【正文】 干 設(shè)氣體在進(jìn)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 V干 =4900Nm3 /h （ 2）濕粗合成氣量 V濕的計算 查《飽和水蒸氣的蒸汽壓表》 [1]，得知溫度 t=38℃，蒸汽壓 P水 =。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(xì)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。 根據(jù)任務(wù)書給定的設(shè)計條件，相應(yīng)的液比氣為 ,而按常規(guī)設(shè)計，一般脫硫塔型的適宜液氣比為（見表 1）： 表 1 不同塔型的適宜液氣比 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。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 2SO 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)生大量含高濃度 2HS的氣體，需要脫硫；城市煤氣生產(chǎn)過程中，煤中硫轉(zhuǎn)化為 2HS進(jìn)入煤氣，為保護(hù)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 2HS氣體，需要脫硫。（ 25） 全塔壓力降的估算 （ 12） 第三章 旋流塔的設(shè)計計算和說明 （ 6） 噴射器結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 （ 2） 第二章 噴射器的設(shè)計 計算和說明 （ 12） 設(shè)計依據(jù)及工藝計算 （ 26） 旋流板塔設(shè)計小結(jié) 當(dāng)前合成氨的生產(chǎn)方法有（見圖 1） 原料 → 制氣 → 凈化 → 精制 → 壓縮 → 合成 → 氨回收 → 產(chǎn)品氨 氣體 制氣 凈化 精制 按壓力分 按反應(yīng) 回收方 生產(chǎn)規(guī) 原料 方法 方法 方法 atm 器分 法 模 t/d 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 煉氣廠 部分氧化 吸收 銅洗 700～ 1000 反應(yīng)器 冷凝回收 1000 液化石油氣 除塵 干燥 中壓法 中型 液體原料 220～ 320 徑向輻射流 250 石腦油 低壓法 動反應(yīng)器 小型 重油 70～ 150 10～ 100 固體原料 常壓法 焦炭 按壓縮機(jī)分 煤 往復(fù)壓縮機(jī) 渦輪壓縮機(jī) 圖 1 合成氨的生產(chǎn)方法一覽 4 由于原料中含硫，所以“制氣”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）。所以我們決定采用噴旋塔。液體沿塔壁螺旋地下流到環(huán)形集液槽，然后由溢流管導(dǎo)向下一塊旋流板的中心盲板上。并設(shè)氣體在羅茨鼓風(fēng)機(jī)后，進(jìn)噴射器前的阻力降為 200mmH2O,則 49 00 49 00 51 32 /48 00 20 076 0 49 . N m h? ? ? ????濕 6 （式中 — 1mmHg 約等于 ） 濕氣組成如下： 氣體成分 H2O H2 N2 CO CO2 O2 CH4 含量， %V （ 3）實際操作氣體量 V操 的計算 3273 38 760513 2 404 6 /480 0 202073760 m h?? ? ? ???操 （ 4）氣體平均分子量 M 的計算 1 8 0 .0 4 5 5 2 0 .4 0 0 9 2 8 0 .1 8 1 3 2 8 0 .2 4 8 2 4 4 0 .1 0 5 0 3 2 0 .0 0 6 7 1 6 0 .0 1 0 2 4 1 8 .6 8M ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 第二章 噴射器設(shè)計計算和說明 噴射器 噴射器有兩種，一種普通型，一種聚焦型。 GH— 引射流的重量流量， kg/s；ω H — 引射流的速度， m/s。按傳質(zhì)方程式求得尾管 應(yīng)有的高度為： 2 /4aVH D??尾 尾 （ 7） 式中 12ln / )a aV C CV K? 干 氣（ — 尾管的吸收容積， m3 V干 — 每小時通過尾管的粗合成氣干氣量， Nm3/h C1— 尾管入口氣相中 H2S含量， g/Nm3 C2— 尾管出口氣相中 H2S含量， g/Nm3 aK氣 — 容積傳質(zhì)系數(shù)， 1h? D尾 — 尾管的直徑， m 噴射器結(jié)構(gòu)參數(shù)計算 （ 1）噴射器溶液循環(huán)量 pL 的計算 35 1 3 2 ( 1 5 6 ) / ( 2 4 0 2 0 ) 2 1 0 /pL m h? ? ? ? ? 因其重度γ p=1038kg/m3，故其重量流量 GP為 21 0 10 34 21 71 40 / 60 .3 2 /pG k g h k g s? ? ? ? （ 2）粗合成氣重量流量 HG 513 2 18. 68 / 22. 4 427 2 89 /HG k g s? ? ? ? (3)氣液混合物的重度 ?混 34800 202060217140 273 /5132 210 273 38 760 k g m????? ? ? ???混 （ 4）噴嘴孔徑 d噴 — 取噴嘴的液體入口壓力為 kg/cm2，則噴射壓力△ P 9 3 2 4 222 224 8 0 0 3 0 03 . 5 / 3 . 0 4 / 3 . 0 4 1 0 /1 0 0 0 0 / ( / )m m H O m m H OP k g m k g c m k g mm m H O k g c m?? ? ? ? ? ? — 噴嘴流速 1p? 421 32 2 9 . 8 1 3 . 0 4 1 0 /0 . 9 5 0 . 9 5 2 2 . 8 /1 0 3 4 /p pg P k g m msk g m? ? ? ? ? ?? ? ? 式中 — 流速系數(shù) — 現(xiàn)選用三孔噴嘴，每孔流量為 3210 / 3 70 /mh? 則1210 / 3 210 / 3 3600 /44pd m m mmh???? ? ? ???噴 噴嘴的俯視圖如下（見圖 3）： 液體入口管徑 232mm，以螺紋與進(jìn)液管相連；噴口形成的射流聚焦于一點，調(diào)節(jié)進(jìn)液管長度，使焦點位于距喉管約 45mm 的中心軸上。則收縮管長度為 6 0 3 2 9 9 5302 ta n ( / 2 ) 2 ta n ( 3 2 / 2 )DDl m m?? ?? ? ?喉收收 （ 9）擴(kuò)壓管尺寸 取 6 0 3 2 9 9 45122DDD m m? ?? ? ?吸 喉尾 按 YB23170《熱軋無縫鋼管規(guī) 格與重量》 [1]圓整， 取 D尾 =480mm，壁厚 9mm； 取擴(kuò)壓管全角為 7176。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(dāng)；單板效率可達(dá) 50～ 60%，與湍球塔試驗對比，約為后者的 60%。 圖 5 旋流板結(jié)構(gòu)示意圖 13 11s in s in mxDCOA O D? ???? （ 8） 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： sin? = 開 孔 面 積板 片 面 積 （ 9） 亦即： 開孔面積 =板片區(qū)面積 sin? = 22XD D ) sin4 m ?π（ 考慮到板片厚度，則塔板開孔面積 A0： 220 2( ) [ s in ]4 ( )xm xmmA D D DD??? ?? ? ? ? （ 10） 式中 m—— 板片數(shù) δ —— 板片厚度 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 即 oTAA?? （ 11） 塔板阻力降 39。 式中γ — 氣體的重度， Kg/m3 0F — 氣荷因子（氣流的空塔動能因子）， 設(shè) 0F 為空氣穿過旋流板片開孔的穿孔氣荷因子，用 0F 表示阻力降 gP? 時， 14 gP? = 200 2Fg? 穿孔負(fù)荷因子 0F 0 03600VF A?? 操 操 （ 12） 式中 V操 —— 操作狀態(tài)下的氣量， m3/h ?操 —— 操作狀態(tài)下的氣 體重度， Kg/m3 旋流板塔的壓力降可用下式估算： 2002( 1 . 1 0 . 5 )P 3 . 6 42 yiNF N v F N m m H Og?? ? ? ? （ 13） 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 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。 下段旋流板其他參數(shù)的設(shè)計 （ 1）板片徑向角β 采用切向板，由式（ 8）知， 11 273s in s in 2 2 .9 5 4 2 1 5 7 39。 — 理論塔板數(shù) N理 的計