氣液相反應(yīng)器設(shè)計-噴霧塔吸收三氧化硫

氣液相反應(yīng)器設(shè)計——噴霧塔吸收三氧化硫頁[摘要]：在目前，大氣污染已經(jīng)變成了一個全球性的問題，主要有溫室效應(yīng)、臭氧層破壞和酸雨。大氣污染對人體的舒適、健康的危害包括對人體的正常生活和生理的影響。本次課程設(shè)計的題目是某一有色金屬冶煉廠熔煉爐排放的煙氣中含有煙塵、SO2、SO3等污染物，已設(shè)置電除塵除去煙塵后，擬回收其中的SO2，除塵后的煙氣量為Q，煙氣溫度為280?C，煙氣中除SO2外，還有SO3、H2O、O2、N2及少量煙塵，試設(shè)計一噴霧塔，采用30%的稀硫酸去除SO3及煙塵，同時使煙氣溫度降至68?C。計算噴霧塔的物料衡算及能量衡算，并計算其各部分的尺寸；其中初步設(shè)計要求繪制噴霧塔結(jié)構(gòu)圖一張，設(shè)計深度為一般初步設(shè)計深度。關(guān)鍵詞：噴淋塔、三氧化硫Inthepresent,Airpollutionhasbeenbecameaglobalproblem,includingthegreenhouseeffect,theozonedepletionandacidrain.Airpollutioneffecthumancomfortable,healthyandincludethenormallifeandphysiological.Thiscoursedesigntopicisanon-ferrousmetalsmeltingplantemissionsofausmeltsmeltingfurnacesmokecontainssoot,SO2andSO3pollutants,etc,afterthesmokehassettoremovedustremoval,toreclaimSO2,afterthesmokededustinggasforQ,fluegastemperaturefor280?C,inadditiontotheSO2fluegas,andhaveSO3,H2O,O2,asmallamountofN2smoke,sotrytodesignaspraytower,using30%ofthethinsulfuricacidlowSO3anddustremoval,Atthesametime,fluegastemperaturedownto68?C.Calculationofmaterialbalancespraytower,andenergybalancecalculations,andcalculationofitspartssize,Preliminarydesignrequirementofdrawingaspraytowerstructure,Designdepthisgeneralpreliminarydesigndepth.環(huán)境要素之一。然而人口的增多，人類活動的頻繁，自然因素影響使大氣污染嚴重，保護大氣環(huán)境是我們刻不容緩的義務(wù)。人類賴以生存的環(huán)境由自然環(huán)境和社會環(huán)境組成。自然環(huán)境是人類生產(chǎn)生活所必需的自然條件和自然資源的總和，社會環(huán)境是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標志，社會環(huán)境的質(zhì)量對人類生活和工作以及對社會的進步都有極大的影響。大氣污染通常是指由于人類活動和自然過程引起某種物質(zhì)進入大氣，呈現(xiàn)出足夠濃度，達到了足夠時間并因此而危害了人體的舒適、健康和福利或而危害了環(huán)境的現(xiàn)象。而有色金屬冶煉廠熔煉爐排放的煙氣中含有煙塵、SO2、SO3等污染物，S的排放是造成酸雨的主要原因，因此煙氣脫硫技術(shù)是控制酸雨危害的最為有效的手段之一。本次課程設(shè)計采用采用30%的稀硫酸去除SO3及煙塵，再將二氧化硫轉(zhuǎn)變成三氧化硫，再而轉(zhuǎn)變成硫酸以降低S排放。一、設(shè)計參數(shù)爐氣組成列于下表：成分SO2SO3H2OO2N2體積(%)8.576.5含塵<0.2g/Nm3爐氣壓力：-1000Pa當?shù)卮髿鈮海?1.06kPa總硫去除率：2%近塔煙氣流量：42000Nm3/h近塔煙氣溫度：280℃出塔煙氣溫度：68℃二、噴霧塔結(jié)構(gòu)和特點結(jié)構(gòu)包括塔體、氣體分布器、霧化器、液體在分布器及自控儀表元器件等。本塔特點：1．不用填料及氣液交換塔盤，系統(tǒng)阻力小，降低了風機功率，節(jié)約能耗；2．采用霧化器，霧化噴嘴將液體完全霧化，氣液交換面積大，吸收、凈化充分；3．因無填料免去了填料堵塞煩惱，省去了更換填料及維護的費用。同時也減輕了塔體的重量，使安裝及基礎(chǔ)變得簡單化，節(jié)約了投資。4．在塔內(nèi)增加液體再分布器,避免了塔內(nèi)的“干錐體”(即塔中心空)現(xiàn)象，使吸收更充分。三、工作原理氣液噴霧塔可作為氣體吸收時需要進行除塵或吸收過程中液相內(nèi)生成的場合，同時也可以降低氣體溫度。煙氣從塔的下部進入，30%硫酸從塔頂向下噴淋，此時煙氣經(jīng)過硫酸噴淋，其中的三氧化硫被硫酸吸收，同時也使煙塵與氣體脫離，煙氣由塔頂出去，硫酸和煙塵由塔底流出。主要反映式：SO3+H2O→H2SO4四、物料衡算進氣溫度：280℃出氣溫度：68℃當?shù)卮髿鈮海?1.06KPa爐氣成分：干氣合計：1749.39kmol/h濕氣合計：1875.02kmol/h硫平衡SO3+SO2=153.75+1.88=155.63kmol/h由于流的總?cè)コ蕿?%，因此損失的硫為155.63×2%=3.11kmol/h剩余的硫量為155.63－3.11=152.52kmol/h余下的SO2的量為152.52×64=9761.28kmol/h水平衡出塔氣體中的換水量出塔氣體溫度為68℃,100%飽和，壓力損失為-0.5KPa查表得，30%蒸汽壓為21.684KPa入塔爐氣帶水量為2261.34kmol/h反應(yīng)水xy801898蒸發(fā)水蒸發(fā)水=出水－帶入水＋反應(yīng)水=11576.772－2261.34＋7.614=9323.046kg/h淋灑酸量設(shè)頻臨溫度為50℃，液氣比為7.5L/Nm3L/a=7.5L/Nm3Q=42000Nm3/hL/42000=7.5L=315000L=315m3查表得50℃時，30%硫酸密度為1197.8kg/m3所以L=315×1197.8=377307kg/h出塔酸量377307-9323.046+225.694=368209.648kg/h物料平衡表收入支出項目名稱數(shù)量（kg/h）比例（%）項目名稱數(shù)量（kg/h）比例（%）98402.269761.282.24150.40.035005100.161.175100.161.1740162.649.2440162.649.242261.340.5211576.7722.6637730786.77368209.64884.68合計434821.54100合計434810.5100五、熱量衡算帶入熱Q入爐氣溫度為280℃,25~280℃熱容量Cp：同理可求得：合計：Q1=14849128.8kJ/h三氧化硫轉(zhuǎn)化為硫酸的生成熱Q2Q2=1.88×(124892＋50158＋92110)=502260.8kJ/h噴灑硫酸帶入的熱量Q3查表得30%硫酸在50℃時ΔH=72.45kJ/kgQ3=mΔH=72.45×377307=27335892.15kJ/hQ入=Q1＋Q2＋Q3=14849128.8＋502260.8＋27335892.15=42687291.75kJ/h出塔氣體帶出熱量Q出爐氣帶出熱量Q1’出塔溫度為68℃,100%飽和，設(shè)除霧率為40%查得25~68℃熱容量Cp：同理可求得：30%酸霧=3.198kJ/(kg·K)M=1.88×80=150.4kJ/h8098150.4x∵除霧率為40%∴余下的酸為H2SO4=110.544kg/h換算為30%H2SO4=110.544/0.3=368.48kg/h30%酸霧=368.48×3.198×43=50671.159kJ/hQ1’=2688113.425＋＋＋＋50671.159=4921077.774kJ/h水的蒸發(fā)熱Q2’68℃時水的熱容為2337.625kJ/kg∴Q2’=mΔH=9323.046×2337.625=21793785.406kJ/h熱損失Q3’熱損失為總?cè)霟岬?%Q3’=0.05Q入=0.05×42687291.6=2134364.58kJ/hQ出=Q1’＋Q2’＋Q3’=4921077.774＋21793785.406＋2134364.58=28849127.76kJ/h出塔酸帶走的熱量Q酸=Q入－Q出=42687291.75－28849127.76=13838163.99kJ/h出塔酸溫設(shè)進塔酸溫為50℃，比熱4.06kJ/kg出塔酸溫升出塔酸溫為50＋9.26=59.26℃能量平衡表收入支出項目名稱數(shù)量（kJ/h）比例（%）項目名稱數(shù)量（kJ/h）比例（%）加入熱量14849128.834.79帶出顯熱4921077.77411.53三氧化硫變成硫酸生成熱502260.81.18水的蒸發(fā)熱21793785.40651.05噴灑硫酸帶入的熱27335892.1564.04熱損失2134364.585.00硫酸帶出的熱13838163.8432.42合計42687291.75100合計42687391.6100六、塔的計算1．塔的容積氣：280℃→68℃液：50℃→59.26℃Δt1=280-59.26=220.74℃=493.74KΔt2=68-50=18℃=291K取Kv值為800kJ/(m3·h·K)2.塔高、塔徑取噴淋密度12m3/(m2·h)截面積=V/噴淋密度=90.05/12=7.50m2塔高H=V/S=90.05/7.50=12m3．進氣口管徑、出氣口管徑取氣體流速為16m/s=1.135m24.出塔的酸管徑取出塔酸流速0.4m/sQUOTE5.進塔酸管徑取入塔酸量為1.2m/s設(shè)有10個噴頭，進塔酸量為Q=300m3Q’=300/10=30m3S=Q’/V=30/(1.2×3600)=0.0069m2七、結(jié)論這次大氣污染控制工程課程設(shè)計我們主要設(shè)計一噴霧塔吸收三氧化硫并除煙塵，這次課程設(shè)計使我們進一步消化和鞏固課本中所學的內(nèi)