作气速
由以下公式计算塔径：
D =对于散装填料，其泛点率的经验值为u /u F =0.5~0.85
取 u =0. 7u F =0.7×1.1152=0.7807m/s
（3）塔径 由08.17807
.014.33600/257544=??==u V D S πm 圆整塔径，取D =l.1m 。
（4）泛点率校核：
753.01
.136********=???=πu m/s %52.67%1001152
.1753.0=?=F u u (在允许范围内) （5）填料规格校核：
95.2838
1100==d D >8 （6）液体喷淋密度校核：
取最小润湿速率为
（L w ）min=0.08 m 3/m·h
查填料手册得
塑料阶梯环比表面积at=132.5m 2/m 3
Umin=（Lw ）mina t=0.08×132.5=10.6m 3/ m 2·h
22.791
.1785.02.998/75.751142=?=U m 3/m 2h>U min 经以上校核可知，填料塔直径选用D =1100mm 合理。
3.2.2填料层高度计算
(1)传质单元数N OG
解吸因数为：
气相总传质单元数为：
（2）传质单元高度的计算
气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算
表3-2 常见材质的临界表面张力值
查表3-2得 C σ= 33 dyn/cm = 427680 kg/h 2
液体质量通量为:
气膜吸收系数由下式计算：
气体质量通量为:
气体质量通量:
液膜吸收系数由下式计算:
表3-3 常见填料塔的形状系数
本设计填料类型为开孔环，查表3-3得 Ψ=1.45,则
又因
u/u F =67.52﹪＞50﹪
需要按下式进行校正，即
可得：
则
由
（3）填料层高度的计算
由m N H Z OG OG 07.5427.7682.0=?==
根据设计经验，填料层的设计高度一般为
Z ′＝(1.2~1.5)Z ，取25%富余量
式中 Z ′——设计时的填料高度，m ；
Z ——工艺计算得到的填料层高度，m 。
得:
'Z = 1.25×5.07= 6.4m
设计取填料层高度为
表3-4 散装填料分段高度推荐值
对于阶梯环填料， 8~15m h D
=，查表3-4得 max 6h m ≤ 取 8h D
= ，则h=8×1100=8800 mm
6400mm<8800mm
故需分为两段，第一段高为3.2m ，第二段高为3.2m 。
3.2.3填料层压降计算
采用Eckert 通用关联图计算填料层压降。
横坐标为: 8257.05
.0=???
? ??L V V L w w ρρ
表3-5 散装填料压降填料因子平均值
查3-5表得，Φp =116 m-1
纵坐标为:
查图3-1Eckert通用关联图得: △P/Z = 186Pa/m 填料层压降为: △P=186×6.4=1190.4Pa
4、辅助设备的计算及选型
4.1除雾沫器
穿过填料层的气体有时会夹带液体和雾滴，因此需在塔顶气体排出口前设置除沫器，
以尽量除去气体中被夹带的液体雾沫，常用的型式有填料除雾器、折流板式除雾器、丝网
溶于水中易于产生泡沫为了防止泡沫随出气管排出，影响吸收效率，采
除雾器这几类，SO
2
用除沫装置，根据除沫装置类型的使用范围，该填料塔选取丝网除沫器。
丝网除雾沫器：一般取丝网厚度H=100~150 mm，气体通过除沫器的压降约为120~250pa。
4.2液体分布器简要设计
（1）液体分布器的选型
该吸收塔液相负荷较大，而气相负荷相对较低，故选用槽式液体分布器。
（2）分布点密度计算
表4-1 Eckert的散装填料塔分布点密度推荐值
水吸收低浓度SO2填料吸收塔设计 第一部分设计任务、依据和要求 一、设计任务及操作条件 1、混合气体（空气中含SO 2 气体的混合气体）处理量为90 kmol/h 2、混合气体组成：SO 2 含量为7.6%（摩尔百分比），空气为：92.4%（mol/%） 3、要求出塔净化气含SO 2为：0.145%（mol/%），H 2 O为：1.172 kmol/h 4、吸收剂为水，不含SO 2 5、常压，气体入塔温度为25°C，水入塔温度为20°C。 二、设计内容 1、设计方案的确定 2、填料吸收塔的塔径、填料层高度及填料层压强的计算。 3、填料塔附属结构的选型与设计。 4、填料塔工艺条件图。 三、H2O- SO2 在常压20 °C下的平衡数据
四、 气体与液体的物理性质数据 气体的物理性质： 气体粘度()0.0652/G u kg m h =? 气体扩散系数20.0393/G D m s = 气体密度31.383/G kg m ρ= 液体的物理性质：液体粘度 3.6/()L u kg m h =? 液体扩散系数625.310/L D m s -=? 液体密度 3998.2/L kg m ρ= 液体表面张力 4273/92.7110/L dyn cm kg h σ==? 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
第二部分 SO2净化技术和设备 一、SO2的来源、性质及其危害： 1、二氧化硫的来源 二氧化硫的来源很广泛，几乎所有企业都要产生二氧化硫，最主要途径是含硫化石燃料的燃烧。大约一吨煤中含有5-50kg硫，一吨石油中含有5-30kg硫。这些燃料经燃烧都产生并排放出二氧化硫，占所有排放总量的96%. 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）
《化工原理课程设计》报告 设计任务书 （一）设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的SO2，混合 气体的处理为2500m3/h,其中SO2（体积分数）8﹪。要求塔 板排放气体中含SO2低于0.4％，采用清水进行吸收。（二）操作条件 常压，20℃ （三）填料类型 选用塑料鲍尔环、陶瓷拉西环填料规格自选 （四）设计内容 1、吸收塔的物料衡算 2、吸收塔的工艺尺寸计算 3、填料层压降的计算 4、吸收塔接管尺寸的计算 5、绘制吸收塔的结构图
6、对设计过程的评述和有关问题的讨论 7、参考文献 8、附表 目录 一、概述 (4) 二、计算过程 (4) 1. 操作条件的确定 (4) 1.1吸收剂的选择 (4) 1.2装置流程的确定 (4) 1.3填料的类型与选择 (4) 1.4操作温度与压力的确定 (4) 2. 有关的工艺计算 (5) 2.1基础物性数据 (5) 2.2物料衡算 (6) 2.3填料塔的工艺尺寸的计算 (6) 2.4填料层降压计算 (11) 2.5吸收塔接管尺寸的计算 (12) 2.6附属设备……………………………………………… ..12 三、评价 (13) 四、参考文献 (13) 五、附表 (14)
一、概述 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用 耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小，有腐蚀性的物 料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料 顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气 液两相组成沿塔高连续变化，所以填料塔属连续接触式的气液 传质设备。 二、设计方案的确定 (一) 操作条件的确定 1．1吸收剂的选择 因为用水作吸收剂，同时SO2不作为产品，故采用纯溶剂。 1．2装置流程的确定 用水吸收SO2属于中等溶解度的吸收过程，故为提高传 质效率，选择用逆流吸收流程。 1．3填料的类型与选择 用不吸收SO2的过程，操作温度低，但操作压力高，因 为工业上通常选用塑料散堆填料，在塑料散堆填料中，塑
吉林化工学院 化工原理课程设计 题目处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 教学院 专业班级 学生姓名 学生学号 指导教师 2011 年 12 月 5 日
课程设计任务书 1、设计题目：处理量为2550~3200m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 。 矿石焙烧炉送出的气体冷却到20℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤洗涤除去其中的SO 2入塔的炉气流量为3100m3/h，其中进塔SO2的摩尔分率为0.05，要求SO2的吸收率为95％。吸收塔为常压操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度。吸收剂的用量为最小用量的1.5倍。 2、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度t=20℃ （3）选用填料类型及规格自选。 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，撰写设计说明书。 处理量为3100m3/h水吸收二氧化硫过程填料吸收塔的设计 化工原理教学与实验中心 2011年11月
目录 摘要.................................................................................................................................IV 第一章绪论. (1) 1.1 吸收技术概况 (1) 1.2 吸收设备发展 (1) 1.3 吸收在工业生产中的应用 (3) 第二章吸收塔的设计方案 (4) 2.1 吸收剂的选择 (4) 2.2 吸收流程选择 (5) 2.2.1 吸收工艺流程的确定 (5) 2.2.2 吸收工艺流程图及工艺过程说明 (6) 2.3 吸收塔设备及填料的选择 (7) 2.3.1 吸收塔设备的选择 (7) 2.3.2 填料的选择 (8) 2.4 吸收剂再生方法的选择 (10) 2.5 操作参数的选择 (11) 2.5.1 操作温度的确定 (11) 2.5.2 操作压强的确定 (11) 第三章吸收塔工艺条件的计算 (12) 3.1 基础物性数据 (12) 3.1.1 液相物性数据 (12) 3.1.2 气相物性数据 (12) 3.1.3 气液两相平衡时的数据 (12) 3.2 物料衡算 (12) 3.3 填料塔的工艺尺寸计算 (13)
《化工原理》课程设计 水吸收氨气过程填料塔的设计学院 专业制药工程 班级 姓名 学号 指导教师 2013 年 1 月 15 日 目录 设计任务书 (4)
参考文献 (15) 对本设计的评述及心得 (15)
附表：附表附表
设计任务书 (一)、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计 试设计一座填料吸收塔，用于脱除混于空气中的氨气。混合气体的处理量为7500 m3/h，其中含氨气为5％（体积分数），要求塔顶排放气体中含氨低于％（体积分数）。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小用量的倍。 (二)、操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度 20℃. (三)填料类型 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格自选。 (四)工作日 每年300天，每天24小时连续进行。 (五)厂址 厂址为衡阳地区 (六)设计内容 1.吸收塔的物料衡算； 2.吸收塔的工艺尺寸计算；
3.填料层压降的计算； 4.液体分布器简要设计 5.吸收塔接管尺寸计算； 6.绘制吸收塔设计条件图； 7.对设计过程的评述和有关问题的讨论。 (七)操作条件 20℃氨气在水中的溶解度系数为H＝（m3kPa）。 第一节前言 填料塔的有关介绍 填料塔洗涤吸收净化工艺不单应用在化工领域 ,在低浓度工业废气净化方面也能很好地发挥作用。工程实践表明 ,合理的系统工艺和塔体设计 ,是保证净化效果的前提。本文简述聚丙烯阶梯填料应用于水吸收氨过程的工艺设计以及工程问题。 填料塔是以塔内的填料作为气液两相间接触构件的传质设备，它是化工类企业中最常用的气液传质设备之一。 填料塔的主体结构如下图所示： 图1 填料塔结构图 填料塔不但结构简单，且流体通过填料层的压降较小，易于用耐腐蚀材料制造，所以它特别适用于处理量小、有腐蚀性的物料及要求压降小的场合。液体自塔顶经液体分布器喷洒于填料顶部，并在填料的表面呈膜状流下，气体从塔底的气体口送入，流过填料的空隙，在填料层中与液体逆流接触进行传质。因气液两相组成沿塔高连续变化，所
课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：应用化工技术2010级（1）班学号： 学生姓名： 指导教师： 2012年6 月3 日
课程设计任务书 2011 ～ 2012 学年第 2 学期 一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件 1．处理能力：1500m3/h混合气（空气、SO2） 2．年工作日：300天 3．混合气中含SO2： 3%（体积分数） 4．SO2排放浓度：0.16％ 5．操作压力：常压操作 6．操作温度：20℃ 7．相对湿度：70% 8．填料类型：自选(塑料鲍尔环，陶瓷拉西环等) 9．平衡线方程：(20℃) 三、课程设计内容 1．设计方案的选择及流程说明； 2．工艺计算； 3．主要设备工艺尺寸设计； （1）塔径的确定； （2）填料层高度计算； （3）总塔高、总压降及接管尺寸的确定。 4．辅助设备选型与计算。 四、进度安排 1．课程设计准备阶段：收集查阅资料，并借阅相关工程设计用书； 2．设计分析讨论阶段：确定设计思路，正确选用设计参数，树立工程观点，小组分工协作，较好完成设计任务； 3．计算设计阶段：完成物料衡算、流体力学性能验算及主要设备的工艺设计计算； 4. 课程设计说明书编写阶段：整理文字资料计计算数据，用简洁的文字和适当的图表
表达自己的设计思想及设计成果。 五、基本要求 1．格式规范，文字排版正确； 2. 主要设备的工艺设计计算需包含：物料衡算，能量衡量，工艺参数的选定，设备的结 构设计和工艺尺寸的设计计算； 3．工艺流程图：以2号图纸用单线图的形式绘制，标出主体设备与辅助设备的物料方向，物流量、能流量，主要测量点； 4. 填料塔工艺条件图：以2号图纸绘制，图面应包括设备的主要工艺尺寸，技术特性表 和接管表； 5. 按时完成课程设计任务，上交完整的设计说明书一份。 教研室主任签名： 年月日
一设计任务书 （一）设计题目 过程填料吸收塔的设计：试设计一座填料吸收塔，用于脱除焙烧水吸收SO 2 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。 （二）操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度25℃ （三）设计内容 （1）吸收塔的物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸计算； （3）填料层压降的计算； （4）液体分布器简要设计； （5）吸收塔接管尺寸计算； （6）绘制吸收塔设计条件图； （7）对设计过程的评述和有关问题的讨论。 二设计方案简介 2.1方案的确定 用水吸收SO 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流 2 不作为产品，故采用纯溶剂。 程。因用水作为吸收剂，且SO 2 2.2填料的类型与选择 的过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散对于水吸收SO 2 装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。
阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 2.3设计步骤 本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计 （一）吸收塔的物料衡算；（二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降；（三）设计液体分布器及辅助设备的选型；（四）绘制有关吸收操作图纸。 三、工艺计算 3.1基础物性数据 3.1.1 液相物性数据 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，25℃时水的有关物性数据如下： 密度为ρ L =997.1 kg/m3 粘度为μ L =0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h) 表面张力为σ L =71.97 dyn/cm=932731 kg/h2 SO 2在水中的扩散系数为 D L =1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h （依Wilke-Chang 0.5 18r 0.6 () 1.85910 M T D V φ μ - =?计算，查《化学工程基础》） 3.1.2 气相物性数据 设进塔混合气体温度为25℃， 混合气体的平均摩尔质量为 M Vm=Σy i M i=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol 混合气体的平均密度为
课程设计任务书 一、设计题目：水吸收氨气过程填料吸收塔的设计； 试设计一座填料吸收塔，采用清水吸收混于空气中的氨气。混合气体的处理量为2600m3/h，其中含氨为7%（体积分数），混合气体的进料温度为25℃。要求：氨气的回收率达到98%。（20℃氨在水中的溶解度系数为H＝0.725kmol/（m3.kPa） 二、工艺操作条件： （1）操作平均压力常压 （2）操作温度 : t=20℃ （3）吸收剂用量为最小用量的倍数自己确定 （4）选用填料类型及规格自选。 三、设计容 （1）设计方案的确定和说明 （2）吸收塔的物料衡算； （3）吸收塔的工艺尺寸计算； （4）填料层压降的计算； （5）液体分布器简要设计； （6）绘制液体分布器施工图 （7）吸收塔接管尺寸计算； （8）设计参数一览表； （9）绘制生产工艺流程图（A4号图纸）； （10）绘制吸收塔设计条件图（A4号图纸）； （11）对设计过程的评述和有关问题的讨论。
目录 1. 设计方案简介 (1) 1.1设计方案的确定 (1) 1.2填料的选择 (1) 2. 工艺计算 (1) 2.1 基础物性数据 (1) 2.1.1液相物性的数据 (1) 2.1.2气相物性的数据 (1) 2.1.3气液相平衡数据 (1) 2.1.4 物料衡算 (1) 2.2 填料塔的工艺尺寸的计算 (2) 2.2.1 塔径的计算 (2) 2.2.2 填料层高度计算 (3) 2.2.3 填料层压降计算 (6) 2.2.4 液体分布器简要设计 (7) 3. 辅助设备的计算及选型 (8) 3.1 填料支承设备 (8) 3.2填料压紧装置 (8) 3.3液体再分布装置 (8) 4. 设计一览表 (9) 5. 后记 (9) 6. 参考文献 (9) 7. 主要符号说明 (10) 8. 附图（工艺流程简图、主体设备设计条件图）
东南大学成贤学院 课程设计报告 题目填料吸收塔的设计 课程名称化工原理课程设计 专业制药工程 班级 学生姓名 学号 设计地点东南大学成贤学院 指导教师 设计起止时间：2012 年8月28日至2012 年9 月14 日
目录 课程任务设计书 (3) 第一节吸收塔简介 (4) 1.1 吸收技术概况 (4) 1.2 吸收设备--填料塔概况 (4) 1.3 典型的吸收过程 (5) 第二节填料塔主体设计方案的确定 (6) 2.1 装置流程的确定 (6) 2.2 吸收剂的选择 (6) 2.3 填料的类型与选择 (7) 2.3.1填料种类的选择 (7) 2.3.2 填料规格的选择 (8) 2.3.3 填料材质的选择 (8) 第三节填料塔工艺尺寸的计算 (10) 3.1 基础物性数据 (10) 3.1.1 液相物性数据 (10) 3.1.2 气相物性数据 (10) 3.1.3 气液相平衡数据 (10) 3.2 物料衡算及校核 (11) 3.2.1水吸收氨气平衡关系 (11) 3.2.2绘制X-Y图 (11) 3.2.3物料衡算 (16) 3.3 塔径的计算及校核 (18) 3.3.1塔径的计算 (18) 3.3.2塔径的校核 (20) 3.4 填料层高度的计算及分段 (20) 3.4.1填料层高度的计算 (20) 3.4.2 填料层的分段 (23) 3.5 填料层压降的计算 (23) 第四节其他辅助设备的计算与选择 (24) 4.1 吸收塔的主要接管尺寸计算 (24) 4.2 气体进出口的压降计算 (24)
4.3 离心泵的选择与计算 (24) 附件一： 1.计算结果汇总 (26) 2.主要符号及说明 (27) 3.参考文献 (28) 4. 个人小结 (28) 附件二： 1.填料塔设备图 (30) 2.塔设备流程图 (31) 3.埃克特通用压降关联图 (32) 4.X-Y关系图（见计算过程）
4.3 填料精馏塔设计示例 4.3.1 化工原理课程设计任务书 1 设计题目 分离甲醇-水混合液的填料精馏塔 2 设计数据及条件 生产能力：年处理甲醇-水混合液0.30万吨（年开工300天） 原料：甲醇含量为70%（质量百分比，下同）的常温液体 分离要求：塔顶甲醇含量不低于98%，塔底甲醇含量不高于2% 建厂地址：沈阳 3 设计要求 （1）编制一份精馏塔设计说明书，主要内容： ①前言； ②流程确定和说明； ③生产条件确定和说明； ④精馏塔的设计计算； ⑤主要附属设备及附件的选型计算； ⑥设计结果列表； ⑦设计结果的自我总结评价与说明； ⑧注明参考和使用的设计资料。 （2）编制一份精馏塔工艺条件单，绘制一份带控制点的工艺流程图。 4.3.2 前言
在炼油、石油化工、精细化工、食品、医药及环保等部门，塔设备属于使用量大，应用面广的重要单元设备。塔设备广泛用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。所以塔设备的研究一直是国内外学者普遍关注的重要课题。 塔设备按其结构形式基本上可分为两类：板式塔和填料塔。以前，在工业生产中，当处理量大时多用板式塔，处理量小时采用填料塔。近年来由于填料塔结构的改进，新型的、高负荷填料的开发，既提高了塔的通过能力和分离效能又保持了压降小以性能稳定等特点。因此填料塔已被推广到大型汽液操作中。在某些场合还代替了传统的板式塔。如今，直径几米甚至几十米的大型填料塔在工业上已非罕见。随着对填料塔的研究和开发，性能优良的填料塔必将大量用于工业生产中。 板式塔为逐级接触式汽液传质设备，它具有结构简单、安装方便、操作弹性大、持液量小等优点。同时也有投资费用较高、填料易堵塞等缺点。 本设计目的是分离甲醇-水混合液，处理量不大，故选用填料塔。 塔型的选择因素很多。主要因素有物料性质、操作条件、塔设备的制造安装和维修等。 1 与物性有关的因素 ①易起泡的物系在板式塔中有较严重的雾沫夹带现象或引起液泛，故选用填料塔为宜。因为填料不易形成泡沫。本设计为分离甲醇和水，故选用填料塔。 ②对于易腐蚀介质，可选用陶瓷或其他耐腐蚀性材料作填料，对于不腐蚀的介质，则可选金属性质或塑料填料，而本设计分离甲醇和水，腐蚀性小可选用金属填料。 2 与操作条件有关的因素 ①传质速率受气膜控制的系统，选用填料塔为宜。因为填料塔层中液相为膜状流、气相湍动，有利于减小气膜阻力。 ②难分离物系与产品纯度要求较高，塔板数很多时，可采用高效填料。 ③若塔的高度有限制，在某些情况下，选用填料塔可降低塔高，为了节约能耗，故本设计选用填料塔。 ④要求塔内持液量、停留时间短、压强小的物系，宜用规整填料。 4.3.3 流程确定和说明 1 加料方式 加料方式有两种：高位槽加料和泵直接加料。采用高位槽加料，通过控制液位高度，可以得到稳定的流量和流速。通过重力加料，可
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
化工原理课程设计-填料吸收塔的设计
课程设计 题目：填料吸收塔的设计 教学院：化学与材料工程学院 专业：化学工程与工艺（精细化工方向） 学号： 学生姓名： 指导教师： 2012 年 5 月31 日
《化工原理课程设计》任务书 2011～2012 学年第2学期 学生姓名：专业班级：化学工程与工艺(2009) 指导教师：工作部门：化工教研室 一、课程设计题目：填料吸收塔的设计 二、课程设计内容（含技术指标） 1. 工艺条件与数据 煤气中含苯2%（摩尔分数），煤气分子量为19；吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数）；吸收塔气-液平衡y*=0.125x；解吸塔气-液平衡为y*=3.16x；吸 收回收率≥95%；吸收剂为洗油，分子量260，相对密度0.8；生产能力为每小时 处理含苯煤气2000m3；冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 2. 操作条件 吸收操作条件为：1atm、27℃，解吸操作条件为：1atm、120℃；连续操作；解吸气流为过热水蒸气；经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充 新鲜吸收剂；过程中热效应忽略不计。 3. 设计内容 ①吸收塔、解吸塔填料层的高度计算和设计； ②塔径的计算； ③其他工艺尺寸的计算。 三、进度安排 1．5月14日：分配任务； 2．5月14日-5月20日：查询资料、初步设计； 3．5月21日-5月27日：设计计算，完成报告。 四、基本要求 1. 设计计算书1份：设计说明书是将本设计进行综合介绍和说明。设计说明 书应根据设计指导思想阐明设计特点，列出设计主要技术数据，对有关工艺流程 和设备选型作出技术上和经济上的论证和评价。应按设计程序列出计算公式和计 算结果，对所选用的物性数据和使用的经验公式、图表应注明来历。 设计说明书应附有带控制点的工艺流程图。 设计说明书具体包括以下内容：封面；目录；绪论；工艺流程、设备及操作 条件；塔工艺和设备设计计算；塔机械结构和塔体附件及附属设备选型和计算； 设计结果概览；附录；参考文献等。 2. 图纸1套：包括工艺流程图(3号图纸)。 教研室主任签名： 年月日
湖南农业大学 实习报告 学生姓名学号 年级专业及班级20 级（）班指导教师姓名 实习类型实习时间 实习地点 学院
填写说明 一、学生的教学实习、生产实习、毕业（教育）实习和综合实习均应填写实习 日记，并撰写实习报告； 二、学生的实习报告和实习日记将作为评价实习成绩的重要依据； 三、学生应在实习结束后的一个星期内将实习报告统一交实习指导教师； 四、指导教师应对学生的实习报告和实习日记逐一认真审阅，并作出客观实际 的正确评价； 五、实习报告经学院审核后作为教学档案长期保存。
一设计任务书 （一）设计题目 炉石焙烧送出的气体冷却至25℃后送入填料塔中，用20℃清水洗涤以除去其中的SO 2 。入塔 炉气流量为h m/ 20003其中SO 2的摩尔分数为0.05，要求SO 2 的吸收率为95%。吸收塔为常压 操作，因该过程液气比很大，吸收温度基本不变，可近似取为清水的温度，试设计一符合上述要求的填料吸收塔。 操作条件 （1）操作压力常压 （2）操作温度20℃ 设计内容 （1）吸收塔的物料衡算； （2）吸收塔的工艺尺寸计算； （3）液体分布器简要设计； （4）绘制吸收塔设计条件图；
目录 一、设计方案简介 二、吸收塔的工艺计算 三、液体分布器简要设计 四、附图
一、设计方案简介 1）方案的确定 属中等溶解度的吸收过程，为提高传质效率，选用逆流吸收流程。因用水作为吸用水吸收SO 2 不作为产品，故采用纯溶剂 收剂，且SO 2 2）填料的类型与选择 对于水吸收SO 过程，操作温度及操作压力较低，工业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装 2 填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。 阶梯环是对鲍尔环的改进。与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的空隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前所使用的环形填料中最为优良的一种。 空隙率堆积个数堆积重量填料因子m-1规格比表面积 m2/m3 38*19*1.2 132.5 0.91 27200 57.5 175.8 3）设计步骤 （一）吸收塔的物料衡算； （二）填料塔的工艺尺寸计算；主要包括：塔径，填料层高度，填料层压降； （三）设计液体分布器及辅助设备的选型； （四）绘制有关吸收操作图纸。
填 料 塔 设 计 说 明 书 设计题目：水吸收氨填料吸收塔学院：资源环境学院 指导老师：吴根义罗惠莉 设计者：海江 学号：7 专业班级：08级环境工程1班
一、设计题目 试设计一座填料吸收塔，用于脱出混于空气中的氨气。混合气体的处理为2400m3/h，其中含氨5%，要求塔顶排放气体中含氨低于0.02%。采用清水进行吸收，吸收剂的用量为最小量的1.5倍。 二、操作条件 1、操作压力常压 2、操作温度 20℃ 三、吸收剂的选择 吸收剂对溶质的组分要有良好地吸收能力，而对混合气体中的其他组分不吸收，且挥发度要低。所以本设计选择用清水作吸收剂，氨气为吸收质。水廉价易得，物理化学性能稳定，选择性好，符合吸收过程对吸收剂的基本要求。且氨气不作为产品，故采用纯溶剂。 四、流程选择及流程说明 逆流操作气相自塔底进入由塔顶排出，液相自塔顶进入由塔底排出，此即逆流操作。逆流操作的特点是传质平均推动力大，传质速率快，分离效率高，吸收剂利用率高。工业生产中多用逆流操作。 五、塔填料选择 阶梯环填料。阶梯环是对鲍尔环的改进，与鲍尔环相比，阶梯环高度减少了一半，并在一端增加了一个锥形翻边。由于高径比减少，使得气体绕填料外壁的平均路径大为缩短，减少了气体通过填料层的阻力。锥形翻边不仅增加了填料的机械强度，而且使填料之间由线接触为主变成以点接触为主，这样不但增加了填料间的间隙，同时成为液体沿填料表面流动的汇集分散点，可以促进液膜的表面更新，有利于传质效率的提高。阶梯环的综合性能优于鲍尔环，成为目前使用的环形填料中最为优良的一种 选用聚丙烯阶梯环填料，填料规格：
六、填料塔塔径的计算 1、液相物性数 对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，20℃水的有关物性数据如下： 密度为:L ρ=998.2 kg/m3 粘度为:μL=0.001004 Pa·S=3.6 kg/（m·h） 表面力为σL=72.6 dyn/cm =940896 kg/h2 2、气相物性数据： 20℃下氨在水中的溶解度系数为：H=0.725kmol/(m3·kPa)。 混合气体的平均摩尔质量为： Mvm=0.05×17.03g/mol +0.95×29g/mol=28.40g/mol , 混合气体的平均密度为：ρvm =1.183 kg/m3 混合气体的粘度可近似取为空气的粘度，查手册得20℃空气的粘度为: μv=1.81×10-5 Pa·S=0.065 kg/(m·h) 3、气相平衡数据 20℃时NH3在水中的溶解度系数为H=0.725 kmol/(m3·kPa),常压下20℃时NH3在水中的亨利系数为E=76.41kPa 。 4、物料衡算： 亨利系数 S L HM E ρ= 相平衡常数 754.03 .10102.18725.02 .998=??=== P HM P E m S L ρ E ——亨利系数 H ——溶解度系数 Ms ——相对摩尔质量
山东农业大学环境工程原理课程设计 题目清水吸收二氧化硫填料吸收塔的设计 学院资源与环境学院 专业班级环境工程09级 学生姓名XXXX 学生学号20095539 指导教师孙老师 2011年12月28 日
第一章前言............................................................................................................... - 1 - 第一节填料塔的主体结构与特点 ........................................................................ - 1 - 第二节填料塔的设计任务及步骤 ........................................................................ - 1 - 第三节填料塔设计条件及操作条件..................................................................... - 2 - 第二章吸收塔主体设计方案的确定 ............................................................................. - 2 - 第一节吸收剂选择 ............................................................................................. - 2 - 第二节填料的类型与选择................................................................................... - 2 - 第三章吸收塔的工艺计算 ...................................................- 3 -第一节基础物性数据.......................................................................................... - 3 - 一、液相物性数据.......................................................................................... - 3 - 二、气相物性数据.......................................................................................... - 3 - 三、气液相平衡数据 ...................................................................................... - 4 - 第二节物料衡算................................................................................................. - 4 - 第四章填料塔的工艺尺寸的计算................................................................................. - 5 - 第一节填料塔直径的计算 ...............................................- 5 - 一、确定空塔气速........................................................................................ - 5 - 二、塔径计算： ............................................................................................. - 6 - 三、塔径校核................................................................................................. - 6 - 第二节传质单元的计算........................................................................................ - 8 - 一、传质单元数计算 ...................................................................................... - 8 - 二、传质单元高度计算................................................................................... - 8 - 第三节高度的计算..............................................................................................- 11 - 一、填料层高度的计算..................................................................................- 11 - 二、塔附属高度的计算..................................................................................- 12 - 第四节填料层压降的计算 ...................................................................................- 12 - 第五章塔内件设计 ............................................................................................- 14 - 第一节液体分布器计算 .....................................................................................- 14 - 一、液体分布器 ............................................................................................- 14 - 二、布液孔数................................................................................................- 14 - 第二节填料塔内件的选择..................................................................................- 14 - 一、液体分布器 ............................................................................................- 14 - 二、液体再分布器.........................................................................................- 15 - 三、填料支撑板 ..........................................................................................- 15 - 四、填料压板与床层限制板...........................................................................- 16 - 五、气体进出口装置与排液装置....................................................................- 16 - 主要参考文献 ..............................................................- 16 -附录一：工艺设计计算结果汇总 .............................................- 17 -附录二：主要符号说明................................................................................................- 18 - 附录三：二氧化硫填料塔设计图（单位：mm）.............................................................- 20 -
化工原理课程设计任务书设计题目填料吸收塔设计—15 主要内容1、设计方案简介：对给定或选定的工艺流程、主要设备进行简要 论述； 2、主要设备的工艺设计计算：物料衡算、能量衡算、工艺参数的 选定、填料塔结构设计和工艺尺寸的设计计算； 3、辅助设备的选型 4、绘流程图：以单线图的形式描绘，标出主体设备和辅助设备的 物料方向、物流量、能流量。 5、吸收塔的设备工艺条件图 6、编写设计计算说明书 设计参数用清水吸收空气中的NH 3 气体，混合气体处理量5000m3/h，其中NH 3 含量为0.14kg/m3干空气（标态），干空气温度为25℃，相对湿度为 70%，要求净化气中NH 3 含量不超过0.07%（体积分数），气体入口温 度40℃，入塔吸收剂中不含NH 3 ，水入口温度30℃。 设计计划进度布置任务，学习课程设计指导书，其它准备……………0.5天主要工艺设计计算…………………………………………2.5天辅助设备选型计算／绘制工艺流程图……………………1.0天绘制主要设备工艺条件图…………………………………1.0天编写设计计算说明书（考核）……………………………1.0天合计：（1周）………………………………………………6.0天 主要参考文献1. 《化工原理课程设计》，贾绍义等编，天津大学出版社，2002.08 2.《化工原理》（上、下册），夏清，陈常贵主编，天津大学出版社， 2005.01 3. 《化工原理课程设计》，大连理工大学编，大连理工大学出版社， 1994.07 4.《化工工艺设计手册》（第三版）（上、下册），化学工业出版社， 2003.08 5.《化学工程手册》（第二版）（上、下卷），时钧等主编，化学工 业出版社，1998.11 6.《化工设备机械基础》，董大勤编，化学工业出版社，2003.01 7.《化工数据导引》，王福安主编，化工出版社，1995.10 8.《化工工程制图》，魏崇光等主编，化学工业出版社1994.05 9.《现代填料塔技术指南》，王树楹主编，中国石化出版社，1998.08 设计文件要求1.设计说明书不得少于7000字，A4幅面； 2.工艺流程图为A2幅面； 3.设备工艺条件图为A3幅面； 备注
填料吸收塔课程设计说明书 专业 班级 姓名 班级序号 指导老师 日期
目录 前言 (2) 水吸收丙酮填料塔设计 (2) 一任务及操作条件 (2) 二吸收工艺流程的确定 (2) 三物料计算 (3) 四热量衡算 (4) 五气液平衡曲线 (5) 六吸收剂(水)的用量Ls (5) 七塔底吸收液浓度X1 (6) 八操作线 (6) 九塔径计算 (6) 十填料层高度计算 (9) 十一填科层压降计算 (13) 十二填料吸收塔的附属设备 (13) 十三课程设计总结 (15) 十四主要符号说明 (16) 十五参考文献 (17) 十六附图 (18)
前言 塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。 填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。 水吸收丙酮填料塔设计 一任务及操作条件 ①混合气(空气、丙酮蒸汽)处理量：12493/ m h。 ②进塔混合气含丙酮 2.34％(体积分数)；相对湿度:70％；温度:35℃； ③进塔吸收剂(清水)的温度25℃； ④丙酮回收率：90％； ⑤操作压力为常压。 二吸收工艺流程的确定 采用常规逆流操作流程．流程如下。