环境工程原理设计课件.ppt

1、班级：环工1102学生姓名：侯鹏飞（组长）、王棣、邹轶、陈一鸣、刘彩指导老师：华虹完成时间：2013年12月23号环境工程原理课程设计环境工程原理课程设计任务书 矿石焙烧炉送出的气体冷却到25后送入填料塔，用20清水洗涤除去其中的SO2。入塔炉气流量为2400m/h，其中进塔SO2的摩尔分率为0.05，要求SO2回收率为95%。任务分工总任务资料查找计算画图pptWord整理侯鹏飞陈一鸣王棣王棣、陈一鸣刘彩、侯鹏飞邹轶邹轶刘彩 共同努力陈一鸣王棣侯鹏飞一、操作条件1、操作温度：20 对于物理吸收，降低操作温度，对吸收有利，但低于环境温度的操作温度需要消耗大量的制冷动力，所以一般情况取常温较为有

2、利。2、操作压力：常压对于物理吸收，加压操作一方面利于提高吸收过程的传质推动力，另一方面也可以减小气体的体积流率，减小吸收塔径。但从工程角度和经济效益考虑，加压对设备有很大的要求，因此对于单纯的吸收，一般选用常压。二、基础物性数据1、液相物性数据：20水密度L=998.2kg/m、黏度L=100.510-5N/m、2、气相物性数据：25 SO2混合气体平均摩尔质量 MG=0.0564+0.9529=30.75kg/kmol、黏度 G=1.8110-5 N/m 平均密度 G=、SO2在20水中的扩散系数 DL=1.4710-9m2/s、SO2在25空气中扩散系数 DG=0.039m2/h3101

3、.3 30.751.26/8.31 298PMkg mRT3、气液平衡数据：查得20下SO2在水中的亨利系数 E=0.355104KPa 平衡常数m=溶解度系数 H=40.355 1035.04101.325EPs34s998.2=0.0156kmol/0.355 1018KPa mEM三、流体流向的选择1、并流2、逆流综上，由于逆流时液气比较并流时小，选用逆流四、物料衡算已知：进塔气相SO2摩尔分率 y1=0.05、SO2的回收率=95%入塔炉气流量 qV=2400m3/h、进塔液相溶质组分摩尔比 X2=0计算求得 进塔气相SO2摩尔比 出塔气相摩尔比 Y2=Y1（1-）=0.05260.0

4、5进塔惰性气相流量该吸收过程属于低浓度吸收，平衡关系为直线，最小液气比可按下式计算：取操作液气比为：则吸收剂水的用量为：物料衡算：1110.050.052611 0.05yYy0102400 273 101.311 0.0593.2425/22.422.4 298 101.3VnGq T pqykmol hT p min33.288nLnLnGnGqqqqmin1.51.5 33.28849.932nLnLnGnGqqqq49.93249.932 93.24254655.78/nLnGqqkmol h1212nGnLqYYqXX34112210.052.63 109.487 1049.932G

5、nnLqXYYXq五、塔径的计算1、填料类型的选择填料拉西环鲍尔环阶梯环鞍形填料波纹板填料栅板填料环十字环螺旋环螺旋环弧鞍填料矩鞍填料 拉西环表面未能完全完全利用，传质效能较低，更为严重的是它自身的形状引起严重的沟流和壁流，使气液分布不均匀，相际接触不均。拉西环的衍生品虽然比表面积有所增加，但本质缺点没有解决。性能优越，但造价过高。鞍形填料整体性能不如鲍尔环，阶梯环是在鲍尔环基础上发展来的，整体性能有所提高。五、塔径的计算五、塔径的计算1、泛点气速的计算、填料的选择炉气总质量流量为：吸收液水的总质量流量为2400 1.263024/GVGWqkg h4655.78 1883804.04/LnL

6、SWq Mkg h由化工原理（第二版）利用Eckert泛点关联图0.52GLGLWW20.2GLLug横坐标横坐标纵坐标纵坐标五、塔径的计算0.50.583804.041.260.98302.4998.2GLGLWW0.980.0223横坐标：20.20.0223GLLug纵坐标：0.0109300Pa五、塔径的计算填料25mm比表面积为=223m2/m3、填料因子=172m-1；已知，常温下水的黏度L=100.510-5、=1p0.20.220.02230.0223 9.81.261.003/998.21 172100.5 10LLGgum s（泛点气速）取设计空塔气速为 u=1.00370

7、%=0.702m/s设计塔径 44 2400/36001.100.702VqDmu圆整后取D=1.2m=120mm填料38mm五、塔径的计算比表面积为a=132.5m2/m3、填料因子=116m-1；已知，常温下水的黏度L=100.510-5、=1p0.20.220.02230.0223 9.81.261.21/998.21 116100.5 10LLGgum s（泛点气速）取设计空塔气速为 u=1.2170%=0.85m/s设计塔径 44 2400/36001.00050.85VqDmu圆整后取D=1m=100mm填料直径 0.0380.025填料比表面积 132.5228填料因子 1161

8、72填料层高度 64.5300200塔径 11.2塔高 8.427.32塔体造价 元3300034500填料价格 /元47125089五、塔径的计算经济核算P Pa五、塔径的计算3、填料规格校核100026838Dd符合要求4、喷淋密度校核32min32min75,0.08/75,0.12/wwdLmmhdLmmh计算喷淋密度322283804.04106.85/998.21.044LLWLmmhD最小润湿率润湿率：32min106.85/0.81/132.5wtwLLmmhL2、泛点率的校核2244 24000.85/36001.0Vqum sD0.85100%100%70%1.21pufu

9、泛点率在50%80%之间，所以符合要求符合要求5、塔内压降的计算将实际空塔气速带入纵坐标方程得纵坐标220.20.2220.851 1161.26100.5 101.09 109.8998.2GLLug 与横坐标为1.0对应的点落在压降为 的压降线上，故塔内每米压降为300Pa六、填料层高的计算1、传质单元数4112212223*35.04 9.487 100.033*035.040.701749.932*1ln(1)1*10.0330ln(1 0.7017)0.70177.061 0.70172.63 100nGnLOGYmxYmxmqSqYYNSSSYY解吸因子2、传质单元高度气体空塔质量

10、通量为：液体空塔质量通量为：230241.08/0.785 3600GWGKg msS2223.141.00.78544SDm283811.629.63Kg/m0.785 3600LWWsS六、填料层高的计算根据化工原理中恩田关联式，填料层有效比表面积为0.10.050.20.752221 exp1.45cwLLLWW aWaaaga 2386.86/wamm气膜吸收系数为3220.71/300()()()GGGpGGGaDPGTkcadaDRTPT 531.003 10/()Gkkmolms kPa 液膜吸收系数为210.5330.4LLLwLLLLgWkcaD 337.234 10/()L

11、kkmolms KPa 气相总吸收系数4253101.3255.53 10/11111.003 100.0156 7.234 10YGGLPKK Pkmol mskHk传质单元高度41.080.7330.75 5.53 1086.86OGGYwGHmM K a填料层高度为0.73 6.454.7OGOGZHNm考虑到安全系数取1.25 实际填料层高度为1.251.25 4.75.8756ZZmm七、塔压降的计算1、管径的计算液体管道：液体流速范围1-3m/s，323.27/998.2lVms,取u=2m/s23.274998.20.1222dm选取碳钢管，根据 ，选取 114 4mm验算:22

12、3.274998.22.643/(0.106)um s气体管道：液体流速范围10-20m/s，323.27/998.2gVms,取u=15m/s4 2400/36000.23815dm选取塑料管，根据 ，选取 验算:24 2400/360017.5420/(0.22)um s309282GB309282GB250 15mm七、塔压降的计算2、气体进出口压降进口压强为（突然扩大，）1221111.26 17.54193.8222Pupa出口压强为（突然扩大，）0.5222110.50.51.26 17.5496.9122PuPa填料层压降3300 61800PPHPa3、塔压降1232090.7

13、32.09PPPPPakPa 八、塔高的计算1、塔顶部空间高度考虑设置丝网除沫器即用聚乙烯除沫网除沫，设置高度为1.35m。2、塔底部空间高度塔底液相停留时间按照一分钟考虑4656.2 181.78998.2 60 0.785LLWhtSm底塔高h=1.35+1.78+6=9.13m九、附属结构的计算与选型1、液体分布器根据计算，塔径为1000mm选用溢流槽式分布器，其设计参考数据为：塔径（mm）喷淋槽分配槽液体负荷范围（m/h）分配槽数量外径（mm）数量中心距（mm）数量中心距A（mm）单槽式双 槽式三槽式10002300151.12*D填料塔内径液体负荷范围为51.12m/h*D-20选用

14、溢流槽式布液器，取喷淋点数为100个/m，总喷淋点数：n=1000.785=78；根据化工设备设计全书，喷淋点直径由九、附属结构的计算与选型224LWd ngh44224 23.2718.12 300 6100078 0.61998.2LLLWWdnghpnmm （小孔流量系数）2、液体再分布器6681ZmDm故填料不需要分层，即不需要液体再分布器装置有足够的强度以支承填料的重量提供足够大的自由截面，尽量减少气液两相的流动阻力有利于液体的再分布耐腐蚀性能好便于用各种材料制造安装拆卸方便等九、附属结构的计算与选型2、填料支承装置填料支承装置对保证填料塔的操作性能具有重大作用对填料支承装置的基本要

15、求是栅板支撑装置九、附属结构的计算与选型 栅板采用两块板，支撑圈固定在塔内，用于支撑栅板。为了改善边界状况，可采用大间距的栅条。然后整砌一、二层按正方形排列的瓷质十字环，作为过渡支承，以取得较大的空隙率。十字环的特性数据如下：外径（mm）高度（mm）厚度（mm）个数（1/m）堆积重度（N/m）空隙率（m/m）757510230010200*0.540.563、填料压板与床层限制版 填料压板凭借自身质量压住填料但不致压坏填料；限制板的质量轻，需固定于塔壁上。一般要求压板或限制板自由截面分率大于70。压板采用栅条压板，其栅条间距为 床层限制板的外径为 0.7 38=26.6mm（）1000+13=

16、1013 mm（）十、附属动力设备的计算与选择十、附属动力设备的计算与选择1、风机的选择气体温度为25，流量为2400m/h，总压降为2.09Kpa（209mm水柱），考虑加10%附加值，计算风量与风压 （水柱）32400 1.12640/Qmh209 1.1230pmm 30001.18/Tpkg mpT302640/QQmh00234ppmm 47211.7NO选 型离心式风机转速转速序号序号风量风量轴功率轴功率电动机电动机型号型号功率功率2700r/min7246mm水柱10.7KW13KWp313750/mh2522JO 2、离心泵的选择液相流量 ，管径d=106mm，塔高h=1.35+1.78+6=9.13m，流速 v=2.46m/s，扬程383.8/Qmh22h vHhdgRe2300vd ,且为湍流水力粗糙管,其中 ，则 H=9.47m12lg()3.7d 0.014mm 0.0112则选择 型离心泵10080 125ISA转速转速流量流量扬程扬程效率效率功率功率2900r/min89.4m/h16m76%5.13pa十、附属动力设备的计算与选择十、附属动力设备的计算与选择十一、设备简图十一、设备简图十二、环境工程原理课程设计结束语十二、环境工程原理课程设计结束语