化工原理课程设计 二氧化硫的填料塔吸收设计.doc
- 【下载声明】
1. 本站全部试题类文档,若标题没写含答案,则无答案;标题注明含答案的文档,主观题也可能无答案。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
2. 本站全部PPT文档均不含视频和音频,PPT中出现的音频或视频标识(或文字)仅表示流程,实际无音频或视频文件。请谨慎下单,一旦售出,不予退换。
3. 本页资料《化工原理课程设计 二氧化硫的填料塔吸收设计.doc》由用户(hwpkd79526)主动上传,其收益全归该用户。163文库仅提供信息存储空间,仅对该用户上传内容的表现方式做保护处理,对上传内容本身不做任何修改或编辑。 若此文所含内容侵犯了您的版权或隐私,请立即通知163文库(点击联系客服),我们立即给予删除!
4. 请根据预览情况,自愿下载本文。本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
5. 本站所有资源如无特殊说明,都需要本地电脑安装OFFICE2007及以上版本和PDF阅读器,压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 化工原理课程设计 二氧化硫的填料塔吸收设计 化工 原理 课程设计 二氧化硫 填料 吸收 设计
- 资源描述:
-
1、吉林化工学院课程设计目录目录1摘要3第1章 绪论511吸收技术概况512 吸收设备的发展61.3吸收在工业生产中的应用7第2章 设计方案72.1吸收剂的选择72.2 吸收流程的选择82.2.1 气体吸收过程分类82.2.2吸收装置的流程92.3吸收塔设备及填料的选择92.3.1 吸收塔设备92.3.2 填料的选择102.4 吸收剂再生方法的选择102.5 操作参数的选择11第3章 吸收塔的工艺计算113.1 基础物性数据113.1.1 液相物性数据113.1.2 气相物性数据123.1.3气液相平衡数据123.2物料衡算123.3塔径计算133.3.1 塔径的计算133.3.2泛点率校核:14
2、3.3.4液体喷淋密度得校核:143.4 填料层高度的计算143.4.1 传质单元数的计算143.4.2传质单元高度的计算153.4.3填料层高度的计算163.5 填料塔附属高度的计算173.6 液体分布器计算173.6.1液体分布器的选型183.6.2布液孔数的计算183.6.3布液计算183.7 其他附属塔内件的选择183.7.1填料支承装置的选择183.7.2填料压紧装置193.7.3塔顶除雾器193.8吸收塔的流体力学参数计算203.81 吸收塔的压力降203.8.2 吸收塔的泛点率213.8.3 气体动能因子213.9 附属设备的计算与选择213.9.1 离心泵的选择与计算213.9
3、.2吸收塔主要接管尺寸选择与计算22工艺设计计算结果汇总与主要符号说明23设计过程的评述和有关问题的讨论26主要参考文献27结束语28吸收操作系统的工艺流程图29吸收操作系统的设备条件图30摘要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。一般说来,完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分。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。填料塔由于其通量大,阻力小,压降低,操作弹性大,塔内持液量小,填料易用耐腐蚀材料制造,结构简单,分离效率高等优点, 使得其在某些处理量
4、大要求压降小的分离过程中得到了广泛的应用并作为主要设备之一,越来越受到青睐。本设计任务是用20清水洗收录其中的。对于气体的吸收应该采用气液传质设备填料塔,因为它具有较高的比表面积。用水吸收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。在此吸收过程中,操作温度及操作压力较低,选用塑料散装填料。因塑料阶梯环的综合性能较好,所以选用DN8聚丙烯阶梯环填料。梁型支承板的性能优良,有利于气液传质,因此选用梁型支承板。因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。关键词:吸收- 填料塔- 逆流 Abstract Gas absorption process is the u
5、se of the gas mixture, each component in the solubility in liquid or chemical reactivity of the differences in the two-phase gas-liquid mass transfer occurs when the contact, gas-liquid mixture to achieve separation. In general, the integrity of the process should include the absorption and desorpti
6、on absorbing two parts. In the chemical production process, the raw material of gas purification, gas refined products, management of hazardous gases and protect the environment are widely used in the process of absorbing the gas. Packed column because of its large flux, small resistance, the pressu
7、re to reduce operating flexibility, the tower holding a small amount of fluid, easy-to-use filler material corrosion-resistant, simple structure, high efficiency separation, making its deal with some of the large volume of requests The small drop in the process of separation is widely used as one of
8、 the major equipment, more and more popular. The present task is to design with 20 of water to wash ones record. The gas should be used to absorb the gas-liquid mass transfer equipment packed column, as it has a high surface area. In the medium to absorb water solubility of the absorption process, i
9、n order to improve the efficiency of mass transfer, absorption current selection process. In the absorption process, the operating temperature and low pressure operation, the selection of bulk plastic filler. Plastic ring ladder as a result of the comprehensive performance is better, so choose DN8 p
10、olypropylene packing ring ladder. Liang-board support of high-performance, in favor of gas-liquid mass transfer, the choice of beam-board support. The liquid absorption tower as a result of a greater load, and the gas load is relatively low, the selection of trough liquid distributor. Key words: abs
11、orption - - packed tower - current第1章 绪论11吸收技术概况利用混合气体中各组分在同一种溶剂(吸收剂)中溶解度的不同分离气体混合物的单元操作称为吸收。吸收是分离气体混合物最常见的单元操作之一。工业吸收操作是在吸收塔内进行的。在吸收操作中,通常将混合气体中能够溶解于溶剂中的组分称为溶质或吸收质,以A表示;而不溶或微溶的组分称为载体或惰性气体,以B表示;吸收所用的溶剂称为吸收剂,以S表示;经吸收后得到的溶液称为吸收液;被吸收后排出吸收塔的气体称为吸收尾气。吸收就是吸收质从气相转入液相的过程1。吸收过程通常在吸收塔中进行。根据气、液两相的流动方向,分为逆流操作和并
12、流操作两类,工业生产中以逆流操作为主,吸收剂以塔顶加入自上向下流动,与从下向上流动的气体接触,吸收了吸收质的液体从塔底排出,净化后的气体从塔顶排出。吸收塔操作示意图如图片2-1所示。在工业生产中,除以制取溶液产品为目的的吸收(如用水吸收HCl气制取盐酸等)之外,大都要将吸收液进行解吸,以便得到纯净的溶质或使吸收剂再生后循环使用。解吸也称为脱吸,它是使溶质从吸收液中释放出来的过程,解吸通常在解吸塔中进行。图片2-2所示为洗油脱除煤气中粗苯的流程简图。图中虚线左侧为吸收部分,在吸收塔中,苯系化合物蒸汽溶解于洗油中,吸收了粗苯的洗油(又称富油)由吸收塔底排出,被吸收后的煤气由吸收塔顶排出。图中虚线右
13、侧为解吸部分,在解收塔中,粗苯由液相释放出来,并为水蒸汽带出,经冷凝分层后即可获得粗苯产品,解吸出粗苯的洗油(也称为贫油)经冷却后再送回吸收塔循环使用。吸收塔设备是气液接触的传质设备,一般可分为逐级接触型和微分接触型两类。板式塔属于逐级接触型的气液传质设备,它是在塔体内按照一定距离设置许多塔盘,气体以鼓泡或喷射的方式穿过塔盘上的液层。填料塔属于微分接触型气液传质设备,它是在塔体内装有一定数量的填料,填料的作用是提供气液间的传质面积。在塔内液体沿填料表面下流,形成一层薄膜,气体沿填料空隙上升,在填料表面的液层与气体的界面上进行传质过程2。12 吸收设备的发展 吸收操作主要在填料塔和板式塔中进行,
14、几种常用的吸收塔有填料塔、湍球塔、板式塔等。其中填料塔的应用较为广泛。 填料塔的历史较久,早在19世纪中期已开始用于生产,到20世纪初,人们以碎石、短管段等为填料用来蒸馏原油,改进了原来的釜式蒸馏技术,促进了石油工业的发展。但由于当时对填料两相的流动研究很少,塔的优越性未能全部发挥,故不久就为泡罩塔所取代。后来随着石油、酸碱、肥料、石油化工等工业的飞速发展,人们对填料塔的实践和认识才进一步不断加深,制造了多种形式的填料;对填料塔的压降和泛点得出了较为可靠的关联式,为设计和操作提供了依据3。 填料塔,它由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成,塔外壳
15、多采用金属材料,也可用塑料制造。填料是填料塔的核心,它提供了塔内气液两相的接触面,填料与塔的结构决定了塔的性能。填料必须具备较大的比表面,有较高的空隙率、良好的润湿性、耐腐蚀、一定的机械强度、密度小、价格低廉等。常用的填料有拉西环、鲍尔环、弧鞍形和矩鞍形填料,20世纪80年代后开发的新型填料如QH1型扁环填料、八四内弧环、刺猬形填料、金属板状填料、规整板波纹填料、格栅填料等,为先进的填料塔设计提供了基础。塔填料的研究与应用已获得长足的发展,鲍尔环、阶梯环、莱佛厄派克环、金属环矩鞍等的出现标志着散装填料朝高通量、高效率、低阻力方向发展有新的突破。规整填料在工业装置大型化和要求高分离效率的情况下,
16、倍受重视,已成为塔填料的重要品种。其中金属与塑料波纹板造价适中,抗污力强,操作性能好,并易于工业应用,可作为通用填料使用;栅格填料对液体负荷和允许压降要求苛刻的过程十分有利,并具有自净机能,即使应用在污垢系统也能长期稳定运转;脉冲填料独特的结构使之在大流量、大塔径下也不会发生偏流,极易工业放大,从发展上看很有希望。 近年来,工程界对填料塔进行了大量的研究工作,主要集中在以下几个方面:(1) 开发多种形式、规格和材质的高效、低压降、大流量的填料;(2) 与不同填料相匹配的塔内件结构;(3) 填料层中液体的流动及分布规律;(4) 蒸馏过程的模拟。 填料塔的基本特点是结构简单,压力降小,传质效率高,
17、便于采用耐腐蚀材料制造等。对于热敏性及容易发泡的物料,更显出其优越性。过去,填料塔多推荐用于0.60.7m以下的塔径。近年来,随着高效新型填料和其他性能内件的开发,以及人们对填料流体力学,放大效应及传质机理的深入研究,使填料塔技术得到了迅速发展4。1.3吸收在工业生产中的应用气体吸收在化工生产中的应用大致有以下几种。 (1) 制备液体产品 如用水吸收HCL制备盐酸,用水吸收甲醛蒸汽制福尔马林溶液等,都是吸收操作。(2) 净化气体或精制气体 如用水脱除合成氨原料中的CO2,用丙酮脱除石油裂解气中的乙炔等,其目的是出去气体中的有害成分,便于气体在工序中能顺利进行。(3) 回收有用物质 工艺尾气中含
18、有一些有价值的物质,通过吸收可以为这些物质找到新的用途,做到物尽其用。(4) 保护环境 在排放到大气的工艺尾气中可能含有对人或其他生物有害的物质,比如硫的化合物、氨的化合物等。这些有害物质如果不除,将造成环境污染。通过吸收,可以在排放前除去这些有害物,做到达标排放1。第2章 设计方案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
19、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1。
20、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
21、,如果溶质与溶剂之间不发生显著的化学反应,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)发生显著的化学反应,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
展开阅读全文