填料塔脱硫系统要点.pdf
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1、1 有害气体控制工程 课程设计 填料塔脱硫系统 姓名:徐悦心 专业班级:环工 09K1 学号: 091905010122 指导教师:吕建燚 设计时间: 2012年 6 月 2 目 录 一、绪论3 1.1 设计目的3 1.2 设计任务3 1.3 设计资料3 二、填料塔的设计与计算4 2.1 填料塔的基本知识 4 2.2 填料的基本知识 4 2.3 填料塔的内件5 2.4 填料塔塔径的计算5 2.5 填料层高度的计算8 2.6 填料层压降的计算10 2.7 填料塔塔辅助设备的设计10 2.8 填料塔结构简图12 三、烟气脱硫系统流程图 13 四、参考文献13 3 一、绪论 填料塔是以塔内的填料作为
2、气液两相间接触构件的传质设备,它是化工类企业中最常用 的气液传质设备之一。而塔填料塔内件及工艺流程又是填料塔技术发展的关键。聚丙烯材质 填料作为塔填料的重要一类,在化工上应用较为广泛,与其他材质的填料相比,聚丙烯填料 具有质轻、价廉、耐蚀、不易破碎及加工方便等优点,但其明显的缺点是表面润湿性能。 1.1 设计目的 通过有害气体控制工程课程设计,进一步消化和巩固本门课程所学内容,并使所学的知 识系统化, 培养学生运用所学理论知识进行气态污染物工程设计的初步能力。通过设计, 了 解气态污染物工程设计的内容、方法和步骤, 培养学生确定气态污染物控制系统的设计方案、 设计计算、工程制图、使用技术资料、
3、编写设计说明书等能力。 1.2 设计任务 某燃煤电厂需对产生的烟气进行脱硫,以满足环境保护要求,要求设计的净化系统效 果要好,操作方便,投资省,并且达到要求的排放标准。 1.3 设计资料 一 、工艺流程:采用填料塔设计 二 、烟气参数: 烟气流量 : 210 6m3/h. 烟气成分: SO2浓度 5000mg/m 3 烟气平均分子量:30.5 烟气温度: 150 C 烟气压力: 1.0110 5Pa 气膜传质分系数kG=1.8910-5 kmol/m 2.s.kPa 三、吸收液参数: 采用 5%(wt%)氢氧化钠水溶液,并假定 NaOH与 SO2发生极快不可逆反应。吸收塔进口液 相吸收质浓度为
4、0。 L=1000kg/ m 3; M L =18kg/kmol (平均分子量) 4 液膜传质分系数kL=3.54 10 -4m/s 四、操作参数: 泛点率: 85% 液气比L/G=4L/ m 3 吸收反应温度:60 C 五、气象资料:气温25 C ,1atm 六、填料性能: 50mm 金属环鞍填料(乱堆) 填料比表面积:75m 2/ m3 填料因子: 110/m 单位体积填料层所提供的有效接触面积a=60.75 m 2/ m3 七、设计要求:要求脱硫效率99.9%,计算出填料层压降。画出填料塔的结构图,标出参 数(包括填料塔高度、直径)。 二、填料塔的设计与计算 2.1 填料塔的基本知识 填
5、料塔的塔身是一直立式圆筒,底部装有填料支承板,填料以乱堆或整砌的方式放置在 支承板上。 填料的上方安装填料压板,以防被上升气流吹动。液体从塔顶经液体分布器喷淋 到填料上, 并沿填料表面流下。气体从塔底送入,经气体分布装置 (小直径塔一般不设气体 分布装置) 分布后, 与液体呈逆流连续通过填料层的空隙,在填料表面上,气液两相密切接 触进行传质。 填料塔属于连续接触式气液传质设备,两相组成沿塔高连续变化,在正常操作 状态下,气相为连续相,液相为分散相。 填料塔具有生产能力大,分离效率高,压降小,持液量小,操作弹性大等优点。填料塔 也有一些不足之处,如填料造价高; 当液体负荷较小时不能有效地润湿填料
6、表面,使传质效 率降低; 不能直接用于有悬浮物或容易聚合的物料;对侧线进料和出料等复杂精馏不太适合 等。 22 填料的基本知识 5 填料是造成气液两相充分接触从而实现相间热、质传递的主要构件。因此, 填料特性对填料塔的流体力学性能和传质性能将起重要影响。填料塔的性能优 劣,关键取决于填料。 所以,对填料的基本要求有: 要有较大的比表面积;要求有较高的空隙率 ;经济、使用及可靠。 填料的种类很多, 根据装填方式的不同, 可分为散装填料和规整填料。散装 填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,一般以随机的方式堆积在塔 内,又称为乱堆填料或颗粒填料。散装填料根据结构特点不同,又可分为环形填 料、
7、鞍形填料、环鞍形填料及球形填料等。规整填料是按一定的几何构形排列, 整齐堆砌的填料。 规整填料种类很多, 根据其几何结构可分为格栅填料、波纹填 料、脉冲填料等。 2.3 填料塔的内件 填料塔的内件主要有填料支承装置、填料压紧装置、 液体分布装置、 液体收集再分布装 置等。合理地选择和设计塔内件,对保证填料塔的正常操作及优良的传质性能十分重要。 2.4 填料塔塔径的计算 已知条件:液气比L/G=4L/ 3 m,烟气流量为hm /102 36 , 吸收液体积流量为hmhL/108/108 336 一、 泛点气速:的计算 F u 炉气的质量流量: hkg /1075.15 .30 .3101 101
8、 150273 273 4.22 1026 6 v 炉气的密度: 3 6 6 /875.0 102 1075.1 mkg VS v V 吸收液体积流量为LKgQ G L Q VL /1081024 66 6 吸收液密度: 3 /1000mkg L 吸收液质量流量为hKgQ LLL /108101000108 636 有横坐标:135.0) 1000 875.0 ( 1075.1 108 )( 5. 0 6 6 5. 0 L V V L w w 查埃克特通用关联图得纵坐标为0.13 液体校正系数 1 L 水 ,填料因子m/110,液相粘度smPauL 903. 0 泛点气速sm u g u LV
9、 L F /75.3 903.0875.01110 100081.913.013.0 2.02. 0 7 5. 0 )( L V V L w w 填料层的泛点和压强降的通用关联图(ECKERT 图) 二、空塔气速的计算 smuu F /19.385. 0 塔径 m u V D S 89.14 360019. 3 10244 6 圆整,取直径为15m。 三、核算液体喷淋密度 因填料尺寸小于75mm(50mm),所以最小润湿速率 min )( W L取)/(08. 0 3 hmm; 8 又已知比表面积 33 /75mm 。 最小喷淋密度)/(67508.0)( 23 minmin hmmLU W
10、操作条件下的喷淋密度)/(27.45 15 4108 23 2 3 hmmU min UU,符合要求。 2.5 填料层高度的计算 一、液体的总分子浓度 T C: 3 /56.55 18 1000 mkmol MVM V VM m V n C LLL T 二、塔顶组分B 的浓度 : 氢氧化钠的质量浓度为5% 3 2 /25.1%5 40 1000 %5mkmol M cB 三、烟气的摩尔流量 烟 G: kmol/h1028.6/1075.51 .3101 101 150237 273 4.22 1010247 36 hmolG烟 四、二氧化硫的摩尔流量 2 SO G: hkmolG/25.156
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