【導(dǎo)讀】40m3/h溶解乙炔生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 ，水飽和蒸汽壓 ，則出口乙炔氣中水蒸氣的量： ??????? ??? 4 1 . 1 3 2 3 53 2 0 18 6 3 7 =被冷卻的水蒸氣的量 ==M5=+=M6=++++=M5+M6=+8854176=M4 說(shuō)明物料衡算是正確的。 氣液分離器 粗乙炔量為： +++=水壓機(jī)的出口壓力 60kPa，溫度 40℃ ，根據(jù)飽和蒸汽壓求得出口乙炔氣中含水蒸氣的量： 20 ? ? ???? M7==M8=++++=M7+M8=+=M6 說(shuō)明物料衡算是正確的。 清凈塔 假定清凈后生成的 H2SO4和 H3PO4極 少量到中和塔進(jìn)行中和，質(zhì)量衡算不予考慮，則 M9+ 98+ 98=M10 （ 41） M9%=4 ?????? ? +M10% （ 42） 由式（ 41）、（ 42）得 M9=、 M10=清凈后 PH H2S的含量： 0 0 3 7 %. 0 0 3 9 %.07235 ????? =M11=+++=M11+M10M9=+=與 M8 相差 ，數(shù)據(jù)差距是由于尾數(shù) 保留差異所致，可認(rèn)為兩者相等。說(shuō)明物料衡算是正確的。 中和塔 M12=19414kg/h M13= 44+19414=M14=++=M14+M13M12=+=與 M11 相差 ，數(shù)值差距是由于尾數(shù)保留差異所致，可認(rèn)為兩者相等。說(shuō) 明物料衡算是正確的。 冷卻塔 乙炔氣進(jìn)口溫度 40℃ ，出口溫度 20℃ ，設(shè)計(jì)壓力 ， 20℃ 水的飽和蒸汽壓為，則精乙炔氣中含水量： ?????? ???? 1 5 . 9 0 . 8 3 4 = 21 M15==M16=++=M15+M16=+=說(shuō)明物料衡算是正確的。 全物料衡算 對(duì)整個(gè)乙炔工序做全物料衡算，進(jìn)行校核。由物料守衡定律應(yīng)有， M1+M2+M12=28940++19414=M3+M5+M7+M10+M15+M16=+++++846= 進(jìn)出物料相差 ，數(shù)值差距是由于尾數(shù)保留差異所致，可認(rèn)為兩者相等。說(shuō)明物料衡算是正確的。 主要設(shè)備的計(jì)算 發(fā)生器計(jì)算 清凈后的乙炔氣體 sV = ?????? ??? 0 . 2 99 0 1 2 2348 3 4 = 3m /h 氣體的質(zhì)量流量 v? =進(jìn)塔氣體的密度 v? = =堿液的密度 L? = 310 kg/ 3m 堿液的質(zhì)量流量 L? =19414kg/h 則， LVVL ???????????? = 0 4 51 4 3 8 6 7 41 9 4 1 4 ?????? = 根據(jù)圖 32 ?？送ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖中亂堆填料泛點(diǎn)線可查出，橫坐標(biāo)為 時(shí)的縱坐標(biāo)數(shù)值為 ，即LF gu ?????= 50mm50mm5mm陶瓷拉西環(huán)（亂堆）的填料因子 Φ=177m1見(jiàn)表 [14]。 22 表 序號(hào) 性能參數(shù) 符號(hào) 數(shù)據(jù) 單位 1 公稱(chēng)直徑 ND 50 mm 2 外徑 高 厚 dh? 50505 mm 3 比表面積 a 93 2m / 3m 4 空隙率 ξ 81 % 5 個(gè)數(shù) n 6400 3m 6 堆積密度 P? 465 3kg/m 7 干填料因子 Φ 177 1m 液相校正系數(shù) Ψ=1000/996= 堿的黏度 L? =? s 所以 Fu = Lv ???? ? = 0 .20. 10 4 ??? ?? =取空塔氣速為泛點(diǎn)氣速的 70%，即 u= Fu ==，則 D= ??? = 圓整塔徑取 D= 再計(jì)算空塔氣速 u=2sD4V? = ??? ? =安全系數(shù)Fuu = =% 核對(duì)操作條件下的噴淋密度是否大于最小噴淋密度 因填料為 50mm50mm5mm，填料尺寸小于 75mm，故取 ? ?minwL = 113 hmm ?? 23 minU =? ?minwL ? =93= ? ?hmm 23 ? 操作條件下的噴淋密度 U=? ? ?? = ? ?hmm 23 ? minU 填料層的壓降計(jì)算 縱坐標(biāo) Lgu ?????=? ? = 橫坐標(biāo) LVVL ???????????? = 0 4 51 4 3 8 6 7 41 9 4 1 4 ?????? = 根據(jù)橫、縱坐標(biāo)的數(shù)值在圖?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖中確定塔的操作點(diǎn)，該點(diǎn)位于 ? p/Z=200（ Pa/m）到 ? p/Z=300（ Pa/m）兩條等壓線之間，用內(nèi)差法估值可求得每米填料層的壓降約為 250Pa 。 氣相傳質(zhì)單元數(shù)計(jì)算 進(jìn)塔空氣的摩爾流量 V= ?????? ?? 9 0 1 2 2348 3 4 =設(shè)氣體的吸收率為 95%，則 1y = ? = 1Y = = 2Y = 1Y ? ?A1? =（ ） = 2X = 在填料塔的吸收過(guò)程中吸收掉的 CO2氣量： V（ 1Y 2Y ） =（ ） =由化學(xué)平衡式知， 1kmolCO2與 2kmol NaOH 反應(yīng)，所以理論消耗的 NaOH 的量 2=則用 6%的 NaOH ： ? = 24 6%堿的平均分子質(zhì)量為1894406100?=所以， L= =取堿的用量為理論計(jì)算用量的 ，則： L==已知 V（ 1Y 2Y ） = ? ?21 XXL ，則 21 XX =所以通過(guò)物料衡算得出進(jìn)出塔的液、氣組成為： 1X =； 2X =； 1Y =； 2Y =； V=； L=。 查得 XY平衡關(guān)系式： ?Y = ?1Y == ?2Y == 1Y? = 1Y ?1Y == 2Y? = 2Y ?2Y == mY? =?????? 0 0 0 0 4 0 0 0 5 8 0 0 0 0 4 0 0 5 8 = 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) OGN =m21YYY? = 氣相總傳質(zhì)單元高度計(jì)算 氣相總傳質(zhì)單元高度 OGH =aKGG= ? ? 2???= 填料塔高度計(jì)算 Z= OGN OGH == 實(shí)際Z === 持液 量計(jì)算 25 Lexa關(guān)聯(lián)式： tH = edL???????? Ht：總持液量， m3液體 /m3填料 L：液相流率， 123 hmm ?? ed ：填料當(dāng)量直徑， m ed =4?? =4 = L= ? ?23 ? ?= 123 hmm ?? tH = ?????? = 填料液體 33 /mm 支承板選擇 填料支承板應(yīng)滿足 3個(gè)基本條件： ① 使持液能順利通過(guò)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)取盡可能大的自由截而。 ② 要有足夠的強(qiáng)度承受填料的重量，并考慮填料孔隙中的持液重量。 ③ 要有一定的耐腐蝕性能。填料支承板的作用是支承塔內(nèi)的填料，支承板的種類(lèi)很多，常用的有升氣管型。升氣管型可以是圓筒形、圓錐形或?qū)鍥_制成瓦楞形。本設(shè)計(jì)采用瓦楞形。 液體分布器 液體分布裝置的作用是均勻分布液體，以避免發(fā)生溝流現(xiàn)象。液體分布裝置的種類(lèi)多樣，有噴頭式、盤(pán)式、管式、槽式及槽盤(pán)式等。本設(shè)計(jì)采用的是蓮蓬式噴灑器。 取蓮蓬頭直徑 d=41 D=41 = 球面半徑為 == 噴射角取 75176。 噴灑外圈距塔壁 80mm 蓮蓬高度取 == 小 孔直徑取 0d =6mm，孔數(shù) n n=? ? ? ?L61220 r10PP27 8 L? Φ：流量系數(shù)，取 26 L：液相流量 m3/s P2P1=～ ，取 Lr = 310 kg/ 3m L= ?= 3m /s n=? ? 362 ?????? 發(fā)生器、中和塔數(shù)據(jù)一覽表 [15] 通過(guò)對(duì)中和塔進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算以及對(duì)乙炔發(fā)生器在工廠中實(shí)際應(yīng)用的考察和參考得出相關(guān)數(shù)據(jù)，匯總數(shù)據(jù)見(jiàn)下表 。 表 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)溫度 T ℃ 40 設(shè)計(jì)壓力 P KPa 80 塔徑 D m 氣相總傳質(zhì)單元高度 HOG m 氣相總傳質(zhì)單元數(shù) NOG 填料層高度 Z m 持液量 Ht m3液體 /m3填料 表 項(xiàng)目 符號(hào) 單位 數(shù)據(jù) 設(shè)計(jì)溫度 T ℃ 80 設(shè)計(jì)壓力 P KPa 生產(chǎn)能力 Q m3/h 40 直徑 D m 高度 H m 27 結(jié) 論 畢業(yè)設(shè)計(jì)題目 為 40m3/h溶解乙炔生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)，在介紹乙炔的性質(zhì)、用途以及比較乙炔生產(chǎn)工藝的基礎(chǔ)上選擇濕法工藝作為此次設(shè)計(jì)的生產(chǎn)工藝。通過(guò)查閱文獻(xiàn)資料、收集有關(guān)數(shù)據(jù)、選用相關(guān)公式，對(duì)乙炔工段進(jìn)行較為詳細(xì)的物料衡算以及對(duì)主要設(shè)備進(jìn)行了反應(yīng)器和中和塔徑、塔高、壓降的計(jì)算，最后繪制了乙炔生產(chǎn)工藝流程圖和發(fā)生器設(shè)備圖。 28 參考文獻(xiàn) [1] 高建兵 .乙炔生產(chǎn)方法及技術(shù)進(jìn)展 [J].天然氣化工， 2020, 30(1): 6366. [2] 邴涓林，李承志 . 中國(guó) PVC產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展 10回顧與 2020年動(dòng)態(tài)分析 [J].聚氯乙烯， 2020, 39(05): 18 [3] 李鐵云 .電石法 PVC乙炔生產(chǎn)工藝的比較 [J].內(nèi)蒙古石油化工， 2020, 21(6): 4243. [4] 熊謨遠(yuǎn) .電石生產(chǎn)及其深加工產(chǎn)品 .北京 [M]:化學(xué)工業(yè)出版社 ,1985. [5] 廖勇 .胡永琪 .干法乙炔生產(chǎn)過(guò)程研究及開(kāi)發(fā) [D].河北科技大學(xué)， 2020年 5月 . [6] 趙寶山，廖勇，商素平，張向京，杜振雷，胡永琪 .干法乙炔發(fā)生器的現(xiàn)狀 [J].河北工業(yè)科技， 2020, 25(3): 2326. [7] 關(guān)剛 .干法乙炔裝置運(yùn)行總結(jié) [J].聚氯乙烯， 2020, 39(8): 67. [8] John A acetylene ， 4451268, 19840329. [9] Kenh ,Arlington Method of and appararing generating ,3498767, 19700303 [10] 陳敏恒，從德滋，方圖南，等 .化工原理 [M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社， 2020. [11] 徐克勛 .精細(xì)有機(jī)化工原料及中間體手冊(cè) [M].北京 :化學(xué)工 業(yè)業(yè)出版社， 1998. [12] 劉光啟，馬連湘，劉杰 .化學(xué)化工物性數(shù)據(jù)手冊(cè) [M].北京：化學(xué)工藝出版社， 2020. [13] 刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].大連：大連理工大學(xué)出版社， 2020. [14] 刁玉瑋，王立業(yè)，喻健良 .化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ) [M].大連：大連理工大學(xué)出版社， 2020. [15] ,Portland,Orylime acetylene ,286205, 19581202.