SK海力士（重庆）有限公司
纯水站化学药品间酸气洗涤塔增设方案
废气处理洗涤塔系统
方案说明
系统说明:
一、 本废气处理系统包括:
洗涤塔、循环洒水系统、PH控制系统、自动/手动补水系统、自动加药系统、自动排水系统、联通管、废气排放烟囱等.
洗涤塔为主体处理设备,基本结构包括:废气入口、废气出口、循环水箱、循环洒水、耐腐蚀水泵、填充层、除雾层等.
二、 系统的流程为 :
耐腐蚀循环水泵将循环液从底部循环水箱打到填料塔的填充层上部,利用螺旋喷嘴均匀的将循环液喷洒在塔的填充层,以填料塔后段风机为动力,废气从填料塔的下部进入塔内,穿过填充层时被循环液吸收掉可溶于循环液的废气部分,干净的空气穿过除雾层及联通管到达风机后经排放烟囱排放.
三、 废气处理原理:
◇ 废气处理风量：12000 m3/h
◇ 废气处理方式：酸碱中和塔
◇ 工艺流程：
① 洗涤塔吸附过程：
◇ 工作原理：
洗涤塔吸收过程：
废气中含有可溶于水的污染成分,一般为无机酸碱或有机酸.循环液被循环泵打到填充层上方利用螺旋喷嘴雾化后均匀的喷洒在填料表面,填料的作用是提供极大的比表面积让循环液吸附在其表面,气体以反应釜正压排气经过填料塔,当通过填充层时废气成分被吸附在填料表面的循环液吸收.吸收液一直在循环,当填料表面的循环液滴足够大时掉落到循环水箱里.气体有一定的流速,会将循环液雾化后的水雾带到烟囱,所以在填充层上方增加一层除雾层,以除去被气体带走的水雾.因大部分废气都具有挥发性,被吸收后容易再次挥发,所以需在循环液里填加可与之反应的药品.则废气被吸收后与药品发生中和发应，生成盐类.因药品一直在消耗,所以要用PH探棒来探测循环液的PH值,探测值反馈到PH控制器控制加药机加药,以保持循环液的PH值在一定范围内.循环液使用一段时间后生产的盐类浓度足够大时会洁净,所以增加电导度探测,当电导度达到一定值时,排水阀和排水泵启动.排掉部分循环液,同时自动补水系统会自动补充新的水进来.
注:以上配置为工业用24小时运转设备配置,对于使用率较低的单位来说,经济点的配置可修改处有:
1. 水泵备用,水泵配两台为一用一备,对于使用率较低的单位可选择一台水泵,循环管路配置更为简便
2. PH自动控制,对于使用率较低的单位来说可用手动加药,可节约PH控制器、加药机等辅助设施
其他辅助设备:
1.药品储槽: NAOH.
2.循环水箱液位计:两点控制,液位到低点时强停循环泵以保护泵浦不空转,高点警报以防止液倒灌回风管.
3.药品储槽液位计:两点控制,低点自动补充药品或警报通知,高点自动停止补药泵或警报通知.
4.排房烟囱:将气体引到高空排放.
5.循环水管压力表:观察泵浦口或喷嘴是否有堵塞现象
四、系统设计:
（1） 洗涤吸收塔设计：
◇ 填料塔简介：
填料塔是提供气-液、液-液系统相接触的设备。填料塔外壳一般是圆筒形，也可采用方形。材质有木材、轻金属或强化塑料等。填料塔的基本组成单元有：
①：壳体（外壳可以是由金属（钢、合金或有色金属）、塑料、木材，或是以橡胶、塑料、砖为内层或衬里的复合材料制成。我公司采用玻璃钢材质。
②：填料（一节或多节，分布器和填料是填料塔性能的核心部分。为了正确选择合适的填料，要了解填料的操作性能，同时还要研究各种形式填料的形状差异对操作性能的影响）；我公司采用PP材质。
③：填料支承（填料支承可以由留有一定空隙的栅条组成，其作用是防止填料坠落；也可以通过专门的改进设计来引导气体和液体的流动。塔的操作性能的好坏无疑会受填料支承的影响）;我公司采用玻璃钢材质。
④：液体分布器（液体分布的好坏是影响填料塔操作效率的重要因素。液体分布不良会降低填料的有效湿润面积，并促使液体形成沟流）；内部分布器我公司采用PVC材质。
⑤：中间支承和再分布器（液体通过填料或沿塔壁流下一定的高度需要重新进行分布）；
⑥：气液进出口。
塔的结构和装配的各种机械形式会影响到它的设计并反映到塔的操作性能上，应该力求在最低压降的条件下，采用各种办法提高流体之间的接触效率，并设法减少雾沫夹带或壁效应带来的效率损失。与此同时，塔的设计必须符合由生产过程和塔的结构形式所决定的经济性原则。
◇ 填料类型的选择：
填料是填料塔内气-液两相接触的核心元件。填料类型和填料层的高度直接影响传质效果，其性能的优劣是决定填料塔操作性能的主要因素。
填料的种类很多，根据填装方式的不同，可分为散装填料盒规整填料两大类。规整填料是将金属丝网或多孔板压制成波纹状并叠成圆筒形整块放入塔内。这种填料不但空隙率大，压降低，而且液体按预分布器设定的途径流下，只要液体的初始分布均匀，全塔填料层内的液体分布良好，克服大塔的放大效应，传质性能高。但其造价较高，易被杂物堵塞并且清洗困难。
散装填料常见的有：拉西环填料、鲍尔环填料、阶梯环填料、弧鞍形填料、矩鞍形填料、环矩鞍填料等等。
◇ 洗涤塔设计原则：
①:塔径与填料直径之比一般应大于15：1，至少大于8：1；
②：填料层：特拉瑞环；
③：塔径的填料高度需要设置液体在分布装置；
④：液体分布装置的布点密度，Walas推荐95-130点/m2,Glitsh公司建议65-150点/m2
⑤：填料塔操作气速在70%的液泛速度附近；
◇ 塔体设计
由D=
式中：
D—塔径（M）
Q—系统风量（CMH）
V—风速(m/s)
其中：
V—风速(m/s)， 根据《三废处理工程技术手册》中的资料，该类净化器运行时推荐使用的空塔气速为0.1~2.2m/s ，设计取2.2m/s
Q—系统风量（CMH）
H—塔体高度（m）=h1+h2+h3；塔体净化段高度（h1)，进气段高度（h2)，排气段高度（h3)。
T—气体在净化塔内停留的时间：t=
一期废气的总处理风量Q取20000CMH
通过如上计算：得直径D=1390mm，取1400mm；塔体压损：500Pa。
（4）液体喷淋密度的验算
U= L_h/(0.785D^2 )=(L×18.37)/(ρ_水×0.785×(0.7)^2 )=7.23m^3/（m^2?h）
式中 U—液体喷淋密度，m^3/（m^2?h）；
L_h—液体喷淋量，m^3/h ；
D—填料塔直径，m.
为使填料塔能获得良好的润湿，塔内液体喷淋量应不低于某一极限，此极限称为最小喷淋密度，以U_min表示。
对于散装填料，其最小喷淋密度通常采用下式计算
U_min=(L_w )_min a_t
式中 U_min—最小喷淋密度，m^3/（m^2?h）；
〖(L_w)〗_min—最小润湿速率，m^3/（m?h） ；
a_t—填料的总比表面积，m^2?m^3 .
对于直径不超过75mm的散装填料，可取最小润湿率〖(L_w)〗_min=0.08m^3/（m?h）
经查表的填料的总比表面积a_t=114.2m^2?m^3
因此 U_min=(L_w )_min a_t=0.08×114.2=9.136m^3/（m^2?h）
计算结果U>U_min 故符合能使填料获得良好润湿的条件。
（5）塔高度的计算
由物料衡算 G(y_1-y_2 )=L(x_1-x_2 )
得液相出塔摩尔分率 x_1=G/L （y_1-y_2 ）=(（0.1-0。005）)/(1.3×0.94)=0.078
传质单元高度：H_OG=G/K_y =123.60/(π/4 (D)^2×200)=1.165m
平均推动力
?y_m=((y_1-mx_1 )-y_2)/(ln (y_1-mx_1)/(y_2-mx_2 ))=((0.1-0.985×0.067)-0.005)/(ln (0.1-0.985×0.067)/(0.005-0))=0.029/1.92=0.015
传质单元数 N_OG=(y_1-y_2)/(?y_m )=(0.1-0.005)/0.015=0.87
理论所需塔高
H=H_OG?N_OG=0.980m
塔的高度取决于填料层的高度，为了保证工程上的可靠性，计算出的填料层的高度应留出一定的安全系数。根据设计经验，填料的设计高度为理论值的（1.2～1.5）倍，取1.34倍。
固有 H×0.98=3.6×1.34=1.3m
（6）液相进出塔管径的计算
液相进出塔管径的计算：d_内=√((4V_L)?((πμ_液)))
初选吸收剂流速为：μ_液=2.2m/s
则：d_内=√((4×2.8)/(3600×3.14×2))=0.0223m
取?30×1.5的PVC，合适。
（7）气相进出塔管径的计算
管径的计算式为d_内=√((4×V_s)/(π×μ_气 ))
选择气体流速为：μ_气=10m/s
则：d_内=√((4×V_s)/(π×μ_气 ))=√((4×3000)/(3.14×3600×10))=0.42
取?直径650的管
（8）主要符号说明
a ——填料的有效比表面积，㎡/m3
at——填料的总比表面积，㎡/m3
d ——填料直径，m
d0——筛孔直径，m
D ——塔径，m
DL——液体扩散系数，m2/s
DV——气体扩散系数，m2/s
E——亨利系数，kPa
h——填料层分段高度，m
HETP关联式常数
H——开孔上方的液位高度，m
HOG——气相总传质单元高度，m
NOG——气相总传质单元数
kG——气膜吸收系数，kmol/（m2?h?kPa）
kL——液膜吸收系数，m/h
K——稳定系数，无因次
Mave——混合气体的平均摩尔质量，kmol/kg
Lh——液体体积流量，m3/h
Ls——液体体积流量，m3/h
Lw——润湿速率，m3/（m?h）
m——相平衡常数，无因次
n——筛孔数目（分布点数目）
P——操作压力，Pa
P——压力降，Pa
u——空塔气速，m/s
uF——泛点气速，m/s
U——液体喷淋密度，m3/（m2?h）
UL——液体质量通量，㎏/（m2?h）
Umin——最小液体喷淋密度，m3/（m2?h）
Uv——气体质量通量，㎏/（m2?h）
Vh——气体体积流量，m3/h
wL——液体质量流量，㎏/h
wV——气体质量流量，㎏/h
X——液相摩尔比
y——气相摩尔分数
Y——气体摩尔比
Z——填料层高度 ，m
V——惰性气相流量，kmol/h
S——吸脱因数
R——通用气体常数，8.314（m3kPa）/（kmol?K）
T——温度，K
T ——标准状况下温度，K
Ω——塔的截面积，m2
ΦF——泛点填料因子，m-1
ΦP——压降填料因子，m-1
L——液体的粘度，kg/（m?h）
V——混合气体的粘度，kg/（m?h）
vm——混合气体的平均密度，kg/m3
L——液体的密度，kg/m3
β——充气系数，无因次；
δ——筛板厚度，m
ε——空隙率，无因次
θ——液体在降液管内停留时间，s
μ——粘度，Pa?s
ρ——密度，kg/m3
σ——表面张力，N/m
φ——开孔率或孔流系数，无因次
Φ——填料因子，l/m
ψ——液体密度校正系数，无因次
下标
max——最大的
min——最小的
L——液相
V——气相
参考文献
[1].石油化学工业规划设计院.塔的工艺计算.北京：石油化学工业出版社，1997
[2].化工设备技术全书编辑委员会.化工设备全书—塔设备设计.上海：上海科学技术出版1988
[3].时钧，汪家鼎等..化学工程手册，北京：化学工业出版社，1986
[4].上海医药设计院.化工工艺设计手册(上、下).北京：化学工业出版社，1986
[5].陈敏恒，丛德兹等.化工原理(上、下册)(第二版).北京：化学工业出版社，2006
[6].大连理工大学化工原理教研室.化工原理课程设计.大连：大连理工大学出版社，1994
[7].柴诚敬，刘国维，李阿娜.化工原理课程设计.天津：天津科学技术出版社，2002
[8].王国胜.化工原理课程设计.大连理工大学出版社.2005
五、实绩案例：
洗 涤 塔 洗 涤 塔
洗 涤 塔 洗 涤 塔
洗 涤 塔 卧 式 洗 涤 塔
风 机 风 机
烟 囱 烟 囱
六、工程范围
（一）业主负责范围：
1、设备基础。
2、一次配电、水等。
3、环保检测、报检、报建。
（二）本公司负责范围
1、洗涤塔、风机、控制等的主体工程的评估、设计、制作、运输、安装、调试。
2、二次配水、电。
3、备件的说明书、合格证，设备出厂合格证。。
4、本套设备的竣工图、工艺流程图、电器控制图、操作使用说明书电子版及1套纸质版文件。
5、操作人员的操作、保养、维护培训。
七、售后、保固说明:
为了确保本工程设备的顺利制造及运行，确保用户的一切正当权益，本公司对所投标货物的制造质量和售后服务做出以下承诺：
1、 本公司提供之各项设备，自验收日起保固12个月（或货到现场13个月），该期间内，若依正常操作而导致损坏或发生故障，概由本公司无条件修理之，唯天灾或意外灾害或人为操作不当则不在此限。
2、 本公司接到贵公司集尘设备故障书面或邮件通知书后，会在4小时内给予电话、书面或以邮件的方式给予贵公司检修指导，如仍未检修出故障原因时，本公司会安排工程师在24小时内到达贵公司现场检修。
3、 设备调试结束后，本公司工程师会给予贵公司相关操作人员做教育训练和一般维护培训。
4、 本公司设计制造的投标设备其原材料将严格按照国家标准向合格的材料厂选购，均附有合格证件，以备查用。在生产过程中将严格按照ISO9001质量保证体系实施，确保产品达到工艺技术指标的质量要求。
5、 本公司设计投标设备在生产、安装、调试过程中，随时接受有关单位及其委托人员来我公司检查、验收、指导,我公司将积极做好配合工作，以确保产品的各项指标达到用户采购的要求。
6、 本公司将负责设备保质期后以优惠价格提供设备部件，负责优质服务。
7、 我们将为您建立售后服务档案，在以后的服务中我们将以：主动、守信、坚持、周到、实在、及时的态度，让您满意！
八、预期效果:
1、本工程施作后，工人的作业环境得到到极大改善，完全达到环保之排放要求，更可以为工厂减少不必要浪费。
2、作业环境改善可增加工作人员效率，且对员工的身体及心理有正面之影响。