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文檔簡介
1、<p> 2008級化學工程與工藝專業(yè)</p><p> 《化工原理》課程設(shè)計說明書</p><p><b> 目 錄</b></p><p> 第一章 設(shè)計說明書·············
2、83;····································&
3、#183;··················(2)</p><p> 第二章 噴射器的設(shè)計計算和說明···········
4、····································
5、3;(6) </p><p> 2.1噴射器結(jié)構(gòu)參數(shù)計算······························
6、;·································(8)</p><p&
7、gt; 2.2噴射器的設(shè)計小結(jié)··································
8、·······························(12)</p><p> 第三章 旋流塔
9、的設(shè)計計算和說明···································
10、183;·················(12)</p><p> 3.1設(shè)計依據(jù)及工藝計算············
11、83;····································&
12、#183;············(14)</p><p> 3.2下段旋流板結(jié)構(gòu)參數(shù)計算·················
13、····································
14、3;··(15)</p><p> 3.3上段旋流板參數(shù)和塔板數(shù)目的確定···························
15、;·················(22)</p><p> 3.4除霧板結(jié)構(gòu)設(shè)計·············
16、183;····································
17、··················(24)</p><p> 3.5 升氣帽尺寸············
18、3;····································
19、183;·······················(25)</p><p> 3.6全塔壓力降的估算······
20、3;····································
21、183;·····················(26)</p><p> 3.7旋流板塔設(shè)計小結(jié)········
22、3;····································
23、183;···················(26)</p><p> 課程設(shè)計心得體會···········&
24、#183;····································
25、;·····················(27)</p><p> 參考文獻··········
26、183;····································
27、····································(28)
28、</p><p> 化工原理課程設(shè)計任務(wù)書</p><p><b> 設(shè)計題目</b></p><p> 含高硫氣體的脫硫設(shè)備———噴旋塔的設(shè)計</p><p><b> 設(shè)計條件</b></p><p> 處理氣量:4000 m3/h</p><
29、;p> 處理前氣體含H2S 15 g /Nm3,要求脫硫后達0.1 g /Nm3</p><p> 吸收液[脫硫液]硫容為0.17 g H2S/L吸收液,則每小時所需的吸收液總量LT為:</p><p><b> LT=</b></p><p><b> 相應(yīng)的液氣比R=</b></p><
30、;p><b> 設(shè)計內(nèi)容及要求</b></p><p> 3.1設(shè)計說明書內(nèi)容及要求</p><p><b> (1)緒言</b></p><p> 設(shè)計在工業(yè)生產(chǎn)中的意義,選用噴旋塔的考慮</p><p> (2)脫硫流程及設(shè)備</p><p> 要求流程
31、示意圖,流程簡要說明</p><p> (3)噴旋塔設(shè)計計算書</p><p><b> A、噴射器的設(shè)計</b></p><p><b> B、旋流板塔的設(shè)計</b></p><p><b> 3.2 設(shè)計圖紙</b></p><p> (1
32、)噴旋塔總裝配圖</p><p><b> (2)噴射器裝配圖</b></p><p> (3)旋流板塔裝配圖</p><p><b> 3.3結(jié)束語 </b></p><p><b> 3.4參考文獻</b></p><p> 第一章 含高硫
33、氣體的脫硫設(shè)備—噴旋塔設(shè)計說明書1.緒言</p><p> 自然界中存在大量硫酸鹽,它們是地殼和生物體的組成部分,但在缺氧和還原性條件下,微生物能使其轉(zhuǎn)化為,除逸人大氣外,也會轉(zhuǎn)移到天然氣、原油和煤等資源中。因而,這些資源的開采、加工和利用過程都存在脫除的問題。例如,作為燃料或化工原料使用的天然氣必須脫硫,否則會產(chǎn)生大量污染大氣,或給產(chǎn)品帶人大量雜質(zhì),或使催化劑中毒失活;煉油工業(yè)的加氫脫硫和催化裂解過程產(chǎn)生大量
34、含高濃度的氣體,需要脫硫;城市煤氣生產(chǎn)過程中,煤中硫轉(zhuǎn)化為進入煤氣,為保護環(huán)境和避免輸送煤氣的管道被腐蝕,煤氣必須脫硫;某些化工反應(yīng)過程,如合成氨、硫化染料、某些農(nóng)藥生產(chǎn)、堿法造紙、黏膠纖維和玻璃紙的生產(chǎn)等都產(chǎn)生大量含氣體,需要脫硫。</p><p> 當前合成氨的生產(chǎn)方法有(見圖1)</p><p> 原料 → 制氣 → 凈化 → 精制 → 壓縮 → 合成 → 氨回收 → 產(chǎn)品氨
35、</p><p> 氣體 制氣 凈化 精制 按壓力分 按反應(yīng) 回收方 生產(chǎn)規(guī)</p><p> 原料 方法 方法 方法 atm 器分 法 模t/d</p><p> 天然氣 蒸汽轉(zhuǎn)化 吸附 甲烷化 高壓法 軸向流動 水洗回收 大型</p>
36、<p> 煉氣廠 部分氧化 吸收 銅洗 700~1000 反應(yīng)器 冷凝回收 1000</p><p> 液化石油氣 除塵 干燥 中壓法 中型</p><p> 液體原料 220~320 徑向輻射流 250</p>&
37、lt;p> 石腦油 低壓法 動反應(yīng)器 小型</p><p> 重油 70~150 10~100 </p><p> 固體原料 常壓法</p>&
38、lt;p> 焦炭 按壓縮機分</p><p> 煤 往復壓縮機</p><p><b> 渦輪壓縮機</b></p><p> 圖1 合成氨的生產(chǎn)方法一覽</p><p> 由于原料中含硫,所以“制氣”
39、所得的粗合成氣中含有H2S(因為粗合成氣是在還原條件下制備的,所以不會是SO2)。如何經(jīng)濟、高效地脫除粗合成氣中的H2S,這是所有化肥廠關(guān)心的問題。</p><p> 目前解決大氣量、含高硫的氣體的脫硫問題的有效方法之一是氨水吸收H2S。</p><p> 根據(jù)任務(wù)書給定的設(shè)計條件,相應(yīng)的液比氣為87.65/Nm3,而按常規(guī)設(shè)計,一般脫硫塔型的適宜液氣比為(見表1):</p>
40、;<p> 表1 不同塔型的適宜液氣比</p><p> 實踐證明,一支噴射器可以通過100~120m3/h溶液,能將氣體中50~80%的H2S除去,而剩余的H2S再用高效的旋流板塔加以除凈。所以我們決定采用噴旋塔。采用噴射器,還能對旋流板塔(或其他塔型)起到調(diào)節(jié)和分流溶液的作用,以保證后者阻力小、不液泛,能夠發(fā)揮正常的脫硫作用。</p><p><b> 2
41、.脫硫過程及設(shè)備</b></p><p> 噴旋塔適宜于用在氨水液相催化法或其他方法中脫除高硫,經(jīng)泵加壓到2~3kg/cm2(表壓)的貧液,由專用管送入噴射器上的3~9個噴嘴,噴成射流的溶液以高度分散相在吸引室與含高硫的氣體相遇,同時并流進入喉管和尾管,進行H2S的強化吸收過程。然后兩者同入旋流板塔的下部,溶液借重力的作用與氣體分離后,從塔底流至地下槽(富液槽);氣體在旋流板塔中由下而上經(jīng)葉片間開孔
42、穿過塔板,吸收液在塔中由上而下流動,首先落在旋流板的中心盲板上,擊成細流后分配到各葉片,隨即被從葉片之間上穿的氣流噴成液滴,并隨著旋轉(zhuǎn)的氣流借離心力作用甩向塔壁。液體沿塔壁螺旋地下流到環(huán)形集液槽,然后由溢流管導向下一塊旋流板的中心盲板上。脫液后的氣體由塔頂排出。</p><p> 液槽中的富液經(jīng)富液泵送往再生裝置。</p><p> 3.設(shè)計依據(jù)及工藝計算</p><
43、;p> ?。?)粗合成氣的組成: </p><p> (2)噸氨消耗定額:3600Nm3/t NH3</p><p> (3) 氣體壓力:羅茨鼓風機出口壓力,4800mmH2O柱</p><p><b> (4) 氣體溫度:</b></p><p> (5)氣體H2S含量:</p><
44、p> ?。?)脫硫溶液組成:</p><p> (7)液體壓力:噴射器入口,3~4kg/cm2(表壓)</p><p> ?。?)溶液溫度:噴射器入口,32℃;旋流板塔入口,32℃</p><p><b> 4.原始數(shù)據(jù)計算</b></p><p> ?。?)干粗合成氣量的計算</p><p
45、> 設(shè)日產(chǎn)氨33t,則每小時的為</p><p> 設(shè)氣體在進噴射器前的凈化設(shè)備中,部分CO2和H2S被吸收,總體積減少1%左右,故取=4900Nm3 /h</p><p> ?。?)濕粗合成氣量V濕的計算</p><p> 查《飽和水蒸氣的蒸汽壓表》[1],得知溫度t=38℃,蒸汽壓=49.65mmH2O;并設(shè)氣體在羅茨鼓風機后,進噴射器前的阻力降為2
46、00mmH2O,則</p><p> (式中13.6—1mmHg約等于13.6mmH2O)</p><p><b> 濕氣組成如下:</b></p><p> ?。?)實際操作氣體量的計算</p><p> (4)氣體平均分子量的計算</p><p> 第二章 噴射器設(shè)計計算和說明<
47、;/p><p><b> 噴射器</b></p><p> 噴射器有兩種,一種普通型,一種聚焦型。兩種噴射器的凈化效率均可達到60~85%。今設(shè)計采用普通型噴射器,作分離體如圖2。</p><p> 圖中G p—工作流的重量流量,kg/s;ωP —工作流的速度,m/s; GH—引射流的重量流量,kg/s;ωH —引射流的速度,m/s;α—收縮
48、管的半角,度;E—自截面Ⅰ-Ⅰ至喉管始端的收縮管的邊長,m;l —喉管長度,m; P2混合流作用在分 圖2 普通型噴射器的分離體圖</p><p> 離體截面處的反作用力為P2(正向),其中P2在截面Ⅱ-Ⅱ處混合流的壓強,kg/m2,—該截面處的通道面積,m2;喉管直徑,m 。</p><p> 基于動量和外力的分析,可得</p><p>
49、 = (1)</p><p> 式中: (2)</p><p> B= (3) </p><p><b&g
50、t; (4)</b></p><p><b> 故式(1)亦可寫作</b></p><p><b> ?。?)</b></p><p> 上述公式中(除圖4中已有者外): </p><p> ηK —擴壓管的擴壓效率(在擴壓管中的流體所能恢復成靜壓的這部分動能與其總動能之比)&l
51、t;/p><p> —噴射器的增壓(尾管中背壓減去噴射器入口處引射流的壓強P1之差,即=-,kg/m2</p><p> —噴射器入口處引射流的壓強,kg/m2</p><p> —在截面-處引射流的壓強,kg/m2</p><p> —氣液混合物的重度,kg/m3</p><p> —在截面-處工作流的速度,m
52、/s</p><p> —在截面-處環(huán)隙間引射流速度,m/s</p><p><b> λ—管壁的摩擦系數(shù)</b></p><p> 其中-表示引射流從噴射器入口至噴嘴截面處壓強的損失,由于該段尺寸很小,可以忽略不計,也可用下式計算:</p><p> -= (—在截面Ⅱ-Ⅱ處工作流的壓強,kg/m
53、2)</p><p> 由(5)可求出喉管的直徑</p><p> , m ( 6)</p><p> 實踐證明,噴射器尾管亦具有不可忽略的脫硫作用。按傳質(zhì)方程式求得尾管</p><p><b> 應(yīng)有的高度為:</b>&
54、lt;/p><p><b> (7) </b></p><p> 式中 —尾管的吸收容積,m3</p><p> —每小時通過尾管的粗合成氣干氣量,Nm3/h</p><p> C1—尾管入口氣相中H2S含量,g/Nm3</p><p> C2—尾管出口氣相中H2S含量,g/Nm3</
55、p><p><b> —容積傳質(zhì)系數(shù),</b></p><p><b> —尾管的直徑,m</b></p><p> 2.1噴射器結(jié)構(gòu)參數(shù)計算</p><p> ?。?)噴射器溶液循環(huán)量的計算</p><p> 因其重度γp=1038kg/m3,故其重量流量GP為<
56、/p><p> ?。?)粗合成氣重量流量</p><p> (3)氣液混合物的重度</p><p><b> (4)噴嘴孔徑</b></p><p> —取噴嘴的液體入口壓力為3.5 kg/cm2,則噴射壓力△P</p><p><b> —噴嘴流速</b></p&
57、gt;<p> 式中0.95—流速系數(shù)</p><p> —現(xiàn)選用三孔噴嘴,每孔流量為</p><p><b> 則</b></p><p> 噴嘴的俯視圖如下(見圖3):</p><p> 液體入口管徑232mm,以螺紋與進液管相連;噴口形成的射流聚焦于一點,調(diào)節(jié)進液管長度,使焦點位于距喉管約4
58、5mm的中心軸上。將噴嘴制成半角為,以便減少液體在噴射器中的壓力降。 </p><p><b> (5)喉管直徑</b></p><p> 根據(jù)動量和外力分析的結(jié)果,得出</p><p> 式中——噴射器入口處引射流的壓強,kg/cm2
59、 </p><p> ——在截面Ⅰ-Ⅰ處引射流的壓強,kg/cm2 </p><p> B=
60、 </p><p> 式中—溶液重量流量,60.32 kg/s 圖3 噴嘴俯視圖</p><p> —噴嘴流速,22.8m/s</p><p> —噴射器收縮管錐體環(huán)隙氣流速度,取= 20m/s</p><p> —粗合成氣的重量流量,1.
61、189 kg/s</p><p><b> 算得B=</b></p><p> 式中ηK—擴壓效率,因擴壓值甚微,取ηK=0</p><p> λ—管壁的摩擦系數(shù),取λ=0.015</p><p> —喉管的長徑比,一般=0.5~1.5,現(xiàn)取為0.5</p><p><b>
62、算得C=</b></p><p> 由-≈0, =0.5(即l==),現(xiàn)取=150mmH2O,于是</p><p><b> =</b></p><p><b> =</b></p><p><b> 用試差法求解:</b></p><p
63、><b> 令=0.05460</b></p><p><b> 方程兩端恰好相等,</b></p><p><b> =</b></p><p> 取喉管外徑299mm,壁厚7.5mm。(φ299×7.5)(參見YB231-70《熱軋無縫鋼管規(guī)格與重量》[1])</p&
64、gt;<p><b> ?。?)喉管長度</b></p><p><b> (7)吸引室尺寸</b></p><p> 按經(jīng)驗,可取=1.5</p><p> 式中—噴射器氣體入口管直徑,取入口管中的氣速=10m/s,則</p><p> 取氣體入口管外徑402mm,壁厚9mm
65、(φ402×9)</p><p> 一般=(1.5~2),現(xiàn)取=1.72,則</p><p><b> ?。?)收縮管尺寸</b></p><p> 取收縮管全角為32°,則收縮管長度為</p><p><b> ?。?)擴壓管尺寸</b></p><p&
66、gt;<b> 取</b></p><p> 按YB231-70《熱軋無縫鋼管規(guī)格與重量》[1]圓整, </p><p> 取=480mm,壁厚9mm;</p><p> 取擴壓管全角為7°;</p><p> 已知喉管為(φ299×7)。</p><p><
67、;b> ∴擴壓管長度</b></p><p><b> ?。?0)尾管尺寸</b></p><p><b> 尾管的吸收容積</b></p><p> 式中 圖4 噴射器設(shè)計尺寸</p><p> K氣a----容積
68、吸收系數(shù),一般為2000-5000h-1在本設(shè)計條件下,通過實</p><p> 測,K氣a=4400h-1。 </p><p><b> ∴</b></p><p> 尾管直徑,已取為(φ451×9)</p><p> 2.2噴射器設(shè)計小結(jié)</p><p> 表2 噴射器結(jié)
69、構(gòu)參數(shù)</p><p> 第三章 旋流塔的設(shè)計計算和說明</p><p> 旋流板塔由分離段、簡體、塔板、封頭及管口等部件組成。據(jù)悉[3],旋流板塔的操作氣速可比一般塔板大幾倍,與湍球塔相當;單板效率可達50~60%,與湍球塔試驗對比,約為后者的60%。塔板為旋流板,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示,由盲板、旋流葉片、罩筒、溢流口及溢流管等組成。</p><p> 、、
70、分別代表盲板直徑,旋流板片直徑和塔徑。板片開縫線外端于半徑的夾角β,稱為徑向角(如圖6所示)。 圖5 旋流板結(jié)構(gòu)示意圖</p><p><b> (8)</b></p><p> 每塊板片內(nèi)端與盲板相連,外端與罩筒相連,板片的一側(cè)翹起,外端端線與板平面的夾角,即板片與板平面的夾角,稱為板片的仰角α:</p
71、><p> = (9) </p><p> 亦即: </p><p> 開孔面積=板片區(qū)面積×= </p><p> 考慮到板片厚度,則塔板開孔面積A0:&l
72、t;/p><p> ?。?0) </p><p><b> 式中 m——板片數(shù)</b></p><p> δ——板片厚度 </p>&
73、lt;p> 旋流板的開孔率ψ=開孔面積/塔截面總面積 圖6 板片的徑向角</p><p> 即 (11)</p><p><b> 塔板阻力降</b></p><p> 式中——測得的安置塔板時塔底段的表壓 </p><
74、;p> ——無塔板時塔底段的表壓</p><p> 測得的、對空速W在雙對數(shù)坐標紙上標繪后,都得到斜率接近于(1.92~2.0)的直線,故應(yīng)用一般的阻力降公式進行關(guān)聯(lián)時,即</p><p> 阻力系數(shù)ξ很接近于常數(shù)。</p><p> 式中γ—氣體的重度,Kg/m3</p><p> —氣荷因子(氣流的空塔動能因子),<
75、;/p><p> 設(shè)為空氣穿過旋流板片開孔的穿孔氣荷因子,用表示阻力降時,</p><p><b> =</b></p><p><b> 穿孔負荷因子</b></p><p><b> ?。?2)</b></p><p> 式中——操作狀態(tài)下的氣量
76、,m3/h</p><p> ——操作狀態(tài)下的氣體重度,Kg/m3</p><p> 旋流板塔的壓力降可用下式估算:</p><p><b> ?。?3)</b></p><p> 如果葉片的AB邊翹起,氣體穿過AB邊下面的空隙上升時,氣流方向朝向中央盲板,此時的旋流板稱為內(nèi)向板;如果葉片的CD邊翹起,氣體穿過CD
77、邊下面的空隙上升時,氣流方向朝向外圍塔壁,此時旋流板稱為外向板。故內(nèi)向板用于傳質(zhì),外向板用于分離(如除霧、除塵等)。</p><p> 3.1設(shè)計依據(jù)及工藝計算</p><p> (1)氣體成分:(同前)</p><p> ?。?)下段氣體入口H2S含量:6g/Nm3</p><p> 出口H2S含量:1.3g/Nm3</p>
78、;<p> 上段氣體出口H2S含量:0.1 g/Nm3</p><p> ?。?)氣體入口壓力:</p><p> 4800-200+150=4750mmH2O (式中150為增壓值)</p><p> ?。?)下段溶液平均硫容量:0.17g/l</p><p> 上段溶液平均硫容量:0.12g/l</p>
79、<p> (5)下段塔頂溶液總氮含量A:20滴度(即1mol/l)</p><p> 總CO2含量:入口,=0.63mol/l ;出口,=0.65mol/l</p><p> (6)塔內(nèi)氣體溫度:37℃</p><p> ?。?)入塔干粗合成氣量的計算</p><p> 假定在噴射器中氣體總體積減少2%,則</p>
80、;<p> 取=4850Nm3/h</p><p> ?。?)濕粗合成氣量的計算</p><p> 查《飽和水蒸汽的蒸汽壓表》[1] ,得知溫度t=37℃時,蒸汽壓=47.07mmHg,</p><p> ?。?)操作狀態(tài)下的氣量的計算</p><p> (10)下段溶液噴淋量的計算</p><p>
81、;<b> 下段液氣比=</b></p><p> ?。?1)上段溶液噴淋量的計算</p><p><b> 上段液氣比=</b></p><p> ?。?2)濕氣組成如下</p><p> 濕氣的平均分子量的計算</p><p> 操作狀態(tài)的重度的計算</p&
82、gt;<p> 3.2下段旋流板結(jié)構(gòu)參數(shù)計算</p><p> 3.2.1下段塔板參數(shù)的初算</p><p> (1)板片直徑的初算</p><p><b> 取=700mm</b></p><p><b> ?。?)盲板直徑</b></p><p>&
83、lt;b> 按</b></p><p> 取=273mm(φ273×6.5)</p><p><b> ?。?)塔徑</b></p><p> 按=1.2=840mm</p><p> 取=1000mm,則塔截面積</p><p> (4)取旋流板葉片數(shù)m=2
84、4片,葉片厚度δ=3mm</p><p> ?。?)取葉片仰角α=25°</p><p> 3.2.2校核穿孔負荷因子</p><p><b> (1)開孔面積</b></p><p><b> 由式(10)知,</b></p><p><b>
85、(2)穿孔負荷因子</b></p><p><b> 由式(12)知,</b></p><p> 校核結(jié)論:>9,說明以上計算尺寸可以適用。</p><p> 3.2.3 下段旋流板其他參數(shù)的設(shè)計</p><p><b> ?。?)板片徑向角β</b></p>
86、<p> 采用切向板,由式(8)知,</p><p><b> ?。?)罩筒高度</b></p><p> ∵在盲板與旋流板之間的開孔區(qū),系按15塊葉片下料,但以20塊葉片組裝</p><p> ∴計算罩筒高度時,式中m應(yīng)取20:</p><p><b> 取=50mm</b>&l
87、t;/p><p> 兩葉片外端之間間距:</p><p><b> (3)板間距H</b></p><p> 取溢流口液體流速為v=0.4m/s ,則</p><p> 為了利于氣液分離,取</p><p><b> ?。?)溢流裝置</b></p><
88、;p><b> —溢流口面積</b></p><p><b> 溢流口總面積</b></p><p> 溢流口取3個,則每個溢流口面積</p><p><b> —溢流口的長寬尺寸</b></p><p><b> 環(huán)板區(qū)寬度</b><
89、;/p><p> 取弧形溢流口寬b=70mm=7cm</p><p><b> 則弧形溢流口長</b></p><p> —檢驗溢流口液體流速v:</p><p> 檢驗結(jié)果,符合要求。</p><p><b> —溢流管直徑</b></p><p&
90、gt;<b> 溢流管直徑</b></p><p> 現(xiàn)取φ159×6鋼管3根,即</p><p><b> 管內(nèi)液體流速:</b></p><p><b> (符合要求)</b></p><p><b> —溢流管全長:</b><
91、;/p><p> 式中—集液管管徑,取集液管內(nèi)液體流速=1m/s</p><p><b> 則</b></p><p> 取,即φ245×6.5,其長度</p><p><b> 取</b></p><p><b> 其中異形管長度</b>
92、;</p><p><b> (5)塔板的開孔率</b></p><p> 按式(11),旋流板開孔率</p><p> 3.2.4下段旋流板塔板數(shù)目的確定</p><p> 設(shè)—塔頂氣相中的H2S含量,kmolH2S/kmol惰性氣體</p><p> 設(shè)—塔底氣相中的H2S含量,km
93、olH2S/kmol惰性氣體</p><p> 設(shè)—底液相中的H2S含量,kmolH2S/kmol氨水</p><p> 設(shè)—塔底液相中的H2S含量,kmolH2S/kmol氨水</p><p><b> 則</b></p><p> —下段塔頂H2S和NH3的平衡分壓:</p><p>
94、<b> 因下段塔頂溶液中</b></p><p> 總氨量A=1mol/l</p><p> 總CO2=0.63mol/l</p><p> 總H2S=20g/m3=0.000588mol/l</p><p> 2.560x2+0.3328x-0.63=0</p><p><b&
95、gt; 解得x=0.435</b></p><p> 即[HCO3-]=0.435mol/l</p><p> [NH3]=[HCO3-]+A-2C-S</p><p> =0.435+1-2×0.63-0.000588</p><p> =0.1744mol/l</p><p> [
96、CO32-]=(K4[HCO3-][NH3]/C)+S</p><p> =(0.0665×0.435×0.1744/0.63)+0.000588</p><p><b> =0.008596</b></p><p> [NH4+]=C+S-[CO32-]=0.63+0.000588-0.008596=0.622mol
97、/l</p><p> [NH2COO-]=K3[HCO-][NH3]=2.455×0.435×0.1744=0.18625mol/l</p><p> A=[NH3]+[NH4+]+[NH2COO-]=0.1744+0.622+0.18625=0.98265≈1mol/l 證明計算基本正確。</p><p> 求得液相組成后,氣相平衡分壓
98、可按下式計算:</p><p><b> (14)</b></p><p><b> ?。?5)</b></p><p><b> (16)</b></p><p> 式中 (17)</p&
99、gt;<p> (m—常數(shù),見《小氮肥工藝手冊》[4])</p><p> HNH3—氨的亨利系數(shù),可用下式估算</p><p><b> ?。?8)</b></p><p> ?。℉0—氨在純水中的亨利系數(shù),見參考文獻5)</p><p> 查表得35℃時,a=-1.55,m=0.1798</
100、p><p><b> 代入式(17),得</b></p><p><b> 代入式(14),得</b></p><p><b> 由式,得 </b></p><p> 式中假定氣體通過旋流板塔下段阻力降為200mmH2O</p><p> 1m3=
101、1000升,其中含H2S:</p><p> 0.0523升H2S=</p><p> 即與0.00525% 相當?shù)拿苛⒎矫讱怏w中H2S的克數(shù)為</p><p> 說明在此條件下可以滿足脫硫指標要求。</p><p> —理論塔板數(shù)的計算 </p><p> 由
102、 (19)</p><p><b> 得m=</b></p><p> 則A= (20)</p><p><b> ?。?1)</b></p><p><b> —實際塔板數(shù)的計算&
103、lt;/b></p><p> = (22)</p><p> 式中取E0為30%,則</p><p><b> ET=</b></p><p><b> 故=</b></p><p>
104、為留有余量,今取塔板數(shù)為7塊。</p><p> 3.3上段旋流板參數(shù)和塔板數(shù)目的確定</p><p> 為使制作方便,取塔體直徑等參數(shù)與下段一致,</p><p> 即:DT=1000 mm DX=700mm Dm= 273mm</p><p> B=150mm
105、 m=24 δ= 3mm</p><p> α=25℃ hz= 50mm H=500mm</p><p> —校核穿孔負荷因子F0</p><p> 由于粗合成氣組成變化不大,仍取其分子量=18.68.</p><p
106、><b> 實際氣體重度為:</b></p><p> 已設(shè)下段氣體的壓力降△P下=300mmH2O,今設(shè)上段氣體的壓力降△P上=100mmH2O,則</p><p> 在上段吸收的CO2,由總CO2含量計算,得</p><p> 操作狀態(tài)下實際氣量 為:</p><p> 故氣體穿孔負荷因子 為:<
107、;/p><p> F0>9,說明所選參數(shù)基本合適。</p><p><b> 確定溢流裝置:</b></p><p><b> 取溢流口總面積</b></p><p> 每個溢流口面積(i=3):</p><p><b> =</b></p&
108、gt;<p> 溢流口液體流速vˊ:</p><p> 取bˊ=5cm,則弧形溢流口長為:</p><p> 溢流管直徑(取ω=0.89m/s)</p><p> 故取φ95×3.5鋼管3根,即</p><p> ———上段塔板數(shù)目的確定</p><p> 上段氣體進口處H2S含量
109、:</p><p> 假定氣體體積不變,則</p><p> 上段氣體出口處H2S含量 :</p><p> 因上段和下段的入口溶液組成皆相同,且A、C、S、K3、K4等均相同,故H2S的分壓亦相等,即有:</p><p><b> =</b></p><p><b> 則&l
110、t;/b></p><p><b> 取E0=80%,則</b></p><p> 因考慮到所取的下段塔板數(shù)比計算值多2塊,已留有較大的余地了,參照工廠實際使用經(jīng)驗,則上段實際塔板數(shù)取4塊即可。</p><p> 3.4除霧板結(jié)構(gòu)設(shè)計</p><p> 除霧板即外向板,氣液通過外向板被甩至塔壁的行程,要比內(nèi)
111、向板短捷,能增加氣液分離效率。</p><p> 除霧板無須設(shè)置溢流口及溢流管,一般可將除霧板的中心盲板尺寸適當放大一些,以提高氣體穿孔負荷因子,則更有利于氣液分離。</p><p> 本設(shè)計中所取除霧板的尺寸為 </p><p> 表3 除霧板的結(jié)構(gòu)參數(shù)</p><p> 校核氣體穿孔負荷因子:</p><p&g
112、t; 在10~12之間,對分離板合適。</p><p><b> 3.5升氣帽尺寸</b></p><p> —取實際流速為7m/s,則</p><p><b> 解得</b></p><p> 取φ480×9鋼管一截。</p><p> —升氣帽筒體高
113、度(不包括罩高)</p><p> 考慮上段溶液出口液封作用,按經(jīng)驗,取</p><p><b> 則</b></p><p> 罩帽高度(取為1/3)188mm</p><p> 3.6全塔壓力降的估算</p><p><b> ?。?)下段壓力降</b></
114、p><p><b> 由式(13)知,</b></p><p><b> (2)上段壓力降</b></p><p><b> 計算同上</b></p><p> ?。?)取升氣帽壓力降=10mmH2O</p><p><b> 則全塔總壓力
115、降</b></p><p> 估計值為300mmH2O,現(xiàn)計算值為269.64 mmH2O,二者相差30.36mmH2O,是可允許的。</p><p> 3.7旋流板塔設(shè)計小結(jié)</p><p> 表4 下段旋流板參數(shù)和塔板數(shù)目</p><p> 表5 上段旋流板參數(shù)和塔板數(shù)目</p><p><
116、;b> 表6 除霧板參數(shù)</b></p><p> 課程設(shè)計心得體會 </p><p> “脫硫噴旋塔設(shè)備的設(shè)計”,初次看到這個課題時,我的第一個反應(yīng)是,這個,該怎么做呢?從來沒有接觸過的,我沒信心保證我能夠完成??墒牵M長卻安慰我,很多事都是從開始的不知所措到完全了解的,我只得硬著頭皮定下心來完成這個被我定為看似不可能完成的任務(wù)。</p><
117、;p> 事實證明,我的看法是錯誤的。經(jīng)過兩個星期的奮斗,我們小組四個人成功圓滿地完成了脫硫噴旋塔設(shè)備的設(shè)計工作。</p><p> 從計算到畫圖,隨著設(shè)備設(shè)計的完成,我整個人也感覺煥然一新了,因為,從這整個過程中,我收獲異常多,不管是學習上或是生活上。</p><p> 通過這次課程設(shè)計,我深刻地體會到化工原理課程的重要性和實用性,對吸收過程的原理和操作方法有了進一步的認識,同
118、時,也見識到了一個新型的吸收設(shè)備—噴旋塔,還對實際單元操作設(shè)計所涉及的各方面問題有了初步的了解。再者,在設(shè)計的過程中,我們多方查閱資料,一一核算數(shù)據(jù),糾正錯誤,繪制圖形,尤記得我們的設(shè)備初具模型時帶給我們的欣喜,怕是其他一般時候所領(lǐng)略不到的。</p><p> 這次任務(wù),還有一個最大的收獲便是,讓我對平時的習慣徹底的反思。“隨便一點,大概就好”,一直以來我都是這樣的態(tài)度對待生活,然而,事實證明,很多時候,一點點
119、,大概,便是致命的錯誤。“千里之堤潰于蟻穴”,我們這次的設(shè)計便是這種狀況,就因為前面的計算出現(xiàn)了一點點的失誤,便導致了整個流程的錯誤,大大加重了工作量。嚴謹,認真,于生活中,怕也是必不可少的。</p><p><b> 參考文獻</b></p><p> 1. 國家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計院,化工工藝設(shè)計手冊(上)(下)[M],化學工 業(yè)出版社,北京,1986,1
120、0.</p><p> 2. 浙江大學化工原理教研組,旋流塔板的初步試驗—介紹一種新型的高負荷塔板[M],1973,9.</p><p> 3. 丁浩,蔡德瑾,王育琪,化工工藝設(shè)計[M],上??茖W技術(shù)設(shè)計出版社,上海,1964,8</p><p> 4. 石油化學工業(yè)部設(shè)計院,小氮肥工藝設(shè)計手冊[M],石油化學工業(yè)出版社,北京,1979,1</p>
121、<p> 5. 實用環(huán)境工程手冊—大氣污染控制工程[M],化學工業(yè)與環(huán)境科學與工程出版社中心聯(lián)合出版,北京,2001,</p><p> 6. 化工設(shè)備設(shè)計全書編輯委員會編. 塔設(shè)計. 北京:化學工業(yè)出版社,2004.</p><p> 7. 化學工程手冊編輯委員會. 化學工程手冊第1篇化工基礎(chǔ)數(shù)據(jù). 北京: 化學 工業(yè)出版社, 1980.</p>
122、<p> 8. 季陽萍主編. 化工制圖. 北京市:化學工業(yè)出版社, 2009.08.</p><p> 9. 李業(yè)勤編著. 鋼制壓力容器封頭實用技術(shù). 北京市:原子能出版社, 1999.</p><p> 10.李征西 徐思文主編. 油品儲運設(shè)計手冊 下. 北京市:石油工業(yè)出版社, 1997.10. </p><
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