目錄
1．課程設計目的 (1)
2．課程設計題目描述和要求 (1)
3．課程設計報告內容 (4)
3.1基础物性数据 (4)
3.1.1液相物性数据 (4)
3.1.2气相物性数据 (5)
3.1.3气液相平衡数据 (6)
3.2物料衡算 (6)
3.3塔径计算 (7)
3.3.1塔径的计算 (8)
3.3.2泛点率校核： (8)
3.3.3填料规格校核： (9)
3.3.4液体喷淋密度得校核： (9)
3.4填料层高度的计算 (9)
3.4.1传质单元数的计算 (9)
3.4.2传质单元高度的计算 (10)
3.4.3填料层高度的计算 (11)
3.5填料塔附属高度的计算 (11)
3.6液体分布器计算 (12)
3.6.1液体分布器的选型 (12)
3.6.2布液计算 (13)
3.7其他附属塔内件的选择 (13)
3.7.1填料支承装置的选择 (13)
3.7.2填料压紧装置 (16)
3.7.3塔顶除雾器 (17)
3.8吸收塔的流体力学参数计算 (17)
3.8．1吸收塔的压力降 (17)
3.8.2吸收塔的泛点率 (18)
3.8.3气体动能因子 (18)
3.9附属设备的计算与选择 (18)
3.9.1离心泵的选择与计算 (18)
3.9.2吸收塔主要接管尺寸选择与计算 (23)
工艺设计计算结果汇总与主要符号说明 (24)
4．總結 (26)
參考文獻 (27)
1. 課程設計目的
化工原理課程設計是學生學過相關基礎課程及化工原理理論與實驗後，進一步學習化工設計的基礎知識，培養工程設計能力的重要教學環節。通過該環節的實踐，可使學生初步掌握單元操作設計的基本程式與方法，得到工程設計能力的基本鍛煉。化工原理課程設計是以實際訓練為主的課程，學生應在過程中收集設計數據，在教師指導下完成一定的設備設計任務，以達到培養設計能力的目的。單元過程及單元設備設計是整個過程和裝備設計的核心和基礎，並貫穿於設計過程的始終，從這個意義上說，作為相關專業的本科生能夠熟練地掌握典型的單元過程及裝備的設計過程和方法，無疑是十分重要的。2．課程設計題目描述和要求
2.1 設計題目描述
(1) 設計題目
二氧化硫填料吸收塔及周邊動力設備與管線設計
(2) 設計內容
根據所給的設計題目完成以下內容：
(1)設計方案確定；
(2)相關衡算；
(3)主要設備工藝計算；
(4)主要設備結構設計與算核；
(5)輔助（或周邊）設備的計算或選擇；
(6)製圖、編寫設計說明書及其它。
(3) 原始資料
設計一座填料吸收塔，用於脫除廢氣中的SO 2，廢氣的處理量為1000m 3/h ，其中進口含SO 2為9%（摩爾分率），採用清水進行逆流吸收。要求塔吸收效率達94.9%。吸收塔操作條件：常壓 101.3Kpa ；恒溫，氣體與吸收劑溫度：303K
清水取自1800米外的湖水。示意圖參見設計任務書。 ⒈設計滿足吸收要求的填料塔及附屬設備；
⒉選擇合適的流體輸送管路與動力設備（求出揚程、選定型號等），並核算離心泵安裝高度。 2.2 設計要求
設計時間為兩周。設計成果要求如下： 1. 完成設計所需數據的收集與整理 2. 完成填料塔的各種計算 3. 完成動力設備及管線的設計計算 4. 完成填料塔的設備組裝圖
5. 完成設計說明書或計算書（手書或電子版列印均可） 目錄、設計題目任務、氣液平衡數據、L/G 、液泛速度、塔徑、K Y a （或K X a 的計算、H OL 、N OL 的計算、動力設備計算過程（包括管徑確定）等。 3．課程設計報告內容 吸收塔的工藝計算
3.1 基礎物性數據 3.1.1 液相物性數據
對低濃度吸收過程，溶液的物性數據可近似取水的物性數據。由手冊查得，30℃時水的有關物性數據如下： 密度3/7.995m Kg =水ρ【1】 黏度s Pa ??=-6105.801水μ【1】 表面張力為0.07122N/m L σ=【1】
SO2在水中的擴散係數為922.210/L D m s -=?【1】 3.1.2 氣相物性數據 混合氣體的平均摩爾品質為
29=空气M Kg/mol 【1】 64=二氧化硫M Kg/mol 【1】
15.3209.06491.029111__
=?+?=?+-?=y M y M M 二氧化硫空气）（kg/kmol
混合氣體的密度為 3__
/293.1m Kg RT
P
M V =?=
ρ 混合氣體的黏度可近似取為空氣的黏度，查資料【1】得30℃空氣的黏度為
=0.0000186pa s G μ?【1】
查得SO2在空氣中的擴散係數為 521.46910/G D m s -=?【1】
3.1.3氣液相平衡數據 查資料【5】：
O
KgH KgSO 22100
C A (kmol/m 3)
310?x
H (kmol/kp a
*m 3)
y *
A
P (kpa) 5.01 0.742 13.90 0.0123 0.595 60.27 2.50 0.379 6.98 0.0132 0.284 28.77 1.50 0.230 4.20 0.0138 0.164 16.61 1.00 0.154 2.80 0.0146 0.104 10.54 0.70 0.108 1.96 0.0156 0.068 6.93 0.50 0.077 1.40 0.0160 0.047 4.80 0.30 0.047 0.84 0.0179 0.026 2.62 0.20 0.031 0.56 0.0197 0.016 1.57 0.15 0.023 0.42 0.0213 0.011 1.08 0.10
0.016
0.28
0.0254
0.006
0.63
01698.0=H 平均溶解度系数
C A -------------30度時二氧化硫在水中的平衡濃度，單位為kmol/m 3
x ----------------------
30度時二氧化硫在水中溶解平衡時的摩爾分數
H---------------30度時二氧化硫在水中達到平衡時的溶解度係數，單位為kmol/kp a *m 3
y----------------30度時氣相中二氧化硫的摩爾分數
*
A P --------------30度時氣相中二氧化硫的平衡分壓，單位為 kpa
由以上的y 和x ，以x 的值為橫坐標，y 的值為縱坐標作平衡曲線，
如圖1.1：
00.1
0.2
0.30.4
0.5
0.6
0.7
5
10
15
x/1000
y
系列1
3.2物料衡算
進口氣體的體積流量G'=1000m 3/h 二氧化硫的摩爾分數為y 1=0.09
進塔氣相摩爾比為 Y 1=y 1/1-y 1=0.09/(1-0.09)=0.0989 效率 211/94.9%Y Y η=-= 出塔氣相摩爾比 Y 2= ()11Y η-=0.00504 進塔惰性氣相流量 G=(G'/22.4)?(1-y 1)?273/303=(1000/22.4)?(1-0.09)?273/303=36.603km ol/h
空氣的體積流量 V G =G'?(1-y 1)=1000?0.91=910m 3/h 出口液體中溶質與溶劑的摩爾比 X 2=0
由圖1.1平衡曲線可以讀出y 1=0.09所對應的溶質在液相中的摩爾分