環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)匯本

1、農(nóng)業(yè)大學(xué)課程論文學(xué) 院：資源環(huán)境學(xué)院班 級(jí)：環(huán)境科學(xué)姓 名：文濤學(xué) 號(hào)：201440463117課程論文題目：填料塔的設(shè)計(jì)課程名稱：環(huán)境工程課程設(shè)計(jì)評(píng)閱成績(jī)：評(píng)閱意見：成績(jī)?cè)u(píng)定教師簽名：日期： 年 月設(shè)計(jì)任務(wù)書學(xué)生：文濤(資源環(huán)境學(xué)院環(huán)境科學(xué)班級(jí)，學(xué)號(hào)：201440463117)1、設(shè)計(jì)題目：水吸收二氧化硫過程填料吸收塔的設(shè)計(jì)2、工藝操作條件：(1)操作平均壓力常壓(2 )操作溫度t=20 C(3 )每年生產(chǎn)時(shí)間：7200h (4)選用填料類型及規(guī)格自選3、設(shè)計(jì)任務(wù)：完成填料塔的工藝設(shè)計(jì)與計(jì)算，有關(guān)附屬設(shè)備的設(shè)計(jì)和選型，繪制吸收系統(tǒng)的工藝流程圖和 吸收塔的工藝條件圖，編寫設(shè)計(jì)說明書目錄、摘要二

2、、設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介2.1吸收劑的選擇2.2吸收流程的選擇2.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇2.3.1吸收塔設(shè)備2.3.2吸收塔填料2.4吸收劑再生的選擇2.5操作參數(shù)的選擇三、吸收塔的工藝計(jì)算3.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)3.1.1液相物性數(shù)據(jù)3.1.2氣相物性數(shù)據(jù)3.1.3氣液相平衡數(shù)據(jù)113.2物料衡算3.3湍球塔工藝尺寸的計(jì)算3.3.1塔徑3.3.2填料數(shù)據(jù)計(jì)算和支撐板結(jié)構(gòu)3.4填料層高度3.5流體力學(xué)計(jì)算3.5.1各階段工況氣速的計(jì)算3.5.2球?qū)訅毫礎(chǔ)P3.5.3球?qū)訑U(kuò)展階段時(shí)的膨脹高度3.6湍球塔的輔助結(jié)構(gòu)3.6.1支承板及檔網(wǎng)3.6.2 除沫器3.6.3液體分布器3.7填料塔附屬高度計(jì)算3.8湍球塔

3、的流體力學(xué)參數(shù)計(jì)算3.8.1全塔壓降3.8.2氣體動(dòng)能因子3.9附屬設(shè)備的計(jì)算和選擇3.9.1接管尺寸的計(jì)算舉例3.9.2離心泵的選擇和計(jì)算四、工藝設(shè)計(jì)計(jì)算結(jié)果匯總匯總與主要符號(hào)說明五、對(duì)過程的評(píng)述和有關(guān)問題的討論六、結(jié)束語(yǔ)摘要：吸收操作在化學(xué)工業(yè)中是一種重要的分離方法，本次設(shè)計(jì)采用水吸收礦石焙燒爐送出 的氣體，入塔的爐氣流量為2000m 3/h，其中進(jìn)塔SO2的摩爾分率為0.05，SO2的吸收率達(dá) 到95%吸收效果以減少對(duì)大氣的污染，屬于物理吸收。影響吸收的因素主要為溶質(zhì)在吸收劑 中的溶解度，其吸收速率主要決定于氣相或液相與界面上溶質(zhì)的濃度差，以及溶質(zhì)從氣相向液 相傳遞的擴(kuò)散速率。本設(shè)計(jì)本設(shè)

4、計(jì)采用填料塔，塔高8.7m，塔徑0.7m，采用聚丙烯空心球填料，具有通量大、阻力小、傳質(zhì)效率高等優(yōu)點(diǎn)，可以達(dá)到較好的通過能力和分離效果。一 般說來，完整的吸收過程應(yīng)包括吸收和解吸兩部分。在化工生產(chǎn)過程中，原料氣的凈化，氣 體產(chǎn)品的精制，治理有害氣體，保護(hù)環(huán)境等方面都要用到氣體吸收過程。填料塔作為主要設(shè) 備之一，越來越受到青睞。二氧化硫填料吸收塔，以水為溶劑，經(jīng)濟(jì)合理，凈化度高，污染 小。此外，由于水和二氧化硫反應(yīng)生成硫酸，具有很大的利用率。關(guān)鍵詞：二氧化硫吸收水 填料塔二、設(shè)計(jì)方案吸收過程的設(shè)計(jì)方案主要包括吸收劑的選擇、吸收流程的選擇、解吸方法選擇、設(shè)備類型 選擇、操作參數(shù)的選擇等容。2.1吸

5、收劑的選擇吸收劑一般是對(duì)氣體混合物的各組分具有不同的溶解度而能選擇性地吸收其中一種組分或幾種組分的液體。由于吸收操作的目的不同，吸收劑的功用也不同。有些是吸收氣體而獲得產(chǎn)品，如在鹽酸制造中用水吸收氯化氫氣體。有些是除去氣體混合物中的一種或幾種組分，以達(dá) 到分離的目的，如用水或堿液吸收煙道氣等中的二氧化碳。吸收操作中能夠選擇性地溶解混合氣體中某些特定組分的液體。吸收劑可以是純液 體，也可以是溶液。一般分為物理吸收劑和化學(xué)吸收劑兩類。物理吸收劑與溶質(zhì)之間無 化學(xué)反應(yīng)，氣體的溶解度只與氣液平衡（見汽液平衡）規(guī)律有關(guān)；化學(xué)吸收劑與溶質(zhì)之 間有化學(xué)反應(yīng)，氣體的溶解度不僅與氣液平衡規(guī)律有關(guān)，而且與化學(xué)平衡

6、規(guī)律有關(guān)。化 學(xué)吸收劑大多是某種活性組分的溶液，如碳酸鉀或氫氧化鈉的水溶液。當(dāng)吸收是為了制取某種溶液產(chǎn)品時(shí)，只能用某種特定的吸收劑，如由氯化氫制造鹽酸，只能用水作吸收劑。 當(dāng)吸收是為了對(duì)氣體混合物作組分分離時(shí)，吸收劑的合理選擇，對(duì)吸收操作的成功與否有重大影響。一般說來，化學(xué)吸收劑易于達(dá)到較高的選擇性，并可使溶質(zhì)易于溶解；但再生比較困難，消耗能量較多。事實(shí)上，很難找到一個(gè)能夠滿足上述各項(xiàng)要求的理想吸收劑，只能通過對(duì)可用吸收劑的全面評(píng)價(jià)，按經(jīng)濟(jì)上是否合理作 出選擇。為此，性能優(yōu)良的新吸收劑的開發(fā)，一直為人們所關(guān)注。對(duì)于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。其對(duì)吸收操作過程的經(jīng)濟(jì)性 有著十

7、分重要的影響。一般情況下，選擇吸收劑，要著重考慮如下問題：對(duì)溶質(zhì)的溶解度大所選的吸收劑多溶質(zhì)的溶解度大 ，則單位量的吸收劑能夠溶解較多的溶質(zhì) ，在一定的 處理量和分離要求下 ，吸收劑的用量小，可以有效地減少吸收劑循環(huán)量 ，這對(duì)于減少過程 功耗和再生能量消耗十分有利。對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性對(duì)溶質(zhì)有較高的選擇性 ，即要求選用的吸收劑應(yīng)對(duì)溶質(zhì)有較大的溶解度 ，而對(duì)其他組 分則溶解度要小或基本不溶 ，這樣,不但可以減小惰性氣體組分的損失 ，而且可以提高解 吸后溶質(zhì)氣體的純度。3不易揮發(fā)吸收劑在操作條件下應(yīng)具有較低的蒸氣壓，以避免吸收過程中吸收劑的損失，提高吸收過程的經(jīng)濟(jì)性。粘度低吸收劑在操作溫度下的粘度

8、越低，其在塔的流動(dòng)性越好， 有助于傳質(zhì)速率和傳熱速率的提高。其他所選用的吸收劑應(yīng)盡可能滿足無毒性、無腐蝕性、不易燃易爆、不發(fā)泡、冰點(diǎn)低、 價(jià)廉易得以及化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定等要求。2.2吸收流程的選擇吸收裝置的流程主要有以下幾種(1 )逆流操作 氣體自塔底進(jìn)入由塔頂排除，液相自塔頂進(jìn)入由塔底排除，即此逆流操 作。逆流操作的特點(diǎn)是，傳質(zhì)平均推動(dòng)力大，傳質(zhì)速率快，分離效率高。工業(yè)生產(chǎn)常采用逆 流操作。(2 )并流操作氣液兩項(xiàng)均從塔頂流向塔底，此即并流操作。并流操作的特點(diǎn)是，系統(tǒng)不受液流限制，可提高操作氣速，以提高生產(chǎn)能力。并流操作通常運(yùn)用以下情況：當(dāng)吸收過 程中平衡曲線較平坦時(shí)，流向?qū)ν苿?dòng)力影響不大；易溶氣

9、體的吸收或處理的氣體不需吸收很 完全；吸收劑用量特別大；逆流操作易引起液泛。 吸收劑部分再循環(huán)操作在逆流操作系統(tǒng)中，用泵將吸收塔排除液體的一部分冷卻 后與補(bǔ)充的新鮮吸收劑一同送回塔，即為部分在循環(huán)操作。通常用于以下的情況：當(dāng)吸收劑 的用量較小，為提高液體的噴淋密度；對(duì)于非等溫吸收過程，為控制塔的升溫，需取出一部 分熱量。該流程特別適宜平衡數(shù)值很小的情況，通過吸收液的部分在循環(huán)提高吸收劑的使用 效率。應(yīng)予指出，吸收劑部分在循環(huán)操作較逆流操作平均推動(dòng)力要低，切需要設(shè)置循環(huán)泵，操作費(fèi)用增加。 多塔串聯(lián)操作若設(shè)計(jì)的填料層高度過大，或因?yàn)樗幚砦锪系仍蛐杞?jīng)常清理填 料，為便于維修，可把填料層分裝在幾個(gè)

10、串聯(lián)的塔，每個(gè)吸收塔通過吸收劑和氣體量都相等， 即為多塔串聯(lián)操作。此種操作因塔需留較大的空間，輸液、噴淋、支承板等輔助裝置增加， 使設(shè)備投資加大。 串聯(lián)一并聯(lián)混合操作若吸收過程處理液量很大，如果用通常的流程，則液體在塔的噴淋密度過大，操作氣速勢(shì)必很小，塔的生產(chǎn)能力降低。實(shí)際生產(chǎn)中可采用氣相作串聯(lián)、 液相作并聯(lián)的混合流程；若吸收過程處理的液量不大而氣相流程很大時(shí)，可采用液相作串聯(lián)、 氣相作并聯(lián)的混合流程。總之，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)任務(wù)、工藝特點(diǎn)，結(jié)合各種流程的優(yōu)缺點(diǎn)選擇適宜的流 程布置。本設(shè)計(jì)采用湍球塔常采用的是單塔連續(xù)逆流操作，因?yàn)槟媪魍苿?dòng)力大，傳質(zhì)速率快， 分離效果好，并且單塔逆流操作即可滿足設(shè)計(jì)要求。2.3吸收塔設(shè)備及填料的選擇2.3.1吸收塔吸收塔是實(shí)現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。按氣液相接觸形態(tài)分為三類。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分 散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中 的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運(yùn)動(dòng)與氣相進(jìn)行接觸的填料吸收塔和降膜 吸收塔。塔氣液兩相的流動(dòng)方式可以逆流也可并流。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入 自上而下流動(dòng)，與從下向上