氨吹脱塔单元设计示例Word格式文档下载.docx

1、ET30，进料液体的摩尔粘度为0.8007cp（设计应选取最恶劣的条件，故中温35发酵，考虑到冬季热损失，选用20的进料，此时进料液体的摩尔粘度为1.005cp）故ET=0.169 实际板数N=NT/ET=23.66 取24同时取板间距为450mm故Z=（18-1）塔高的确定塔顶高1m，设置进料口（40mm），人孔（500mm）；塔底高2m，（按照可以储存10min的容量测算），进气管内径40mm。塔径的确定FLV=L/V（L/ v）=1/2952.54 （1000/1.165）取板间距HT=0.45m；图筛板塔的泛点关联图 查图得C20=0.08,对数值进行修正C=C20（/20）=0.08

2、（/20）=0.103；最大空速的确定：Umax=C（L-v / v）； =0.103（1000-1.165）/1.165=3.016m/s;实际流速确定= Umax0.8=2.41m/s；所以D=（42.41）=1.56m，圆整后取1.6m。=m；则下液管宽度wd=0.143D，Af/AT=0.0878。（参见化学工艺设计手册153页弓形宽度和面积）根据塔径可以算出：AT22；AfAT m2；An= AT- Af m2；un=V/An实际泛点百分率为：un/ Umax塔板详细设计采用平顶溢流堰、单溢流管溢流，筛板结构。取堰高hw=0.05m。采用垂直弓形降液管和普通平底受液盘，堰上液上高度h

3、ow=2.84/1000E（Lh/Lw）2/3=2.84/1000（）2/383m 取0.009m。（一般情况下，液流收缩系数取1）板式清液层高度hL+959m。降液管底隙高度：小塔径降液管底隙高度取25mm取筛板孔径do为6mm,孔间距t=2.5do=15mm，筛板取不锈钢塔板,厚度为3mm。下液管宽度wd=0.143D=0.229m。安全区ws=0.07m，无效区wc=0.05m。开孔区面积Ak =2x（r2-x2）+r2arcsin（x/r）=m2由于考虑到塔板增设安装手柄，占据部分开孔区面积，实际取80%Ak则筛板开孔数为n=n1Ak=（1158000/t2） Ak=5867.2，取开

4、孔数5868个。塔压降a干板压降Hd（u0/C0）2（rg/rL） 1-（A0/Ak）2u0-筛孔气速，m/s；C0-筛孔的气体流量系数；rg、rL-气相、液相密度；A0、Ak-筛孔面积、开孔区面积。由于一般（A0/Ak）2项很小，可简化计算（rg/rL）孔速u00.145）=27.785m/s。由有效区的开孔率=0.9069（do/t）2塔板的开孔率查图得出C0图干板孔流系数（27.785/0.73）2b有效液层阻力hb堰上液上高度how取0.009m；按面积（AT-2Af）计算气体速度：u=V/（ AT-2Af）= 0.176）=2.77m/s；相应的气体动能因子F=U（v）（1.165）

5、查图，可得液层充气系数=0.57。图充气系数和动能因子Fa间的关系所以液层阻力hL=（hw+howc总压降H总=（0.086+0.0336）24=2.87m水柱，即为28.15kPa。本设计为常压操作，对板压降本身无特殊要求。液沫夹带量的校核按照FLV10-3和泛点百分率为0.83，由图可以查的图液沫夹带关联线故ev=（/1-） L/V（L/ v）=0.0530.1（公斤液体/公斤干气体）。吹脱塔进出口管径选取A、气相进出口管，取空气流速为25m/s，则D220）=0. 484m。取DN500B、液相进料管取流速为1m/s则D3=（5.6/3600/0.785/1）=0.046 取DN50C则

6、D4=0.063，取DN65。.4工艺简图酸洗塔单元已知进塔气体（含有氨，其余为空气）流量16534.23m3，即为664.22kmol/h。气体中氨的摩尔分数为10-3，要求回收率99%。吸收液采用稀硫酸溶液，控制PH值为1，即硫酸的摩尔浓度为10-1mol/L。选用不锈钢鲍尔环塔内吸收剂用量：10-3=0.728kmol/h；有化学反应可知：2NH3+H2SO4 （NH4）2SO4所以回收全部氨消耗的硫酸量为0.364kmol/h；将pH控制在1，即氢离子的浓度为10-110-2mol/L，所用最小液体量为：10-13/h（L/V）=2（L/V）min 3/h。塔径计算（L/V）（v/L）

7、18（1.165/1000）/29=0.026。查填料的泛点压降图如下：图填料泛点及压降图可以知道纵坐标为0.21，即U2/g（v/L） l 已知，常温下水的粘度l=1cP，对于水=1；填料选用不锈钢鲍尔环乱堆，尺寸25250.6，比表面积a=219m23/m3，填料因子=160m-1，堆积密度393kg/m3。故，实际气速取泛点气速的80%，即U1=80%2.91=2.33m/s；1）1）=1.58m，圆整取1.6m，则U1=2.286m/s；在设计的实际气速下，U2/g（v/L） l =0.13。传质单元高度和传质单元数的确定采用恩田（Onda）等人提出的填料表面上气液相界面两侧传质膜系数

8、的计算方法，进行计算：（可参考常用化工单元设备的设计79页进行计算，陈英男刘玉兰主编，华东理工大学出版社出版）气相传质系数：Kg=C（Wg/ag）（g/gDg）1/3（aDg/RT）（adp）-2C-关联系数取5.23；Wg-气体质量流速；kg/m2sa-填料比表面。219m2；g-度10-6；Dg-溶质在气相中的扩散系数。2810-6m2/sadp-填料结构特性的形状系数，本文取219从传单单元高度关联式，输入相关的系数可以求出气相传质系数：Kg=5.23 23600）/（21910-5）10-510-5）1/3219303） （2190.025）-210-610-5填料润湿表面积：aw=a

9、1-exp-1.45（1/）（WL/ aL） （WL2a/L2g）（WL2/La）1-填料介质表面张力 N/m，75dyn/cm=0.075N/m；-液体表面张力N/m，71.2mN/m；L-液体粘度，取0.801cP；表不同填料介质的表面张力计算如下：Wg2 sWL= kg/m2 s。 =219（75/71.2） 2.01/（21910-3） 219（2.01）2/100029.81（2.01）2/（1000219=2190.113所以aw2/m3Kya=PKg3skpa由于本反应为硫酸吸收氨的反应，化学反应。所以本吸收反应为气膜控制。K总=Ky传质单元高度HOG2） 3600化学吸收，所以

10、m=0传质单元数NOG=ln（1-mG/填料层高度Z=HOGNOG采用舍伍德系数等几个特征数对吸收关联进行计算（参见化工原理下册，天津大学出版社，第130-136页）传质单元高度HG=G W（ScG）直径25mm的鲍尔环的系数近似以拉西环来计算，分别为0.557、0.32、-0、51，如下表ScG=/d所以HG因此Z= HOG考虑到工程应用的要求，设计取填料层高度为3m；则填料压降为3100=300mm水柱，即为2.92kPa。塔体附件选取A液体分布器选取槽式分布器（由于塔径1.6m）； 分布点密度计算按Eckert建议值，D1400时，喷淋点密度为60点/m2，所以，塔径为1.6m时，121点B填料支承装置用竖扁钢做成的栅板作为支承板，分三块，栅板条之间的距离为10mm。C填料压紧装置采用床层限定板D采用丝网除沫器，150mm厚。