化工原理课程设计——30℃时水吸收二氧化硫填料塔设计.docx

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1、化工原理课程设计报告题目：处理量为1000三,h清水汲取二氧化硫填料汲取塔设计系别：环境科学与工程学院专业班级：环境工程11（2）班姓名：陈新林学号：3111007481指导老师：郑育英（课程设计时间：2013年12月30日2014年1月5日）广东工业高校1 .课程设计目的化工原理课程设计是学生学过相关忠础课程及化工原理理论与试脸后，进一步学习化工设计的基础学问，培育工程设计实力的更要教学环节。通过该环节的实践，可使学生初步驾叔单元操作设计的底本程序与方法，得到工程设计实力的基本熬炼6化工原理;果程设计是以实际训练为主的课程，学生应在过程中收集设计数据，在老师指导下完成确定的设备设计任务，以达

2、到毋育设计实力的目的。单元过程及单元设备设计是整个过程和装备设计的核心和基础，并贯穿于设计过程的始终，从这个意义上说，作为相关专业的本科生能够娴熟地驾叔典型的单元过程及装备的设计过程和方法，无疑是件别立要的，2 .课程设计JH目描述和要求2.1设计题目描述(1)设计题目二虱化破填料汲取塔及周边劫力设备与管技设计(2)设计内容依据所给的设计题目完成以下内容：设计方案确定；相关街算；主要设备工艺计算；主要设备结构设计与算核；协助(或周边)设备的计算或选择；制图、编写设计说明书及其它。(3)原始资料设计一座填料汲取塔，用于脱除废气中的SO2,废气的处理量为1000m,h,其中进口含SO2为2%(摩尔

3、分率)，东纳清水进行逆流汲取。要求珞汉取效率达二氧化硫的摩尔分数为y1=0.09进塔气相摩尔比为Y=y1.-y=0.09(1.-0.09)=0.0989效率=-Y2IYi=94.9%出塔气相摩尔比Y2=X(I-)=0.00504进塔惰性气相流量G=(G22.4)(I-y)273/303=(1000,22.4)(I-0.09)273303=36.603kmo1.h空气的体积流量VG=G(1.-y)=1.()()00.91=91.OmVh出口液体中溶版与溶剂的摩尔比X2=O由图1.1平衡曲线可以读出y1=0.W所对应的溶质在液相中的摩尔分数x；=0.00252对应的液相中溶侦与溶剂的摩尔比为X；=

4、-00252=O.(X)2531.-x11.-0.(X)252最小液气比(勺叱=4W-=37099I取液气比=1.5(min=55.6491GG故1.=Gx55.649=2036.92OknIo1.小操作线方程：Y=X+Y2I代入数据得：F=55.649%+0.005()43.3塔径计算该流程的操作压力及温度适中，避开二辄化碳腐蚀，故此选用。=25”里的塑料鳍尔环境料。其主要性能参数为：比表面积a,=209Zwj14空隙率=0.9011mj4形态修正系数a=1.45【4】埴料因子平均值=232m4A=O.O9424K=1.754品=0.237(*-)QT(*-)“旭0串GDGPGrt=0.23

5、732,715.22(HXXXX)122=0.0001439bno1./(mS-pa)液膜汲取系数：k1.=0.0095(-)2,3(-)os()*13D1.P1.P1.=0.0095X20.910.000870.305=0.(XX)0527mskca=kcaw1=0.0453IST笈”=与电”“=001281.w0.5“,.故继续修正：kca=1.+9.5(-0.5)4供)=0.0552,Ma=I1+2.6(-0.5)22JJtja=0.0129.,urK1.(1=h+kGaho1.=-KS=0.01284s=1.25，3.4.3填料层高度的计算由Z=HOIXNoI=1.25X3.96=4.

6、95，填料有效高度取:Z=13Z=6.435m设计取填料层高度为Z=6.435m1.5 填料塔附属高度的计算塔的附属高度主要包括塔的上部空间高度，安装液体分布器所需的空间高度，塔的底部空间高度等。塔的上部空间高度是为使随气流携带的液滴能够从气相中分别出来而用取的高度，可取1.2m（包括除沫器高度）。设塔定液相停留时间为IOs,则塔釜液所占空间高度为=0.16n1()VIOx3()66456/(36(X)X995.7)0.785D20.785X0.92考虑到气相接管的空间高度,底部空间高度取为0.5米，那么塔的附属空间高度可以取为1.7m。汲取塔的总高度为h=1.7+6435=8.1.35m1.

7、6 液体分布号计算液体分布器可分为初始分布器和再分布器，初始分布器设置于填料塔内，用于将塔顶液体匀称的分布在填料表面上，初始分布器的好坏时填料塔效率影响很大，分布器的设计不当，液体预分布不均，填料层的仃效湿面积减小而偏流现象和沟流现象增加，即使填料性能再好也很难得到满足的分别效果。因而液体分布耦的设计特别重要。特殊对于大直径低填料层的填料塔，特殊须要性能良好的液体分布器.液体分布罂的性能主要由分布器的布液点密度（即单位面积上的布液点数）,各布液点匀称性，各布液点上液相组成的匀称性酹定，设计液体分布落主要是确定这些参数的结构尺寸。对液体分布器的选型和设计，一般要求：液体分布要匀称：自由械面率婴大

8、：操作弹性大：不易堵塞，不易引起雾沫夹带及起泡等：可用多种材料制作，I1.操作安装便利，简洁调整水平。液体分布器的种类较多，有多种不同的分类方法，一股多以液体流淌的推动力或按结构形式分。若按潦淌推动力可分为全力式和压力式，若按结构形式可分为多孔型和溢流型.其中，多孔型液体分布器又可分为：莲蓬式喷洒潺、直管式多孔分布罂、排管式多孔型分布器和双排管式多孔型分布器等。溢流型液体分布潺又可分为：溢流盘式液体分布潺和溢流槽式液体分布解。依据本汲取的要求和物系的性质可选用重力型排管式液体分布器，布液孔数应应依所用填料所需的质量分布要求审定，喷淋点密度应遵循填制的效率越所需的喷淋点密度越大这规律。3. 6I

9、液体分布器的选型“之800”咖时,建议采纳盘式分布器（筛孔式）4. 6.2液体分布器的选择：按ECken建议值,。三75（加时，每60Cn/塔被而设个喷淋点.按分布点几何匀称与流量匀称的原则，进行布点设计。支撑网两块查资料【5】Dx(nn)D2(Wii)厚度(mm)8947948裂。床层限定板多用于金属和塑料填料，以防止由于填料层膨胀.变更其起先积累状态而造成的流体分布不匀称的现象。一股要求压板和限制板自由截面分率大于70%。本任务由于运用塑料填料，故选用床U限定板.3. 7.3塔顶除雾器=K匹瓦=0091由于.气体在塔顶离开填斜塔时，带有大量的液沫和“=MPG=雾滴,为回收这部分液相，常常须

10、要在顶设置除沫器。依据本汲取塔的特点，此处用丝网除穿器：D1=234词513.8 汲取塔的流体力学参数计算3.9 .1汲取塔的压力降气体通过填料塔的压强降，对填料塔影响较大“假如气体通过填料塔的压强降大,则操作过程的消耗动力大，特殊是负压操作更是如此，这将增加塔的操作费用。气体通过填料塔的压力降主要包括气体进入填料的进口及出口压力降，液体分布器及再分布器的压力降，填料支撑及压紧装置压力降以及除沫器压力降等。填料层压降的计纨可以利用ECker1.通用关联图计算:压强降：横坐标为X=。二3666.56/36001,293,5=j如腑1297.5/3600995.7乂查散装填料压降填料因子平均值,=

11、232,4操作空塔气速u=O.437ms纵坐标y资=o.oo56W液体密度校正系数，=区=1P1.其它塔内件的压力降ZM较小，在此可忽视,叫36664.56_q.1.V.=1.=36.82，IhP1.995.7z1=801.5IO6Pa-s取管内液体流速M=2”S估算管内径为/=I匕=I36：；=008,36(M)u136(M)号-X2选用洲8.5，X4”水煤气管口】,内径d=80.5/Wn管内实际流速”=-&=2.01加/s3600-J24=201009.66dup0.0805x2.01x995.7801.5x10-钢管粗糙度e=O.35w疝11相对粗糙度e/d=0.35/80.5=0.00

12、43查得摩擦系数2=0.028111截止阀(全开)4=300(1.两个90度弯头2=35x2=7()1d带灌水器的底阀(全开)&=42(*1d吸入管伸进水里=O2m总管长/=8.34+3+0.2=11.54m管路的压头损失H,=()-=0.028X+300+70+420)-,d2g0.080529.81=5.38m(水柱)原料泵的选择对1-1和2-2截面列伯努力方程得：4+”=Z,+三+HPfi2g.Pg2gH=Z+H,+=834+5.32+0.21=13.72,/Oc选用IS80-65125型泵【1】汽蚀余星：3.0-3.5mI30度时水的饱和蒸汽压Pv=4.24IAM1.P=IoI.3RP

13、况I】取吸入管长/=42”，吸入管压头损失=0.028(4.20.0805+420+35)X2.0F2x9.81=2.921泵的最大允许安装高度:,-n,.vw(01.3-4.241.)i,1_-o.Hy=-Z;=3.5-2.92=3.527?/Pgf995.7x9.81泵的实际安装高度应小于3.52，.这里取13”.即安奘在离地面1m处由于本设计中汲取剂运用的是水，因而，采纳清水泵(可用于输送各种工业用水以及物理性质、化学性膜类似于水的其他液体)既简洁乂运用。通过计算可知，汲取塔所要求的压头不是很高，所以采纳一般的单级单吸式即可，本设计中选用的型号为SI25-100-200.其详细参数如下：

14、转速n(rmin)流量/013/h扬程H/m效率/%轴功率ZkW电机功率ZkW必需汽蚀余量(NUSH)fZm一质。座145010012.5764.482.5100/66远处泵和管路的设计及计算90度弯头三个,进水管伸进水里八=1.Ow，总管长1.=18O28+I.O=1.8O38mq-1.2V=1.236.82=44.18m/h去管内潦速M1.I.5s,估算管内径为tf=0.102W选用直径加114x5”“的焊接钢管I内经d=104”a噌=0喘5：*5.7=Mg9管内流i=q、3600-44.18-114-36(X)-0.10424=1.45，/S钢管确定粗糙度：=0.35nw1.相对粗糙度/4=0.35/104=0.0034查得摩擦系数2=0.02711】截止阀(全开)=3(X1.a三个90度弯头1.=35X3=105【1】d带滤水器的底阀(全