大氣污染控制工程課程設計--so2廢氣的吸收凈化（或處理）設計

1、<p>　　《大氣污染控制工程》課程設計</p><p><b>　　說明書</b></p><p>　　SO2廢氣的吸收凈化（或處理）設計</p><p><b>　　一、概述</b></p><p><b>　　1．1項目背景</b></p><

2、;p>　　1.1.1二氧化硫的來源</p><p>　　二氧化硫的來源很廣泛，幾乎所有企業(yè)都要產(chǎn)生二氧化硫，最主要途徑是含硫化石燃料的燃燒。大約一噸煤中含有5-50kg硫，一噸石油中含有5-30kg硫。這些燃料經(jīng)燃燒都產(chǎn)生并排放出二氧化硫，占所有排放總量的96%. </p><p>　　二氧化硫的來源包括微生物活動，火山活動，森林火災以及海水飛沫。主要有自然來源和人為來源兩大類：&

3、lt;/p><p>　　自然來源主要是火山活動，噴出的火山氣體中含有大量的二氧化硫氣體，地質(zhì)深處的天然硫元素在火山噴發(fā)過程中燃燒氧化為二氧化硫，隨火山灰一起噴射到大氣中。地球上57%的二氧化硫來自自然界，沼澤、洼地、大陸架等處所排放的硫化氫，進入大氣，被空氣中的氧氧化為二氧化硫。自然排放大約占大氣中全部二氧化硫的一半，通過自然循環(huán)過程，自然排放的硫基本上是平衡的。</p><p>　　自然來源

4、主要是火山活動，噴出的火山氣體中含有大量的二氧化硫氣體，地質(zhì)深處的天然硫元素在火山噴發(fā)過程中燃燒氧化為二氧化硫，隨火山灰一起噴射到大氣中。地球上57%的二氧化硫來自自然界，沼澤、洼地、大陸架等處所排放的硫化氫，進入大氣，被空氣中的氧氧化為二氧化硫。自然排放大約占大氣中全部二氧化硫的一半，通過自然循環(huán)過程，自然排放的硫基本上是平衡的。</p><p>　　1.1.2二氧化硫的危害</p><p&

5、gt;　　二氧化硫?qū)θ梭w及動物健康的危害： </p><p>　　主要是對眼角膜和上呼吸道粘膜的強烈刺激作用。其濃度與反應關系如下：0.4毫克/立方米時無不良反應；0.7毫克/立方米時，普遍感到上呼吸道及眼睛的刺激；2.6毫克/立方米時，短時間作用即可反射性的引起器官、支氣管平滑肌收縮，使呼吸道阻力增加。一般認為空氣中二氧化硫濃度達1.5毫克/立方米，對人體健康即為有危害，長期接觸主要引起鼻、咽、支氣管，嗅覺障

6、礙和尿中硫酸鹽增加。吸入高濃度二氧化硫，可引起支氣管炎、肺炎，嚴重時可發(fā)生肺水腫及呼吸中樞麻痹。</p><p>　　二氧化硫進入呼吸道后，因其易溶于水，故大部分被阻滯在上呼吸道，</p><p>　　在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，使刺激作用增強。上呼吸道的平滑肌因有末梢神經(jīng)感受器，遇刺激就會產(chǎn)生窄縮反應，使氣管和支氣管的管腔縮小，氣道阻力增加。上呼吸道對二氧化硫的這

7、種阻留作用，在一定程度上可減輕二氧化硫?qū)Ψ尾康拇碳?。但進入血液的二氧化硫仍可通過血液循環(huán)抵達肺部產(chǎn)生刺激作用。</p><p>　　二氧化硫進入血液可引起全身性毒作用，破壞酶的活性，影響糖及蛋白質(zhì)的代謝；對肝臟有一定損害。液態(tài)二氧化硫可使角膜蛋白質(zhì)變性引起視力障礙。二氧化硫與煙塵同時污染大氣時，兩者有協(xié)同作用。因煙塵中含有多種重金屬及其氧化物，能催化二氧化硫形成毒性更強的硫酸霧。因加劇其毒性作用。動物試驗證明，二

8、氧化硫慢性中毒后，機體的免疫受到明顯抑制。大量吸入可引起肺水腫、喉水腫、聲帶痙攣而致窒息。</p><p>　　急性中毒：輕度中毒時，發(fā)生流淚、畏光、咳嗽，咽、喉灼痛等；嚴重中毒可在數(shù)小時內(nèi)發(fā)生肺水腫；極高濃度吸入可引起反射性聲門痙攣而致窒息。皮膚或眼接觸發(fā)生炎癥或灼傷。 慢性影響：長期低濃度接觸，可有頭痛、頭昏、乏力等全身癥狀以及慢性鼻炎、咽喉炎、支氣管炎、嗅覺及味覺減退等。少數(shù)工人有牙齒酸蝕癥。 二氧化硫

9、濃度為10～15ppm時，呼吸道纖毛運動和粘膜的分泌功能均能受到抑制。濃度達20ppm時，引起咳嗽并刺激眼睛。若每天吸入濃度為100ppm 8小時，支氣管和肺部出現(xiàn)明顯的刺激癥狀，使肺組織受損。濃度達400ppm時可使人產(chǎn)生呼吸困難。二氧化硫與飄塵一起被吸入，飄塵氣溶膠微粒可把二氧化硫帶到肺部使毒性增加3～4倍。若飄塵表面吸附金屬微粒，在其催化作用下，使二氧化硫氧化為硫酸霧，其刺激作用比二氧化硫增強約1倍。長期生活在大氣污染的環(huán)境中，由

10、于二氧化硫和飄塵的聯(lián)合作用，可促使肺泡纖維增生。如果增生范圍波及廣泛，形成纖維性病變，發(fā)展下去可使纖維斷裂形成肺氣腫。二氧化硫可以加強致癌物苯并（α）芘的致癌作用。據(jù)動物試驗，在二氧化硫和苯并（α）芘的聯(lián)合作用下，動物肺癌的發(fā)病率高于單個因子的發(fā)病率，在短</p><p>　　二氧化硫?qū)χ参锏奈：Γ?</p><p>　　大氣中含二氧化硫過高，對葉子的危害首先是對葉肉的海綿狀軟組織部分，

11、其次是對柵欄細胞部分。侵蝕開始時，葉子出現(xiàn)水浸透現(xiàn)象，特別是介于葉邊和葉脈之間的部分損害尤為嚴重。干燥后，受影響的葉面部分呈白色或乳白色。 </p><p>　　如果二氧化硫的濃度為（0.3-0.5）×610?，并持續(xù)幾天后，就會對敏感性植物產(chǎn)生慢性損害。二氧化硫直接進入氣孔，葉肉中的植物細胞使其轉(zhuǎn)化為亞硫酸鹽，再轉(zhuǎn)化成硫酸鹽。當過量的二氧化硫存在時，植物細胞就不能盡快地把亞硫酸鹽轉(zhuǎn)化成硫酸鹽，并開始

12、破壞細胞結構。菠菜，萵苣和其他葉狀蔬菜對二氧化硫最為敏感。棉花和苜蓿也都很敏感。松針也受其影響，不論葉尖或是整片針葉都會變成褐色，并且很脆弱。</p><p>　　二氧化硫?qū)ㄖ锛捌渌奈：Γ?</p><p>　　大氣中的二氧化硫及其生成的酸霧、酸滴等，能使金屬表面產(chǎn)生嚴重的腐蝕，使紡織品、紙品、皮革制品等腐蝕破損，使金屬涂料變質(zhì)，降低其保護效果。造成金屬腐蝕最為有害的污染物一般是二

13、氧化硫，已觀察到城市大氣中金屬的腐蝕率約是農(nóng)村環(huán)境中腐蝕率的1.5-5倍。溫度尤其是相對濕度皆顯著影響著腐蝕速度。含硫物質(zhì)或硫酸會侵蝕多種建筑材料，如石灰石、大理石、花崗巖、水泥砂漿等，這些建筑材料先形成較易溶解的硫酸鹽，然后被雨水沖刷掉。尼龍織物，尤其是尼龍管道等，其老化顯然是由二氧化硫或硫酸氣溶膠造成的。長期的酸雨作用還將對土壤和水質(zhì)產(chǎn)生不可估量的損失， 對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生嚴重的影響。</p><p>　　1.

14、2吸收技術的概況</p><p>　　在化學工業(yè)中，經(jīng)常需將氣體混合物中的個各組分加以分離。氣體的吸收是用適當?shù)囊后w吸收劑與氣體混合物接觸，吸收器氣體混合物中一個或幾個組分，使其中的各組分得以分離的一種操作。在化工生產(chǎn)中，它主要用于原料氣的凈化、有用組分的回收。制取氣體的溶液作為成品，以及廢氣的治理等方面，因此吸收操作是一種重要的分離方法，在化學工業(yè)中應用相當普遍。 </p><p&

15、gt;　　吸收操作利用氣體混合物各組分在某種溶劑中溶解度不同而達到分離的目的。氣體吸收是物質(zhì)自氣相到液相的轉(zhuǎn)移，這是一種傳質(zhì)過程。混合氣體中某一組分能否進入液相，既取決于氣相中該組分的分壓，也取決于溶液里該組分的平衡蒸氣壓。如果混合氣體中該氣體的分壓大于溶液中該組分的平衡蒸氣壓，這個組分便可自氣相轉(zhuǎn)移到液相，即被吸收。轉(zhuǎn)移的結果，溶液里這個組分的濃度便升高，它的平衡蒸汽壓也隨著升高，到最后，可以升高到等于它的氣相中的分壓，傳質(zhì)過程于是停

16、止，這時稱為氣液兩相達到平衡。根據(jù)兩相的平衡關系可以判斷傳質(zhì)過程的方向與極限。另外，傳質(zhì)速率與推動力成正比，與阻力成反比，兩相的濃度距離平衡濃度越大，則傳質(zhì)的推動力越大，傳質(zhì)速率與越大。 </p><p>　　吸收技術是從氣液兩相的平衡關系與傳質(zhì)速率關系著手，利用氣體混合物中各組分在特定的液體吸收劑中的溶解度不同的基本原理，最終實現(xiàn)各組分分離的目的。</p><p><b>　

17、　1.3氣候條件</b></p><p>　　概況： 江西地處亞熱帶季風氣候區(qū)，四季分明，光照充足，雨量豐沛。春季陰冷多雨，偶有桃花汛；夏季高溫多雨，間有臺風影響；秋季風和日麗，秋高氣爽；冬季濕冷，多偏北大風。年平均氣溫 11.6℃～19.6℃，無霜期長達240-307天，降水季節(jié)分配不均，全年降水50%以上集中在4-7月，該時期為江西的雨季。</p><p>　　江西地域廣，

18、南北跨越 5個多緯距，東西相隔5個多經(jīng)度，境內(nèi)東、西、南三面環(huán)山，中間丘陵起伏，北部為鄱陽湖及其平原。復雜的地形、地貌分布，使得江西氣候資源分布復雜多樣：光資源北多南少；熱量資源南多北少；水分資源東多西少；風能資源湖區(qū)、山區(qū)多，其他地區(qū)少。</p><p>　　全省四季主要特點、氣候資源分布如下：</p><p>　　春季： 受大陸冷高壓和南支槽的共同影響，我省多過程性天氣，主要的災害性天

19、氣是低溫陰雨和強對流。長期低溫陰雨會造成爛種爛秧，對早稻播種危害很大，平均約 2年出現(xiàn)1次。</p><p>　　夏季： 受西太平洋副熱帶高壓控制，晴旱酷熱。全省 7月平均氣溫除周邊地區(qū)外，南北各地相差甚小，都在29.0～30.0℃之間，極端最高氣溫都在40℃以上。全年日最高氣溫≥35℃的天數(shù)，除鄱陽湖受湖水調(diào)節(jié)和龍南、全南、定南等地植被條件較好的山區(qū)為10～20天外，其他地方都在20天以上，贛東北和贛江中游一帶

20、多達40～50天，可算是我國的“火爐”之一。</p><p>　　全省多年極端最高氣溫 31.1℃～42.1℃。</p><p>　　秋季： 雨季結束之后，西太平洋副高北跳，我省多處太平洋副高脊區(qū)之中，使得我省多晴好天氣，且濕度較小，主要災害性天氣是干旱與寒露風。</p><p>　　冬季： 受大陸季風影響，不斷有冷空氣侵入，特別是鄱陽湖區(qū)域為向北開口的盆地，冷空氣

21、長驅(qū)直入，使北部平原氣溫顯著下降，有時伴有雨雪或冰凍。 1月平均氣溫為3.5～5.0℃，最低氣溫較低。贛南盆地因受山脈阻擋，加之位置偏南，冷空氣的影響較小，1月的平均氣溫為7.0～8.0℃，有的在8.0℃以上，但極端最低氣溫仍可下降至-5℃左右。全省多年極端最低氣溫-3.8℃～-16.7℃.</p><p>　　二、設計依據(jù)與排放標準</p><p><b>　　2.1設計原則&

22、lt;/b></p><p>　　1、符合當?shù)氐慕?jīng)濟發(fā)展規(guī)劃；</p><p>　　2、項目建設要經(jīng)濟實用；</p><p>　　3、項目用材要符合各項標準；</p><p>　　4、符合該區(qū)的環(huán)保要求與環(huán)保規(guī)劃；</p><p>　　5、項目實際投產(chǎn)效果要達到各項標準。</p><p>

23、<b>　　2.2設計依據(jù)</b></p><p>　　GB3095－2012 環(huán)境空氣質(zhì)量標準</p><p>　　GB16297－1996大氣污染物綜合排放標準</p><p>　　GWPB 3－1999鍋爐大氣污染物排放標準</p><p>　　GB4915－1996水泥廠大氣污染物排放標準</p&g

24、t;<p>　　GB9078－1996工業(yè)爐窯大氣污染物排放標準</p><p>　　GB16171－1996煉焦爐大氣污染物排放標準</p><p>　　GB13223－1996火電廠大氣污染物排放標準</p><p>　　GB14554－93 惡臭污染物排放標準</p><p>　　GB5468－91 鍋

25、爐煙塵測試方法</p><p><b>　　2.3設計指標</b></p><p><b>　　2.4設計條件</b></p><p>　　生產(chǎn)能力：年處理空氣—二氧化硫混合氣2.3萬噸（開工率300天／年）。 </p><p>　　原料：二氧化硫含量為5%（摩爾分率，下同）的常溫氣體

26、（t=20℃）。 </p><p>　　分離要求：塔頂二氧化硫含量不高于0.26% 。 </p><p>　　塔底二氧化硫含量不低于0.1% </p><p>　　處理量：2500m3/h的水吸收SO2</p><p>　　壓力：常壓101.325kPa</p><p>

27、;<b>　　三、工藝比選</b></p><p>　　3.1吸收設備的選擇</p><p>　　低濃度氣體吸收為對象。</p><p>　　板式塔：氣液兩相在塔內(nèi)逐級接觸</p><p>　　填料塔：氣液兩相在塔內(nèi)連續(xù)接觸 </p><p>　　對吸收設備的基本要求：</p>&

28、lt;p>　?。?）氣液之間有較大的接觸面積和一定的接觸時間</p><p>　?。?）氣液之間擾動強烈，吸收阻力小，吸收效率高</p><p>　?。?）操作穩(wěn)定，并有合適的操作彈性</p><p>　?。?）氣流通過時的壓降小</p><p>　?。?）結構簡單，制作維修方便，造價低廉</p><p>　?。?/p>

29、6）針對具體情況，要求具有抗腐和防堵能力</p><p>　　最常用的是填料塔，其次是板式塔，此外還有噴灑塔和文丘里吸收器。</p><p><b>　　本設計采用填料塔。</b></p><p><b>　　3.2吸收劑的選擇</b></p><p><b>　　對吸收劑的選擇</

30、b></p><p>　?。?）對溶質(zhì)由較大的溶解度，溶解度大，溶劑用量小，溶劑再生費用下降；溶解度大，對一定的液氣比，吸收推動力大，吸收傳質(zhì)速度大，完成一定的傳質(zhì)任務所需要的設備尺寸小。</p><p>　　（2）良好的選擇性，即對待吸收組分溶解度大，其余組分溶解度小</p><p>　?。?）穩(wěn)定不易揮發(fā)，以減少溶劑損失</p><p&

31、gt;　?。?）黏度低，有利于氣液接觸與分散，提高吸收速率</p><p>　　（5）無毒，腐蝕性小，不易燃，價廉等</p><p>　　本設計采用水作為吸收劑，二氧化硫作為溶質(zhì)。</p><p><b>　　3.3吸收過程</b></p><p><b>　　吸收流程有：</b></p>

32、;<p>　　（一）一步吸收流程和兩部吸收流程 </p><p>　　一步流程一般用于混合氣體溶質(zhì)濃度較低，同時過程的分離要求不高，選用一種吸收劑即可完成任務的情況。若混合氣體中溶質(zhì)濃度較高且吸收要求也高，難以用一步吸收達到規(guī)定的吸收要求，但過程的操作費用較高，從經(jīng)濟性的角度分析不夠適宜時，可以考慮采用兩步吸收流程。 </p><p>　?。ǘ﹩嗡樟鞒毯投嗨樟鞒?

33、 </p><p>　　單塔吸收流程是吸收過程中最常用的流程，如過程無特別需要，則一般采用單塔吸收流程。若過程的分離要求較高，使用單塔操作時，所需要的塔體過高，或采用兩步吸收流程時，則需要采用多塔流程（通常是雙塔吸收流程） </p><p>　?。ㄈ┠媪魑张c并流吸收 </p><p>　　吸收塔或再生塔內(nèi)氣液相可以逆流操作也可以并流操作，由于逆流操作具有傳質(zhì)

34、推動力大，分離效率高（具有多個理論級的分離能力）的顯著優(yōu)點而 廣泛應用。工程上，如無特別需要，一般均采用逆流吸收流程。 </p><p>　?。ㄋ模┎糠秩軇┭h(huán)吸收流程 由于填料塔的分離效率受填料層上的液體噴淋量影響較大，當液相噴淋量過小時，將降低填料塔的分離效率，因此當塔的液相負荷過小而難以充分潤濕填料表面時，可以采用部分溶劑循環(huán)吸收流程，以提高液相噴淋量，改善塔的操作條件。</p><

35、p>　　本設計采用單塔逆流操作。</p><p>　　3.4填料的類型與選擇</p><p>　　填料是填料塔中傳質(zhì)元件，它可以有各種不同的分類：如按性能分為通用填料和高效填料；按形狀分為顆粒型填料和規(guī)整填料。填料品種很多，最古老的填料是拉西環(huán)；在國外被認為較為理想的是鮑爾環(huán)，矩鞍填料和波紋填料等工業(yè)填料，現(xiàn)經(jīng)測試驗證，已被推薦為我國今后推廣使用的通用型填料，填料的材質(zhì)可為金屬、陶瓷

36、或塑料。 各種填料的結構差異較大，具有不同的優(yōu)缺點，因此在使用上應根據(jù)具體情況選擇不同的塔填料。在選擇塔填料時，應該考慮如下幾個問題： </p><p>　　(1) 選擇填料材質(zhì) 選擇填料材質(zhì)應根據(jù)吸收系統(tǒng)的介質(zhì)以及操作溫度而定，一般情況下，可以選用塑料，金屬，陶瓷等材料。對于腐蝕性介質(zhì)應采用相應的抗腐蝕性材料，如陶瓷，塑料，玻璃，石墨，不銹鋼等，對于溫度較高的情況，應考慮材料的耐溫性能。</p&

37、gt;<p>　　(2) 填料類型的選擇 填料類型的選擇是一個比較復雜的問題。一般來說，同一類填料塔中，比表面積大的填料雖然具有較高的分離效率，但是由于在同樣的處理量下，所需要的塔徑較大，塔體造價升高。 </p><p>　　(3) 填料尺寸的選擇 實踐表明，填料塔的塔徑與填料直徑的比值應保持不低于某一下限值，以防止產(chǎn)生較大的壁效應，造成塔的分離效率下降。一般來說，填料尺寸大，成本低，處理量大

38、，但是效率低，使用大于50mm的填料，其成本的降低往往難以抵償其效率降低所造成的成本增加。所以，一般大塔經(jīng)常使用50mm的填料。但在大塔中使用小于20——25mm填料時，效率并沒有較明顯的提高，一般情況下，可以按表選擇填料尺寸。</p><p>　　因此對于水吸收S02的過程、操作、溫度及操作壓力較低，工業(yè)上通常選用所了散裝填料。在所了散裝填料中，塑料階梯環(huán)填料的綜合性能較好，故此選用塑料階梯環(huán)填料。</p

39、><p><b>　　四、設計計算</b></p><p><b>　　4.1流程說明</b></p><p>　　吸收SO2的流程包括吸收和解吸兩大部分?；旌蠚怏w冷卻至20℃ 下進入吸收塔底部，水從塔頂淋下，塔內(nèi)裝有填料以擴大氣液接觸面積。在氣體與液體接觸的過程中，氣體中的SO2 溶解于水，使離開吸收塔頂?shù)臍怏w二氧化硫含量降

40、低至允許值，而溶有較多二氧化硫的液體由吸收塔底排出。為了回收二氧化硫并再次利用水，需要將水和二氧化硫分離開，稱為溶劑的再生。解吸是溶劑再生的一種方法，含二氧化硫的水溶液經(jīng)過加熱后送入解吸塔，與上升的過熱蒸汽接觸，二氧化硫從液相中解吸至氣相。二氧化硫被解吸后，水溶劑得到再生，經(jīng)過冷卻后再重新作為吸收劑送入吸收塔循環(huán)使用。</p><p>　　4.2吸收塔的物料衡算確定塔頂、塔底的氣液流量和組成</p>

41、<p>　　4.2.1液相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　對于低濃度的吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可以近似取純水的物性數(shù)據(jù) 20℃時水的有關物性數(shù)據(jù)如下：</p><p>　　密度ρL=998.2(kg/m3)</p><p>　　粘度μL=0.001004(Pa.S)=3.6kg/(m.h)</p><p>　　表面張力δL=72.6

42、7(dyn/cm)=941803(kg/h2)</p><p>　　SO2在水中的擴散系數(shù)DL=1.47×10-5(㎝2/s)=5.29×10-6(m2/h)</p><p>　　4.2.2氣相物性數(shù)據(jù)</p><p>　　混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為 Mvm =0.05×64.06+0.95×29=30.75</p>

43、;<p>　　混合氣體的平均密度為</p><p>　　混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊的20 C°空氣的粘度為</p><p>　　SO在空氣中的擴散系數(shù)為</p><p>　　4.2.3氣液兩相平衡時的數(shù)據(jù)</p><p>　　常壓下20℃2SO在水中的亨利系數(shù)為E=3.55×10³K

44、Pa</p><p><b>　　相平衡常數(shù)為</b></p><p><b>　　溶解度系數(shù)為</b></p><p>　　kmol/(kPa ? m³)</p><p><b>　　4.2.4物料衡算</b></p><p>　　因為公式G

45、B（Y1-Y2）=Ls(X1-X2)無論是低濃度吸收還是高濃度吸收均適用，故物料衡算利用此式。（以下計算過程分別以G和L表示GB 和 Ls）</p><p>　　進塔氣相摩爾比為526</p><p><b>　　出塔氣相摩爾比為</b></p><p><b>　　進塔惰性氣相流量為</b></p><

46、;p>　　該吸收過程屬于低濃度吸收，平衡曲線可近似為直線，最小液氣比可按下式計算，即</p><p>　　對于純?nèi)軇┪者^程，進塔液相組成為X2=0</p><p><b>　　取操作液氣比</b></p><p>　　L=49.93×98.79=4932.58 (kmol/h)</p><p>　　GB

47、（Y1-Y2）=Ls(X1-X2)</p><p><b>　　4.3塔徑的計算</b></p><p>　　采用Eckert 通用關聯(lián)圖計算泛點氣速</p><p>　　液相質(zhì)量流量可近似按純水的流量計算，即WL=4932.58×18.02=88885.09kg/h</p><p>　　氣相質(zhì)量流量為WG=2

48、500×1.278=3195kg/h</p><p>　　Eckert通用關聯(lián)圖的橫坐標為</p><p>　　查Eckert通用關聯(lián)圖得</p><p>　　式中：uF：泛點氣速 m/s g：重力加速度 9.81m/s2 ρG?，ρL?：氣相，液相密度 kg/m3 ：液體粘度 mPa·s ：試驗填料因子，m-1；:水

49、密度與液體密度之比:?（此處為1）</p><p>　　本次設計選用的是塑料階梯環(huán)類型填料。查資料的。其填料因子=170 m-1</p><p><b>　　泛點氣速：</b></p><p>　　對于散裝填料，泛點率的經(jīng)驗值為，泛點率的選擇，對于加壓操作，選擇較高的泛點率，減壓操作選擇較低的泛點率，此處取</p><p&g

50、t;　　∴圓整塔徑D取1200mm。</p><p>　　4.3.1泛點率校核和填料規(guī)格</p><p><b>　　泛點率校核</b></p><p><b>　　(在允許范圍內(nèi))</b></p><p><b>　　填料規(guī)格校核</b></p><p&g

51、t;<b>　　階梯環(huán)的徑比要求：</b></p><p><b>　　有既符合要求</b></p><p>　　4.3.2液體噴淋密度校核</p><p><b>　　取最小潤濕速率為：</b></p><p>　　a=132.5㎡/m³</p>&l

52、t;p>　　故滿足最小噴淋密度的要求. </p><p>　　經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=1200mm合理。</p><p>　　4.4填料層高度的計算</p><p>　　4.4.1傳質(zhì)單元數(shù)的計算</p><p><b>　　解吸因數(shù)為</b></p><p><b>

53、　　氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為</b></p><p>　　4.4.2傳質(zhì)單元高度的計算</p><p>　　氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關聯(lián)式計算</p><p>　　查表(常見材質(zhì)的臨界表面張力值)</p><p><b>　　液體質(zhì)量通量為</b></p><p><b>

54、　　=0.611</b></p><p><b>　　氣體質(zhì)量通量為</b></p><p>　　氣膜吸收系數(shù)由下式計算</p><p>　　液膜吸收系數(shù)由下式計算</p><p>　　由查資料得=1.45，則</p><p><b>　　因為，故需要校正。</b>

55、;</p><p>　　4.4.3填料層高度的計算</p><p>　　根據(jù)設計經(jīng)驗，填料層設計高度一般為</p><p><b>　　因此取</b></p><p>　　所以設計取填料層高度為</p><p>　　查資料得，對于階梯填料，h/D=8~15,hmax ≤6m</p>

56、<p><b>　　取h/D=8,則</b></p><p>　　H=8*1200=9600mm</p><p>　　計算的填料高度為5500mm，故不需要分段。</p><p>　　4.5填料層壓降計算</p><p>　　4.5.1氣體進出口壓力降</p><p>　　由后面主要接管

57、尺寸計算可知，氣體的進出口接管內(nèi)徑為254mm。 </p><p>　　則氣體的進出口流速為：</p><p>　　則進口突然夸大ξ=1)</p><p>　　出口（突然縮小ξ=0.5）</p><p>　　4.5.2填料壓力降</p><p>　　氣體通過填料層的壓力降采用Eckert關聯(lián)圖計算，有前面計算可知 &l

58、t;/p><p><b>　　其中橫坐標為</b></p><p>　　查《散裝填料壓降填料因子平均值》得φP=116m-1</p><p><b>　　縱坐標為</b></p><p>　　查Eckert關聯(lián)圖得</p><p><b>　　所以填料層壓力降</

59、b></p><p>　　其它塔內(nèi)間的壓力降較小,因此可忽略，于是得到吸收塔的總壓力降為</p><p><b>　　4.6液體分布裝置</b></p><p>　　液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式、及槽盤式等。工業(yè)應用以管式、槽式、及槽盤式為主。</p><p>　　由上述計算知，本次設計的填料

60、層不需要分段,故不需要安裝液體再分布器。</p><p>　　4.6.1分布點密度及補液孔數(shù)的計算</p><p>　　按照Eckert建議值，D≥1200mm 時，噴淋點密度為42點/m2,因為該塔液相負荷較大，設計取噴淋點密度為120點/ m2 。布液點數(shù)為</p><p>　　N=0.785×1.22 ×120=135.6≈136點<

61、/p><p>　　按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。設計結果為：二級槽共設七道，槽側(cè)面開孔，槽寬度為80mm,槽高度為210mm,兩槽中心矩為160mm,分布點采用三角形排列。實際設計布點數(shù)為n=132點。</p><p><b>　　布液計算</b></p><p><b>　　由</b></p>

62、<p>　　L: 液體流量 m3/s n: 開孔數(shù)目 ?: 孔流系數(shù)，取0.55～0.60 d0: 孔徑，m : 開孔上方的液位高度，m</p><p><b>　　取，</b></p><p><b>　　設計取</b></p><p>　　4.6.2塔底液體保持管高度的計算</p>

63、;<p>　　取布液孔的直徑為15mm，則液位保持管中的液位高度可由公式：</p><p><b>　　得，即：:</b></p><p>　　式中：d：布液孔直徑，m L：液體流率，m3/s n：布液孔數(shù) k：孔流系數(shù) h：液體高度

64、 g：重力加速度，m/s2</p><p>　　k值由小孔液體流動雷諾數(shù)決定,可取k=0.60~0.62，因此，取k=0.60</p><p>　　根據(jù)經(jīng)驗 ，則液位保持管高度為：</p><p><b>　　4.7填料支持裝置</b></p><p>　　填料支撐板的作用是支撐塔內(nèi)的填料。常用的填料支撐裝

65、置由柵板型，孔管型，駝峰型等。對于散裝填料，通常選用孔管型，駝峰型支撐裝置；設計中，為防止在填料支撐裝置處壓降過大甚至發(fā)生液泛，要求填料支撐裝置的自由截面積應大于75% 。 </p><p>　　本次設計選用駝峰型支撐裝置</p><p>　　五、其他輔助設備的計算與選擇</p><p>　　5.1吸收塔的主要接管尺寸的計算</p><p>

66、;　　本設計中填料塔有多處接管，但主要的是氣體和液體的進料口和出料口接管。在此分別以液體進料管和氣體進料管的管徑計算為例進行說明。氣體和液體在管道中流速的選擇原則為：常壓塔氣體進出口管氣速可取10～20m/s（高壓塔氣速低于此值）；液體進出口流速可取0.8～1.5m/s（必要時可加大些）。</p><p>　　5.1.1液體進料接管</p><p>　　進料管的結構類型很多，有直管進料管、

67、彎管進料管、T型進料管。本設計采用直管進料管，管徑計算如下</p><p>　　取u液=1.2m/s</p><p><b>　　設計取進料管管內(nèi)徑</b></p><p>　　查《輸送流體用地縫鋼管：GB8163-20083》可知， 可選用熱軋無縫鋼管管徑為Φ194mm×10mm。則實際管內(nèi)徑為174mm.實際通過液體接管的液速為

68、：</p><p>　　5.1.2氣體進料接管</p><p>　　采用直管進料。取氣速u氣=18.0m/s</p><p><b>　　設計取進料管管徑</b></p><p>　　所以查《輸送流體用地縫鋼管：GB8163-20083》可知取管徑為Φ273mm×9.5mm ??</p><

69、p>　　實際管內(nèi)徑為254mm，則實際通過氣體接管的氣速為：</p><p>　　5.1.3吸收劑輸送管路直徑及流速計算</p><p>　　根據(jù)管材規(guī)范，選擇Φ159mm×7mm型的熱軋無縫管道，其內(nèi)徑為145mm，其實際流速為：</p><p>　　5.2離心泵的計算與選擇</p><p><b>　　（1）流量

70、</b></p><p>　　（2）流量所需的揚程</p><p>　　式中 Z?—兩截面處位頭差； </p><p>　　??—兩截面處靜壓頭之差； </p><p>　　?—兩截面處動壓頭之差； ?</p><p>　　—直管阻力；

71、 ?</p><p>　　—管件、閥門局部阻力；</p><p>　　根據(jù)前面設計資料對上述公式各項進行估算：</p><p><b>　　(湍流)</b></p><p>　　利用柏拉修斯關系式有：</p><p>　　根據(jù)填料塔高及泵的大體位置，管路長ｌ取13米</p

72、><p>　　選用三個90。彎頭，三個截止閥全開</p><p>　　考慮到安全系數(shù)，查得流量的安全系數(shù)為1.1，揚程的安全系數(shù)為1.05～1.1</p><p>　　因為該吸收以清水為吸收劑，選用離心泵型號為：IS125-100-200單級單吸離心泵，其性能參數(shù)如下</p><p><b>　　六、設計一覽表</b><

73、;/p><p>　　基礎物性數(shù)據(jù)和物料衡算結果匯總：</p><p><b>　　下標</b></p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　[1]王國勝主編.《化工原理課程設計》第二版.大連：大連理工大學出版社，2006.8</p><p>　　[2]陳

74、敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋編.《化工原理》下冊第三版.北京：化學工業(yè)出版社,2006.5</p><p>　　[3]吉林化學工業(yè)公司設計院，化學工業(yè)部化工設計公司主編.《化工工藝算圖》第一冊《常用物料物性 數(shù)據(jù)》. 北京：化學工業(yè)出版社,1982.10</p><p>　　[4]賈紹義，柴誠敬主編.《化工原理課程設計（化工傳遞與單元操作課程設計）》.天津:天津大學出版社，2002.8&l

75、t;/p><p>　　[4]陳敏恒，叢德滋，方圖南，齊鳴齋編.《化工原理》上冊第三版.北京：化學工業(yè)出版社,2006.5</p><p>　　[5]《輸送流體用地縫鋼管：GB8163-20083》</p><p>　　[6]厲玉鳴主編.《化工儀表及自動化》第四版.北京：化學工業(yè)出版社，2010.7</p><p><b>　　八、附錄&

76、lt;/b></p><p><b>　　附錄一</b></p><p>　　附錄二塔徑與填料公稱直徑的比值D/d的推薦值</p><p>　　附錄三 貝恩—霍根關聯(lián)式中的A、K值</p><p><b>　　附件圖 </b></p><p><b>　　高程