烟气脱硫塔的设计.doc

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1、有全套CAD图】需完整CAD+说明书请联系QQ1175231241 海量毕业设计 课程设计，承接定制、更多设计请移步：目录毕业设计任务书VI开题报告VII指导教师评审意见XV设计评阅教师评语XVI设计答辩记录及成绩评定XVII摘要1前言3第1章 选题背景51.1 吸收技术概况51.2 吸收设备发展51.3吸收在工业生产中的应用71.4 选题背景8第2章 吸收塔的设计方案92.1 吸收剂的选择92.2 吸收流程选择102.3 吸收塔设备及填料的选择122.4 吸收剂再生方法的选择152.5 操作参数的选择16第3章 吸收塔工艺条件的计算173.1 基础物性数据173.2 物料衡算183.3 填

2、料塔的工艺尺寸计算203.4 填料层高度计算233.5 填料塔附属高度的计算263.6 液体分布器的简要设计273.7 其它附属塔内件的选择293.8 流体力学参数计算313.9 附属设备的计算与选择32第4章 载荷部分354.1 设计条件354.2 按计算压力计算塔体与封头厚度354.3 塔设备的质量载荷计算364.4 风载荷与风弯矩计算374.5 各种载荷引起的轴向应力404.6 塔体与裙座危险截面的强度与稳定校核424.7 塔体水压试验434.8 水压试验时应力校核444.9 基础环设计444.10 地脚螺栓计算46更多设计请移步：咨询总结47附录49致 谢51 毕业设计任务书院（系）

3、机械工程学院 专业 过程装备与控制工程 班级 装备10901班 学生姓名 徐云贵 指导教师/职称 谢丽芳/讲师 1. 毕业论文（设计）题目：烟气脱硫塔设计2. 毕业论文（设计）起止时间：2013年4月1日2013年6月23日3毕业论文（设计）所需资料及原始数据（指导教师选定部分）（1）火电厂烟气体积流率：7000Nm3/h；（2）烟气入口SO2浓度：3800mg/m3（3）SO2排放浓度400mg/m34毕业论文（设计）应完成的主要内容（1）完成一篇与设计相关的英文翻译，译后字数不得少于3000字；（2）针对烟气燃烧后成分选择合适的脱硫工艺；（3）设计脱硫塔；（4）绘制脱硫塔的装配图及主要零部

4、件图（零部件图至少3张）。5毕业论文（设计）的目标及具体要求（1）学会查阅文献资料的方法（2）知道脱硫的工艺及脱硫主要方法（3）能够对脱硫塔结构及重要零件进行设计计算（4）会用绘图软件绘制装配图、零件图绘制和三维效果图（5）学会文档排版的基本知识6、完成毕业论文（设计）所需的条件及上机时数要求（1）设计手册等相关资料（2）上机200小时，用于绘图和撰写论文开题报告1题目来源课题来源：社会实际2研究目的和意义 硫污染问题最早是发达国家面临的突出问题。工业革命以后，以煤炭火力发电厂为主，给空气环境带来严重的污染。如上世纪50年代英国的伦敦烟雾事件，北欧和美国酸雨对于森林和湖泊的破坏，纷纷引起了发达

5、国家对于能源结构的改进的环境污染的治理。我国能源消费结构以煤为主，是世界第一大煤炭生产和消费国。2005年，我国煤炭消费量为21.4亿吨，占一次能源消费总量的68.7%，大量燃烧煤炭造成了严重的环境问题。据统计，全国二氧化硫排放总量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成为主要的大气污染源，有三分之一的国土面积受到酸雨污染，生态环境、大气质量问题突出，已严重影响我国经济社会发展和人民生命健康。随着城市化、现代化以及工业的发展，国民经济的持续快速发展 ,我国生产生活用电需求量、对能源的需求量也在迅速增长。能源的大量消耗，将会导致大量SO2及硫的污染物的生成 ,对我们以及我们赖以生存的环境产生了深

6、刻的影响和损害。目前，随着人们环保意识的增强和国家排污总量收费政策，火电厂大气污染物排放标准等环保政策的强制执行，燃煤电厂SO2排放的治理已势在必行。能源生产部门既要实施高能高效的生产，同时也要满足该领域的环保指标，承担起经济发展中对环境不可推脱的责任。烟气脱硫，是一种应对能源燃烧生产中带来的污染的技术。成功的烟气脱硫技术，为人们在生活与发展中坚持人与自然的和谐提供了技术上的支持；同时也推进在工业、生产等领域的可持续发展。因此本课题主要研究目的为根据设计所给参数对烟气脱硫除尘系统进行系统的设计，使该电厂排放烟气中的SO2及烟尘达到国家排放标准，有效地控制当地空气污染物，改善空气质量，提高居民生

7、活质量，该课题是具有实际意义和具有一定必要性的。3参考文献及名称1 李喜，李俊. 烟气脱硫技术研究进展M. 北京：化学工业出版社，2006.8：562 王斌斌,仇性启.烟气脱硫技术研究现状与进展J.通用机械，2006，(01)：75793 官一明, 李仁刚. 湿式石灰石烟气脱硫工艺现状和发展J. 电力环境保护，1999(2): 25284罗钟高.600MW机组烟气脱硫工程方案选择与设计优化D华北电力大学研究生论文，2010,1（03）：7135 王琼.火电厂石灰石/石灰-石膏湿法烟气脱硫系统的设计及优化J.中国电力，2005，38(11):62656周玉新，刘建章.烟气脱硫技术现状与发展趋势J

8、化学工程师，2007，(10)：37 397周至祥，段建中，薛建明. 火电厂湿法烟气脱硫技术手册M. 北京：中国电力出版社，2006,(02):38798王伟能.简易湿法石灰/石灰石烟气脱硫工艺设计及实践J.能源环境保护，2004,(01): 149 王娟，张慧明. 中国电力工业烟气脱硫的现状及发展趋势J. 环境污染治理技术与设备，2006：5610郝吉明，马广大大气污染控制工程(第三版）M北京：高等教育出版社，2002,8: 17923411 金晶. 火电厂烟气脱硫工艺的选择M. 北京：电力环境保护，2007.17(01):2830 12 郭毅，李荫堂，李军. 烟气脱硫喷淋塔本体设计与分析

9、J. 热力发电，2004，1:293113叠定强. 脱硫除雾器设计J. 北京:电力环境保护, 2001,4(17):161814唐敬麟， 张禄虎. 除尘装置系统及设备设计选用手册M. 化学工业出版社，2003，8:24125515窦连玉, 李乐丰. 烟气脱硫增压风机的选型J. 山东电力技术，2005，5(145):667016李继莲.烟气脱硫实用技术M.北京：中国电力出版社,2008，518017 罗辉. 环保设备设计与应用M. 北京：高等教育出版社，1997，1：801274国内外现状及发展趋势4.1 国外脱硫技术的发展现状SO2 控制技术根据其煤炭燃烧中处理位置的不同分为燃烧前脱硫、燃烧中

10、脱硫和燃烧后脱硫3种。燃烧前脱硫是指在燃烧前对燃料进行处理,如洗煤、气化、液化、型煤固硫和利用脱硫剂等,洗煤只可用作脱硫的辅助手段,煤的气化和液化从经济角度看,目前还不能与石油、天然气竞争;燃烧中脱硫是指炉内脱硫,如循环流化床燃烧脱硫、炉内喷钙脱硫等;燃烧后脱硫即指烟气(FGD ,Flue Gas Desulphurization),是目前唯一大规模商业应用的脱硫方式。工业化国家普遍认为:烟气脱硫是今后最经济而现实可行方法。世界上最早进行烟气脱硫试验的是英国,始于伦敦烟雾事件(1952年12月)之后,到60年代中期,SO2污染成为英国、美国和当时的西德环境污染的主角,美国、德国随即开展大规模的

11、研究工作。据有关资料,美国在60年代研制的各种烟气脱硫方法约20余种,建设工程项目近百个,耗资达数十亿美元。德国由于是欧洲最大的燃煤国,排出的SO2最多,周边国家颇有怨言,因此也投入了大量人力物力。日本是世界上最早大规模应用FGD装置的国家。其在60年代末就开始大规模应用FGD装置，使其SO2污染在70年代中后期基本得到控制。从美、德、日三国大规模应用FGD装置来看,成效显著,虽然近年来三国电站装机总量不断增加,但SO2 排放总量却逐年减少。迄今为止,世界各国研究开发的FGD技术估计超过了200种,目前技术上成熟、经济上可行的FGD技术约有十几种,FGD技术按脱硫剂和脱硫产物的干湿形态分为湿法

12、脱硫剂和副产物均为湿态)、半干法(脱硫剂为湿态,副产物为干态)和干法(脱硫剂和副产物均为干态)。最近几年,科技突飞猛进,国外研制出了一些新的脱硫技术,但大多还处于试验阶段,有待于进一步的工业应用验证，目前国外尚在研究开发的烟气治理技术见表1。表 1 国外脱硫技术研究现状脱硫方法分类研究机构脱硫目前状况NOXSO 技术干法美国能源部匹兹堡能源中心(PETC)及NOXSO 公司浸渍了碳酸钠的2Al2O3 圆球工业示范SNOX 技术干法丹麦Haldor-Tops A/S公司氨气工业中试DESONOX/REDOX工艺干法德国Degussa A.G 与Stadtwerk M nster等公司氨气工业中

13、试E-SOX 工艺半干法美国Acurex 公司石灰乳浆工业化应用未推广尿素法湿法俄罗斯门捷列夫化学工艺学院尿素工业化应用未推广LBL phoSNOX 工艺湿法美国Laurence Berkeley 实验室与Bechel 公司亚硫酸钠工业中试海水脱硫湿法美国比奇特尔集团公司海水加石灰工业中试4.2 国内脱硫技术的发展现状我国烟气脱硫起步较早,始于50年代。但是,发展相当缓慢,而且仅限于有色冶金废气和硫酸尾气的净化。早在50年代,有色冶金部门就将二氧化硫浓度高于0.5%烟气净化制酸;硫酸厂对尾气中二氧化硫净化回收;氮肥厂净化二氧化硫尾气回收生产硫酸胺,并已建成了一批工业化规模装置投入运行。燃煤发电

14、厂烟气脱硫试验始于70年代初,先后有上海杨浦电厂,上海闸北电厂,四川白马电厂及豆坝电厂,湖南三00厂及松木坪电厂,进行了六种不同方法的烟气脱硫试验研究。目前,除白马电厂的喷雾干燥法,豆坝电厂的磷胺肥法以及松木坪电厂的含碘活性炭吸附法烟气脱硫的中间试验通过技术鉴定外,其它三种烟气脱硫中间试验,由于技术、管理及经济等原因,基本上处于停滞状况。目前我国现有的烟气脱硫技术有八种:含碘活性炭法、亚硫酸钠循环法、胺酸法、喷雾干燥法。但是,这些方法多为中小型或中间试验规模的烟气脱硫装置, 对燃煤发电厂大烟气量工业化的烟气脱硫装置研究的还很不够。目前,我国燃煤发电厂烟气脱硫刚刚起步,1991年我国自行研制的1

15、2MW机组的旋转喷雾干燥法烟气脱硫装置,在白马电厂正式投入运行。1992年重庆珞璜电厂2360MW机组的湿法石膏法烟气脱硫装置已全部投入运行。除此之外,其它电厂还没有实际投入运行的烟气脱硫工程。为了促进国内FGD技术的开发研究,七五、八五期间,国家有目的、有计划地引进了一批国外的先进技术和装置,见表2。所引进的示范工程涉及各种成熟工艺。湿法流程全部是日本的技术,半干法及干法流程则以欧美技术为主。引进的示范工程虽然设备先进、运行稳定、自控程度高,但其投资及运行费用极为昂贵。以我国目前的国力根本无法推广应用。表 2 中国引进FGD装置情况引进单位工艺流程锅炉烟气量/（Nm3h-1）脱硫剂效率（%）

16、运行时间技术提供方胜利油田氨- 硫铵法2100000NH 3H2SO4901979日本东洋公司南京钢铁厂碱式硫酸铝法51800Al2(SO4)3 Al(OH)3951981日本同和公司重庆珞璜电厂湿石灰石石膏法1087000石灰石浆951992日本三菱公司山东黄岛电厂简易喷雾干燥法300000生石灰、煤灰701995日本三菱公司南京下关电厂炉内喷钙增湿活化法795000石灰石751997芬兰IVO公司太原发电厂小型高速平流式600000石灰石801996日本日立公司广西南宁化工厂简易石灰石石膏法50000Ca(OH) 2701996日本川崎公司成都热电厂电子束法300000NH 3801997

17、日本荏原制作所近几年来,我国对中小型燃煤工业锅炉烟气脱硫专门进行了攻关研究,其中包括炉内直接喷射石灰/ 石灰石和沸腾床石灰石干法烟气脱硫、钙碱法、胺碱法、纳碱法及镁碱法等湿法烟气脱硫。目前,我国燃煤工业锅炉烟气脱硫技术大约有四十多种,其中有十几种运行较为稳定,脱硫效率能达到国家允许标准。目前国内FGD技术研究现状见表3。表 3 中国脱硫技术研究发展现状脱硫方法分类研究单位规模锅炉烟气量/（Nm3h-1）脱硫剂脱硫率(%)目前状况湿式石灰石-石膏法湿式上海闸北电厂2500石灰石8090完成中试亚钠循环法湿式湖北三00厂10000纯碱90完成中试催化氧化吸收法湿式上海南厂市电厂500H2SO4，F

18、e3+90完成小试磷铵肥法湿式西安热工研究所5000磷灰石浆液95完成中试，未推广电石渣湿式脱硫法湿式浙江大学20000电石渣75工业化应用，未推广碱式硫酸铝法湿式重庆天原化工厂电站100000碱式硫酸铝95工业化应用磷矿石脱硫法湿式湖南大学5000碳酸盐矿石80已通过鉴定旋转喷雾干燥法半干式西南电力设计院70000Ca(OH) 285完成中试，未工业化应用炉内喷射增湿活化法半干式北京轻工学院20石灰石75完成工业化实验烟气循环硫化床半干式清华大学20000石灰80工业化示范电子束照射法干式上海原子核研究所25氨气90未放大碘活性炭法干式湖北松木坪电厂5000含碘活性炭90完成中试，通过鉴定脉

19、冲电晕等离子体法干式大连理工10氨气95未放大5主要研究内容、需重点研究的关键问题及解决思路5.1研究内容1) 根据设计任务进行资料收集2) 脱硫工艺的选择（吸收剂的选择，吸收流程选择，塔设备的选择）3) 塔工艺条件的计算（物料衡算，塔工艺尺寸的计算，塔附属高度的计算）4) 液体分布器的设计（选型，分布点密度及布液孔数的计算）5) 其他附属塔内件的选择（支撑板，压紧装置，排液装置）6) 附属设备的计算和选型（接管，离心泵）5.2关键问题脱硫工艺的方法很多，在选择上，根据国际上对先进的脱硫装置的基本要求(脱硫效率大于95%;可靠性大于99%;能量消耗应小于电站出力的25% ),结合我国国情,选用

20、脱硫工艺的基本原则：脱硫后排烟中的SO2应符合国家排放标准和建设机组环境评价要求、脱硫设施的经济性要好、保证脱硫设施稳定运行、脱硫剂供应问题、脱硫灰的处理。以上都是选择脱硫工艺时必须考虑的问题。还有脱硫塔的材料也需要考虑,SO2是有毒气体，反应生成的产物对塔具有一定的腐蚀性。还有各个系统的设计，这些都是一些关键问题。6完成毕业设计所必须具备的工作条件设计烟气脱硫塔，应该对脱硫工艺、塔的设计的知识有一定的认识，参考学习以前的设计。了解硫化物排放的标准，各类关于脱硫工艺的文献、塔设计的文献，查找相关的手册。在设计中，需要用到cad、solidworks等软件，对塔的结构及性能进行分析，并画相关零件

21、图和三维图。7设计时间安排时 间阶段内容与任务成果备注8-9周设计准备进行深入的调查和国内外文献查阅、确定设计思路和步骤外文翻译、开题报告9-11周方案设计完成脱硫塔数据计算和分析,构思设计方案计算数据，工艺结构12-14周深入设计进行相关模拟测试、数据的完善、并完成零件图和装配图电子图、设计说明书纲要15-16周末期设计完成设计所有环节，定型打包，设计说明书的编写设计说明书17周答辩准备设计过程中所有文件的检查修改、答辩用材料的编写毕业设计、电脑演示、论文答辩提纲、视频课件制作指导教师评审意见学生姓名徐云贵专业班级装备10901毕业论文(设计)题目烟气脱硫塔的设计指导教师谢丽芳职 称讲师评审

22、日期2013年6月10日评审参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生的学习态度和组织纪律，学生掌握基础和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评审意见： 指导教师签名： 评定成绩（百分制）：_分设计评阅教师评语学生姓名徐云贵专业班级装备10901毕业论文(设计)题目烟气脱硫塔的设计评阅教师张琴职 称讲师评阅日期2013年6月11日评阅参考内容：毕业论文(设计)的研究内容、研究方法及研究结果，难度及工作量，质量和水平，存在的主要问题与不足。学生掌握基础

23、和专业知识的情况，解决实际问题的能力，毕业论文(设计)是否完成规定任务，达到了学士学位论文的水平，是否同意参加答辩。评语：评阅教师签名： 评定成绩（百分制）：_分设计答辩记录及成绩评定学生姓名徐云贵专业班级装备10901毕业论文(设计)题目烟气脱硫塔的设计答辩时间 2013 年 6 月 13 日 8:0017:40时答辩地点第1组的填“7教209”第2组的填“7教院会议室”一、答辩小组组成答辩小组组长：周志宏成 员：张慢来 张琴 李美求 刘利军二、答辩记录摘要答辩小组提问（分条摘要列举）学生回答情况评判三、答辩小组对学生答辩成绩的评定（百分制）：_分 毕业论文(设计)最终成绩评定(依据指导教师

24、评分、评阅教师评分、答辩小组评分和学校关于毕业论文(设计)评分的相关规定)等级(五级制)：_答辩小组组长(签名) ： 秘书(签名)： 2013年 6月13日摘要 烟气脱硫塔的设计学生：徐云贵，机械工程学院指导老师：谢丽芳，机械工程学院 【摘要】本设计的目的在于除火电厂烟气中的二氧化硫。烟气的初始条件为：80，常压下，体积流量为7000Nm3/h混合气（空气+SO2），烟气入口SO2浓度3800mg/m3，设计方案：用水吸收SO2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。因用水作为吸收剂，且SO2不作为产品，故属用纯溶剂吸收过程。对于水吸收SO2的过程，操作温度及操作压力较低，工

25、业上通常选用塑料散装填料。在塑料散装填料中，塑料阶梯环填料的综合性能较好，故此选用DN38聚丙烯阶梯环填料。根据以上条件本设计的结果如下：塔径D=2m；填料层高度h=3800mm。【关键词】：水，二氧化硫，填料塔吸收塔第 3 页 (共 50 页)摘要 The design of the flue gas desulfurization tower Student: Xu Yungui, college of mechanical engineeringInstructor: Xie Lifang, college of mechanical engineeringSummary The pur

26、pose of this design is that in addition to sulfur dioxide in flue gas of thermal power plant. The initial conditions of flue gas were: 80 , pressure, volume flow rate of 7000Nm3/h mixed gas (air+SO2), flue gas entrance SO2 concentration 3800mg/m3, design: absorption process of water absorption of SO

27、2 is moderate solubility, in order to improve the transfer efficiency, selection of countercurrent absorption process. By using water as absorbent, and SO2 is not as a product, it is made of pure solvent absorption process. The process of water absorption of SO2, operating temperature and operation

28、pressure is low, industry usually use plastic bulk packing. In the plastic bulk packing, the comprehensive performance of plastic ladder ring packing is better, so the selection of DN38 cascade ring packing. According to the results of the above conditions are as follows: the design of the tower dia

29、meter is D=2m; the height of filling layer of h=3800mm. Key Words: H2O; SO2；Packed Tower 第 51 页 (共 50 页) 前言 前言 填料塔70年代以前，在大型塔器中，板式塔占有绝对优势，出现过许多新型塔板。70年代初能源危机的出现，突出了节能问题。随着石油化工的发展，填料塔日益受到人们的重视，此后的20多年间，填料塔技术有了长足的进步，涌现出不少高效填料与新型塔内件，特别是新型高效规整填料的不断开发与应用，冲击了蒸馏设备以板式塔为主的局面，且大有取代板式塔的趋势。最大直径规整填料塔已达1420m，结束了填

30、料塔只适用于小直径塔的历史。这标志着填料塔的塔填料、塔内件及填料塔本身的综合设计技术进入了一个新阶段。纵观填料塔的发展，可以看出，直至80年代末，新型填料的研究始终十分活跃，尤其是新型规整填料不断涌现，所以当时有人说是规整填料的世界。但就其整体来说，塔填料结构的研究又始终是沿着两个方面进行的，即同步开发散堆填料与规整填料。另一个研究方向是进行填料材质的更换，以适应不同工艺要求，提高塔内气液两相间的传质效果，以及对填料表面进行适当处理，以改变液相在填料表面的润湿性。 填料塔从ACHEMA94和ACHEMA97两届展览会展出情况来看，进入90年代后，填料的发展较慢，仿佛进入一个相对稳定期，或者说是

31、处于巩固阶段。如1994年展出的最具代表性的产品仍是Sulzer公司1991年展出的Optiflow规整填料，而1997年也只展出了一种新型填料的几何形状，即Raschig公司的Supekpak300型板式规整填料，其余都是一些老填料的新改进(如Rombopak改进型填料)。填料领域最多的发展还是在气液分布器方面。国外大公司对液体分布装置的研究较成熟，但对气体分布器的研究是几年前才起步的。与此相反的是，近五六年来，塔器中板式塔技术却又有了明显的进步。 尽管如此，新型填料的开发与应用仍将会有发展，其重点亦仍是规整填料。预计今后填料塔的发展仍应归结到以下三个方面：新型填料及塔内件的开发。填料塔的性

32、能研究。填料塔的工业应用。塔设备是炼油、化工、石油化工等生产中广泛应用的气液传质设备。根据塔内气液接触部件的形式，可以分为填料塔和板式塔。板式塔属于逐级接触逆流操作，填料塔属于微分接触操作。工业上对塔设备的主要要求：（1）生产能力大（2）分离效率高（3）操作弹性大（4）气体阻力小结构简单、设备取材面广等。 塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑物料的性质、操作的条件、塔设备的性能以及塔设备的制造、安装、运转和维修等方面的因素。板式塔的研究起步较早，具有结构简单、造价较低、适应性强、易于放大等特点。填料塔由填料、塔内件及筒体构成。填料分规整填料和散装填料两大类。塔内件有不同形式的

33、液体分布装置、填料固定装置或填料压紧装置、填料支承装置、液体收集再分布装置及气体分布装置等。与板式塔相比，新型的填料塔性能具有如下特点：生产能力大、分离效率高、压力降小、操作弹性大、持液量小等优点。选题背景 第1章 选题背景1.1 吸收技术概况当气体混合物与适当的液体接触，气体中的一个或者几个组分溶解与液体中，而不能溶解的组分仍留在气体中，使气体得以分离。吸收过程是化工生产中常用的气体混合物的分离操作，其基本原理是利用混合物中各组分在特定的液体吸收剂中的溶解度不同，实现各组分分离的单元操作。实际生产中，吸收过程所用的吸收剂常需回收利用，故一般来说，完整的吸收过程应包括吸收和解吸两部分，因而在设

34、计上应将两部分综合考虑，才能得到较为理想的设计结果。作为吸收过程的工艺设计，其一般性问题是在给定混合气体处理量、混合气体组成、温度、压力以及分离要求的条件下，完成以下工作： （1）根据给定的分离任务，确定吸收方案； （2）根据流程进行过程的物料和热量衡算，确定工艺参数； （3）依据物料及热量衡算进行过程的设备选型或设备设计； （4）绘制工艺流程图及主要设备的工艺条件图； （5）编写工艺设计说明书。1.2 吸收设备发展在吸收过程中，质量交换是在两相接触面上进行的。因此，吸收设备应具有较大的气液接触面，按吸收表面的形成方式，吸收设备可分为下列几类：（1）表面吸收器 吸收器中两相间的接触面是静止液面

35、表面吸收器本身的液面）或流动的液膜表面（膜式吸收器）。这类设备中的接触表面在相当大的程度上决定于吸收器构件的几何表面。这类设备还可分为以下几种基本类型： 水平液面的表面吸收器：在这类吸收器中，气体在静止不动或缓慢流动的液面上通过，液面即为传质表面，由于传质表面不大，所以此种表面吸收器只适用于生产规模较小的场合。通常将若干个气液逆流运动的吸收器串联起来使用。为了能使液体自流，可将吸收器排列成阶梯式，即沿流体的流向，后一个吸收器低于前一个吸收器。水平液面的表面吸收器的效率极低，现在应用已很有限。只有从体积量不大的气体中吸收易溶组分，并同时需要散除热量的情况下才采用它们。这类吸收器有时还用于吸收高

36、浓度气体混合物中的某些组分。 液膜吸收器：在液膜吸收器中，气液两相在流动的液膜表面上接触。液膜是沿着圆管或平板的纵向表面流动的。已知有三种类型的液膜吸收器：列管式吸收器：液膜沿垂直圆管的内壁流动；板状填料吸收器：填料是一些平行的薄板，液膜沿垂直薄板的两测流动；升膜式吸收器：液膜向上（反向）流动。目前，液膜吸收器应用比较少，其中最常见的是列管式吸收器，常用于从高浓度气体混合物同时取出热量的易溶气体（氯化氢，二氧化硫）的吸收。填料吸收器 填料吸收器是装有各种不同形状填料的塔。喷淋液体沿填料表面流下，气液两相主要在填料的润湿表面上接触。设备单位体积内的填料表面积可以相当大，因此，能在较小的体积内得到

37、很大的传质表面。但在很多情况下，填料的活性接触表面小于其几何表面。 填料吸收器：填料吸收器一般作成塔状，塔内装有支撑板，板上堆放填料层。喷淋的液体通过分布器洒向填料。在吸收器内，填料在整个塔内堆成一个整体。有时也将填料装成几层，每层的下边都设有单独的支撑板。当填料分层堆放时，层与层之间常装有液体再分布装置。在填料吸收器中，气体和液体的运动经常是逆流的。而很少采用并流操作。但近年来对在高气速条件下操作的并流填料吸收器给予另外很大的关注。在这样高的气速下，不但可以强化过程和缩小设备尺寸，而且并流的阻力降也要比逆流时显着降低。这样高的气速在逆流时因为会造成液泛，是不可能达到的。如果两相的运动方向对推

38、动力没有明显的影响，就可以采用这种并流吸收器。填料吸收器的不足之处是难于除去吸收过程中的热量。通常使用外接冷却器的办法循环排走热量。曾有人提出在填料层中间安装冷却组件从内部除热的设想，但这种结构的吸收器没有得到推广。 机械液膜吸收器：机械液膜吸收器可分为两类。在第一类设备中，机械作用用来生成和保持液膜。属于这一类的有圆盘式液膜吸收器。当圆盘转到液面上方时，便被生成的液膜所覆盖，吸收过程就在这一层液膜表面上进行。圆盘的圆周速度为0.20.3米/秒。这种吸收器的传质系数与填料吸收器相近。 第一类设备没有什么明显的优点，并由于有转动部件的存在而使结构复杂化，同时还增加了能量消耗。因此这类设备没有得到

39、推广。 第二类设备的实用意义较大。在这类设备中，转子的转动用来使两相混合，促使传质过程得到强化。这种设备称之为“转子液膜塔”，常用于热稳定性较差物质的精馏。显然，这种设备也可用于吸收操作。（2）鼓泡吸收器在这种吸收器中，接触表面是随气流而扩展。在液体中呈小气泡和喷射状态分布。这样的气体运动（鼓泡）是以其通过充满液体的设备（连续的鼓泡）或通过具有不同形式塔板的塔来实现。在充填填料的吸收器中，也可看到气体和液体相互作用的特征。这一类吸收器也包括以机械搅拌混合液体的鼓泡吸收器。鼓泡吸收器中，接触表面是由流体动力状态（气体和液体的流量）所决定的。（3）喷洒吸收器喷洒吸收器中的接触表面是在气相介质中喷洒

40、细小液滴的方法而形成的。接触表面取决于流体动力学状态（液体流量）。这一类的吸收器有：吸收器中液体的喷洒是用喷雾器（喷洒或空心的吸收器）；用高速气体运动流的高速并流喷洒吸收器；或用旋转机械装置的机械喷洒吸收器。在这些不同形式的设备中，现在最通用的是填料及鼓泡塔板吸收器。1.3吸收在工业生产中的应用在化工生产中所处理的原料中间产物粗产品等几乎都是混合物，而且大部分是均相混合物，为进一步加工和使用，常需将这些混合物分离为较纯净或几乎纯态的物质。对于均相物系，要想进行组分间的分离，必须要造成一两个物系，利用原物系中各组分间某种物性的差异，而使其中某个组分（或某些组分）从一相转移到另一相，以达到分离的目

41、的。物质在相间的转移过程称为物质传递过程。吸收单元操作是化学工业中常见的传质过程。气体的吸收在化工生产中主要用来达到以下几种目的 ：(1)有用组分的回收。例如用硫酸处理焦炉气以回收其中的二氧化硫，用气油处理焦炉气以回收其中的芳烃，用液态烃处理裂解气以回收其中的乙烯、丙烯等。(2)原料气的净化。例如用水和碱液脱除合成二氧化硫原料气中的二氧化碳，用丙酮脱除裂解气中的乙炔等。(3)某些产品的制取。例如用水吸收二氧化氮以制造硝酸，用水吸收氯化氢以制备盐酸，用水吸收甲醛以制备福尔马林溶液等。(4)废气的治理。例如：电厂的锅炉尾气含二氧化硫。硝酸生产尾气含一氧化氮等有害气体，均须用吸收方法除去。1.4 选

42、题背景硫污染问题最早是发达国家面临的突出问题。工业革命以后，以煤炭火力发电厂为主，给空气环境带来严重的污染。如上世纪50年代英国的伦敦烟雾事件，北欧和美国酸雨对于森林和湖泊的破坏，纷纷引起了发达国家对于能源结构的改进的环境污染的治理。我国能源消费结构以煤为主，是世界第一大煤炭生产和消费国。2005年，我国煤炭消费量为21.4亿吨，占一次能源消费总量的68.7%，大量燃烧煤炭造成了严重的环境问题。据统计，全国二氧化硫排放总量的90%是由燃煤造成的，二氧化硫污染已成为主要的大气污染源，有三分之一的国土面积受到酸雨污染，生态环境、大气质量问题突出，已严重影响我国经济社会发展和人民生命健康。随着城市化

43、现代化以及工业的发展，国民经济的持续快速发展 ,我国生产生活用电需求量、对能源的需求量也在迅速增长。能源的大量消耗，将会导致大量SO2及硫的污染物的生成 ,对我们以及我们赖以生存的环境产生了深刻的影响和损害。目前，随着人们环保意识的增强和国家排污总量收费政策，火电厂大气污染物排放标准等环保政策的强制执行，燃煤电厂SO2排放的治理已势在必行。能源生产部门既要实施高能高效的生产，同时也要满足该领域的环保指标，承担起经济发展中对环境不可推脱的责任。烟气脱硫，是一种应对能源燃烧生产中带来的污染的技术。成功的烟气脱硫技术，为人们在生活与发展中坚持人与自然的和谐提供了技术上的支持；同时也推进在工业、生产等领域的可持续发展。因此本课题主要研究目的为根据设计所给参数对烟气脱硫除尘系统进行系统的设计，使该电厂排放烟气中的SO2及烟尘达到国家排放标准，有效地控制当地空气污染物，改善空气质量，提高居民生活质量，该课题是具有实际意义的。吸收塔的设计方案 吸收塔的设计方案第2章 吸收塔的设计方案2.1 吸收剂的选择对于吸收操作，选择适宜的吸收剂，具有十分重要的意义。其对吸收操作过程的经济性有着十分重要的影响。一般情况下，选择吸收剂，要着重考虑如下问题：1 对溶质的溶解度大所选的吸收剂对溶质的溶解度大，则单位量的吸收剂能够溶解较多的