【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 為基準(zhǔn)。滿足工程實(shí)際中關(guān)于混合物物性的工程計(jì)算，考慮到了工程中極限數(shù)值，保證設(shè)計(jì)的安全。采用了經(jīng)過(guò)大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)檢驗(yàn)過(guò)的安全系數(shù)，更加合理地保證設(shè)計(jì)、施工和日常生產(chǎn)中的問(wèn)題。查手冊(cè)得，20℃， kJkg1K1。在本設(shè)計(jì)中冷卻水以此狀態(tài)下為依據(jù)。水冷煤氣初冷煤氣 20℃ m3/h 18℃ 85℃ 45℃ 25℃ 40℃ m3/h 25℃ m3/h 一段冷卻的熱負(fù)荷為：Q1 = qm,1cp,1(T1T2) = qv,1ρ1 cp,1(T1T2) = 50000 = 106 (kJ/h) 上式中Q1—一段冷卻的熱負(fù)荷，kJ/h；qm,1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的質(zhì)量流量，kg/h；qv,1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的體積流量，m3/h；ρ1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的密度，kg/m3。 TT2—一段煤氣入、出口溫度，℃； 一段冷卻水用量：Q1 = qm,2cp,2(t1t2)=qv,2ρ2 cp,2(t1t2)qv,2= Q1/[ρ2 cp,2(t1t2)]=106/[(4020) = (m3/h)≈106 (m3/h)上式中 qm,1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的質(zhì)量流量，kg/h；qv,1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的體積流量，m3/h；ρ1—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的密度，kg/m3。tt2—焦?fàn)t煤氣入、出口溫度，℃； 二段冷卻熱負(fù)荷： Q2 = qm,1cp,1(T3T4) = qv,1ρ1 cp,1(T3T4) =50000（4525） =106（kJ/h） 上式中TT4—二段煤氣入、出口溫度，℃； 二段冷卻水用量：Q2 = qm,3cp,2(t3t4)=qv,3ρ2 cp,2(t3t4)qv,3= Q2/[ρ2 cp,2(t3t4)]=106/[(2518)= (m3/h)≈106 (m3/h)上式中 qm,3—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下冷卻水的質(zhì)量流量，kg/h；qv,3—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下冷卻水的體積流量，m3/h；ρ2—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下冷卻水的密度，kg/m3。tt4—焦冷卻水出、入口溫度，℃； 改良ADA法脫硫工段衡入塔氣體中H2S含量不超過(guò)20g/m3, g/m3； g/m3， g/m3。 ADA吸收液2000 m3/h ω2= g/m3 ω4= g/m3 ω1=20 g/m3 ω3= g/m3 吸收富液2000 m3/h吸收塔中脫出H2S的量：qm,1=qv(ω1ω2)=50000()=975000 (g/h)n (H2S)= qm,1/M(H2S) =975000/34 =104(mol) 吸收塔中脫出HCN的量：qm,2=qv(ω3ω4) =50000() =105 (g/h) 以上各式中qv—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下焦?fàn)t煤氣的體積流量，m3/h；qm,qm,2—吸收塔脫除H2S、HCN的質(zhì)量，g/h；ωω2—吸收塔入口、出口H2S的濃度，g/m3；ωω4—吸收塔入口、出口HCN的濃度，g/m3； 改良ADA的脫出H2S的反應(yīng)機(jī)理：Na2CO3 + H2S = NaHS + Na2CO3 106 34吸收塔脫除H2S需要的Na2CO3的量，可用下式計(jì)算：m1(Na2CO3)= qm,1M(Na2CO3)/ M(H2S) =975000106/34 =3039716 (g/h)吸收塔脫除H2S需要的NaVO3的量：2NaHS + 4NaVO3 + H2O = NaV4O9 + 4NaOH + Sm(NaVO3)=2n (H2S) M(NaVO3) =2104122 =106(g/h)NaV4O9+2ADA(O) + 2NaOH+H2O = 4NaVO3 + 2ADA(H)吸收塔脫除H2S需要的ADA(O)的量：m(ADA(O))= n (H2S) M(ADA(O)) =104414=107 (g/h)以上各式中m1(Na2CO3)、m(NaVO3)、m(ADA(O))—吸收塔中脫出H2S需要的Na2CONaVOADA(O)的質(zhì)量，g/h； M (Na2CO3)、M (NaVO3)、M (ADA(O))—Na2CONaVOADA(O)的摩爾質(zhì)量，g/mol；n (H2S)—H2S的物質(zhì)的量，mol；改良ADA的脫出H2S的反應(yīng)機(jī)理： NaCO3+HCN+S = NaCNS+NaHCO3 106 27m2(Na2CO3)= qm,2M (Na2CO3)/ M（HCN） =100000106/27 =392593 (g/h)整個(gè)反應(yīng)階段需要Na2CO3的量為： m(Na2CO3)總質(zhì)量= m1(Na2CO3)+ m2(Na2CO3) =392593+3039706 =3432299≈106（g/h）設(shè)計(jì)吸收液流量為200m3/h, Na2CO3溶液的濃度為： CB(Na2CO3)= 106/200=102 (g/m3)ADA在溶液中的濃度為：CB(ADA)= 107/200=102 ((g/m3)查手冊(cè)的改良ADA法溶液標(biāo)準(zhǔn)得，CB(Na2CO3)不超過(guò)18 g/l, CB(ADA) 在5～ g/l,～。由于溶液得要求實(shí)際Na2CO3濃度比理論計(jì)算高很多。 弗薩姆脫氨工段衡算入塔前煤氣中NH3濃度不超過(guò)10g/m3，經(jīng)過(guò)磷酸吸收液的吸收，出塔煤氣中NH3濃度不超過(guò)50mg/m3,氨為堿性氣體與磷酸具有較強(qiáng)的結(jié)合能力?？梢愿咝У奈彰簹庵械陌睔?，使之凈化后的氨氣含量能滿足工業(yè)使用和作為熱源氣體，不產(chǎn)生大量的污染。 含H3PO4吸收液400 m3/h ω2=50 mg/m3 ω1= 10g/m3 含氨富液吸收塔中脫出NH3為：m(NH3) = qv(ω1ω2)=50000()=997500 (g/h)n(NH3)= m(NH3)/M(NH3)=997500/17=104(mol/h)脫氨反應(yīng)機(jī)理：NH3+H3PO4 NH4H2PO4NH3+ NH4H2PO4 (NH4)2HPO4實(shí)際貧液中H3PO4的量用下式計(jì)算：[（H3PO4）+ n(NH3)]：n（H3PO4）= ：1n（H3PO4）= n(NH3) 2=2104=105 (mol/h)整個(gè)過(guò)程中消耗H3PO4的量：m（H3PO4）= n（H3PO4）M（H3PO4）=10596=107 (g/h)上面各式中m(NH3)—吸收塔中脫出NH3質(zhì)量，g/h；m(H3PO4m(H3PO4)—噴灑液中H3PO4質(zhì)量，g/h；ωω2—吸收塔入口、出口NH3的濃度，g/m3；M(NH3)、M(H3PO4)—NHH3PO4的摩爾質(zhì)量，g/mol； n(NH3)、n(H3PO4)—NHH3PO4的物質(zhì)的量，mol/h；設(shè)計(jì)液氣比為8l/m3,則吸收液噴灑量為：qv=500008=400（m3/h）　　吸收液中H3PO4濃度為CB(H3PO4)= 107/400000=(g/l) 煤氣終冷除萘工段衡算脫氨后的焦?fàn)t煤氣， g/m3， g/m3，在終冷塔中煤氣由40℃冷卻到25℃，冷卻水由20℃升溫到25℃。 冷卻水20℃ 158 m3/h ω2=2 g/m3 ω1=40 g/m3 25℃ 158 m3/h 焦油洗油 含萘洗油 10 m3/h 10 m3/h 冷卻水終冷脫除萘的量為：m(萘) = qv(ω1ω2) =50000() =5104 (g/h) m3/1000 m3煤氣(標(biāo))：qv=aqv=10 m3/h冷卻水用量：qv,1ρ1 cp,1(T1T2)= qv,2ρ2 cp,2(t1t2) 5000090168(4025)= qv,21000(2520)qv,2=158 (m3/h) 上面各式中m(萘)—終冷段脫除萘的質(zhì)量，g/h； qv—焦油洗油流量，m3/h； qv,qv,2—煤氣、冷卻水的流量，m3/h； ρρ2—煤氣、冷卻水的密度，kg/m3： ωω2—吸收塔入口、出口萘的濃度，g/m3 粗苯回收工段衡算終冷后的焦?fàn)t煤氣含粗苯不超過(guò)40 g/m3，在粗苯吸收塔內(nèi)含苯5%洗油與煤氣逆流接觸，洗油吸收粗苯成為含苯2%的富油，塔后煤氣中粗苯含量低于2 g/m3。 128m3/h, 貧油a1=% ω2= 2 g/m3 ω1=40 g/m3 富油a2=2%送往吸收塔的洗油量根據(jù)下式求得：qm(a1a2)=qv(ω1ω2)qm=50000(402)/(2%%)=108 (g/h) ≈ (g/h)上式中 qm—洗油循環(huán)量，g/h；aa2—貧油、富油中粗苯的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；qv—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下煤氣體積流量，m3/h；ωω2—洗苯塔入口、出口粗苯含量，g/m3； 工藝參數(shù)匯總 表31 回收前后的物質(zhì)濃度變化物質(zhì)組分 回收前（g/m3） 回收后（g/m3） 氨 10 粗苯 40 2H2S 20 HCN 萘 本章小結(jié)本設(shè)計(jì)中回收焦?fàn)t煤氣中的各種有害物質(zhì)多采用吸收法，經(jīng)物料衡算和熱量衡算可知，吸收法突出優(yōu)點(diǎn)是單元設(shè)備處理能力強(qiáng)，適合于工業(yè)化大生產(chǎn)。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，通過(guò)物料衡算求出各單元工段的物料流量，為下一章確定設(shè)備尺寸提供依據(jù)。熱量衡算實(shí)在物料衡算基礎(chǔ)上進(jìn)行的，利用已有物質(zhì)的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，估算混合物的熱力學(xué)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜≈凳怪疂M足工業(yè)設(shè)計(jì)的要求。4 主要設(shè)備設(shè)計(jì)及選型 設(shè)備工藝設(shè)計(jì)原則在本設(shè)計(jì)中，所有設(shè)備工藝設(shè)計(jì)主要從以下兩個(gè)角度考慮：一類是標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備和定型設(shè)備，是成批成系列生產(chǎn)的設(shè)備，從廠家的產(chǎn)品目錄或設(shè)備手冊(cè)中查到具體的規(guī)格及型號(hào)，直接從設(shè)備生產(chǎn)廠家購(gòu)買；另一類是非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備或非定型設(shè)備，是根據(jù)工藝要求通過(guò)工藝計(jì)算，然后將規(guī)格、尺寸交由有資格的廠家制造的[19]。 各主要工段設(shè)備選型說(shuō)明 初冷工段初冷器選型煤氣初冷采用的設(shè)備是管殼式冷卻器，管間走煤氣，管中走冷卻水。由于橫管冷卻器傳熱系數(shù)大于立管式的，本次設(shè)計(jì)中采用的是兩段式的橫管冷卻器。管內(nèi)水流速度大，而且橫管冷卻冷凝液膜流動(dòng)條件適宜。橫管冷卻器管子可被焦油洗滌，此外上部管子冷凝的焦油可以洗滌所有管子，它減少了萘的沉積有利于傳熱。管式冷卻器的缺點(diǎn)是金屬耗用量大，為了克服上述缺點(diǎn)，可采用兩段式冷卻的方法。增大了溫差，提高傳熱系數(shù)，減少管程和殼程，從而降低設(shè)備投資，節(jié)約建廠成本，因此，本設(shè)計(jì)采用雙段冷卻單程管式換熱器。 脫硫工段吸收塔的選型濕法脫硫的吸收塔基本采用填料塔，填料塔以其氣液傳質(zhì)面積大、脫硫效率高而被得到認(rèn)可，在行業(yè)內(nèi)廣為應(yīng)用。在塔內(nèi)煤氣流速相同的情況下，噴淋吸收塔的阻力最小，但是吸收不充分，此設(shè)