一 設計任務書

（一）設計題目

水吸收SO2過程填料吸收塔的設計：試設計一座填料吸收塔，用於脫除焙燒爐送出的混合氣體(先冷卻)中的SO2，其餘為惰性組分，採用清水進行吸收。

（二）操作條件

（1）操作壓力 常壓

（2）操作溫度 25℃

（三）設計內容

（1）吸收塔的物料衡算；

（2）吸收塔的工藝尺寸計算；

（3）填料層壓降的計算；

（4）液體分佈器簡要設計；

（5）吸收塔接管尺寸計算；

（6）繪製吸收塔設計條件圖；

（7）對設計過程的評述和有關問題的討論。

二 設計方案簡介

2.1方案的確定

用水吸收SO2屬中等溶解度的吸收過程，為提高傳質效率，選用逆流吸收流程。因用水作為吸收劑，且SO2不作為產品，故採用純溶劑。

2.2填料的類型與選擇

對於水吸收SO2的過程，操作溫度及操作壓力較低，工業上通常選用塑膠散裝填料。在塑膠散裝填料中，塑膠階梯環填料的綜合性能較好，故此選用DN38聚丙烯階梯環填料。

階梯環是對鮑爾環的改進。與鮑爾環相比，階梯環高度減少了一半，並在一端增加了一個錐形翻邊。由於高徑比減少，使得氣體繞填料外壁的平均路徑大為縮短，減少了氣體通過填料層的阻力。錐形翻邊不僅增加了填料的機械強度，而且使填料之間由線接觸為主變成以點接觸為主，這樣不但增加了填料間的空隙，同時成為液體沿填料表面流動的彙集分散點，可以促進液膜的表面更新，有利於傳質效率的提高。階梯環的綜合性能優於鮑爾環，成為目前所使用的環形填料中最為優良的一種。
2.3設計步驟

本課程設計從以下幾個方面的內容來進行設計

（一） 吸收塔的物料衡算；（二） 填料塔的工藝尺寸計算；主要包括：塔徑，填料層高度，填料層壓降；（三） 設計液體分佈器及輔助設備的選型；（四） 繪製有關吸收操作圖紙。

三 、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純水的物性數據。由手冊查得，25℃時水的有關物性數據如下：

密度為 ρL=997.1 kg/m3

粘度為 μL=0.0008937 Pa·s=3.2173kg/(m·h)

表面張力為σL=71.97 dyn/cm=932731 kg/h2

SO2在水中的擴散係數為 DL=1.724×10-9m2/s=6.206×10-6m2/h

（依Wilke-Chang計算，查《化學工程基礎》）

3.1.2 氣相物性數據

設進塔混合氣體溫度為25℃，

混合氣體的平均摩爾品質為

MVm=ΣyiMi=0.1×64.06+0.9×29=32.506g/mol

混合氣體的平均密度為

ρVm=PM/RT=101.325×32.506/（8.314×298.15）=1.3287kg/ m3
混合氣體的粘度可近似取為空氣的粘度，查手冊得25℃空氣的粘度為

μV=1.83 ×10-5Pa•s=0.066kg/(m•h)

查手冊得SO2在空氣中的擴散係數為

DV=1.422×10-5m2/s=0.051 m2/h

（依計算，其中273K時，1.013×10-5Pa時SO2在空氣中的擴散係數為1.22×10-5m2/s，查《化學工程基礎》）

3.1.3 氣液相平衡數據

由手冊查得，常壓下25℃時SO2在水中的亨利係數為

E=4.13 ×103 kPa

相平衡常數為

m=E/P=4.13×103/101.3=40.76
溶解度係數為

H=ρ/EM=997.2/4.13×103×18.02=0.0134kmol/kPam3

3.1.4 物料衡算

(l). 進塔混合氣中各組分的量

近似取塔平均操作壓強為101.3kPa，故：

混合氣量＝ kmol／h

混合氣SO2中量＝81.80×0.1＝8.18 kmol／h

＝8.18×64.06=542.01kg／h

設混合氣中惰性氣體為空氣，則混合氣中空氣量＝81.8-8.18＝73.62kmol／h

填料吸收塔课程设计