【導讀】年產(chǎn)10萬噸鹽酸工藝設計

　　

【正文】 mmmmmm 材質(zhì) 及堆積方式 填料因子 ? /m1 拉西環(huán) 2525 2525 5050 50501 瓷質(zhì)，亂堆 鋼質(zhì)，亂堆 瓷質(zhì)，亂堆 鋼質(zhì)，亂堆 450 260 205 175 鮑爾環(huán) 2525 2525 25（直徑） 5050 瓷質(zhì)，亂堆 鋼質(zhì)，亂堆 塑料，亂堆 鋼質(zhì)，亂堆 300 160 170 66 階梯環(huán) 25 19 塑料，亂堆 塑料，亂堆 172 115 塔徑 D 的計算 吸收塔采用 25mm25mm 的瓷質(zhì)拉西環(huán)以亂堆方式填充 混合氣的質(zhì)量流量 ωv=（ ++++） 3= kg/h 混合氣密度 ρV= 2 2 . 4185 . 7 61 . 2 5 0 62 3 . 3 11 . 9 7 71 3 . 3 40 . 0 8 9 94 . 5 21 . 6 33 3 2 . 5 8 7 9 ?????????? = kg/m3 水的密度 ρL=1000 kg/m3 則 LVVL )(???? = )( ?= 由化工原理下冊圖 823 中的散裝填料泛點線可查出，橫坐標為 時的縱坐標數(shù)值為 ，即 u2maxLVg ????? =， 25mm25mm 陶瓷拉西環(huán)（亂堆）的填料因子 ? =450 m1；又因液相為清水，故液體密度校正系數(shù) ? =1；水的粘度 ?L=1 。泛點氣速為 24 umax=???? ? =0 .211 .32 31450 1 0 009 .810 .08 ??? ??= m/s 取空塔氣速為泛點氣速的 70%，即 u=== m/s 則 D=8 3 60 0/. 32 31/1 13 8 . 534 ?? ?= m 圓整塔徑 D=。在計算空塔氣速，即 u=2v4D??=2() .???= m/s 填料層高度 Z 的計算 由該段反應溫度 30℃ 查化工原理手冊氣體亨利系數(shù)表得 : HCL 在 30℃ 時亨利系數(shù) E 為 106 mmHg E=106247。760= Kpa 所以相平衡系數(shù) m= Epyii=iipyy E=pE = = 查化工原理附錄得知， 30℃ 及 kpa 的壓強下空氣的黏度 ? =，密度? = kg/m3.。查化工原理手冊得知 0℃ 及 kpa 時氯化氫在空氣中的擴散系數(shù)D0=10 5? m2 /s,則 30℃ 及 kpa 時氯化氫的擴散系數(shù) D=D0（pp0）（0 TT ） 23 =10 5? 1( 27330273? )23 =105 m2/s 因此 ScG = D?? =55101. 521. 16 5 101. 86 ?? ? = qn,v=ωv/? =247。36004247。247。()2 = kg/（ m2s ） qn,l= L? /? =8978247。36004247。247。()2 = kg/（ m2s ） HG = ,vn, )(Scqq ??? 由化工原理下冊查出相應的常數(shù)值，得到 氣相傳質(zhì)單元高度： HG = () ()() ? = m 25 則 kYa=?Gvn,Hq= ?? ?= kg/(m3s)= kmol/（ m3s ） 查得， 30℃ 下水的密度 ? =,黏度 L? =；又查化工原理下冊得知，30℃ 下氯化氫在水中（稀溶液）的擴散系數(shù) D?=109 m2/s。因此 ScL =39。LD??=95102. 64995. 7 1080. 07 ?? ? = 將各已知值帶入式 HL = LLln, )(Sc)q( ??? 查化工原理下冊的相應的常數(shù)值，得到 HL =103 0 .50 .2 25 ( 3 0 4 . 6 )) 6 . 4 8 4( ??= m 則 kx a=?Lln,Hq= 4/0 .73 .1 40 .2 9 8 6 .4 8 4 /1 82??= kmol/（ m3 .s） 根據(jù)吸收總系數(shù)與膜系數(shù)的關系可知 aK1Y=ak1y+akmx= 1 ? = 氣相總體積傳質(zhì)系數(shù)： KY a= = kmol/（ m3 .s） =810 kmol/（ m3 .h) 對于吸收操作，用傳質(zhì)單元法計算填料層高度 Qn,v=++++Qn,l=8978/18=塔截面積： 22 ???? ?? = m2 脫吸因數(shù) S= ?ln,vn,QmQ 清水吸收， X2 =0,Y*2 =0 AA11*22*211 1)(1Y YYY YY ?? ?? 吸收率 A? = %1 0 09 9 7 .7 40 .29 9 7 .7 4 ? =% 26 則氣相總傳質(zhì)單元高度： ????? 3 8 . 5 1aKQH Y vn,OG m 氣相總傳質(zhì)單元數(shù)：NOG = 0. 223]0. 99981 10. 223)l n[ ( 10. 2231 1S]YY YYS)1l n[ (S1 1 *22*21 ????? = 填料層高度： Z=HOG NOG == m 實裝填料層高度 Z39。 === 除霧器 一般情況下，由 拉西 環(huán)填料塔出來的氣相中不含有大量霧沫夾帶（因為這種塔中允許的空塔氣速不大）不需考慮除霧問題，但在有些情況下，例如塔頂?shù)囊后w噴淋裝置產(chǎn)生濺液現(xiàn)象較嚴重，操作中的空塔氣速過大，或者工藝過程不允許出來的氣相中夾帶霧滴，此時則需考慮除霧裝置。本設計選擇絲網(wǎng)除霧器。 為達到除沫效果，在絲網(wǎng)除沫器的上方和下方都應留有適當?shù)姆蛛x空間。此塔中空間高度取 900 mm，其中頂層塔盤至絲網(wǎng)底面的距離為 600 mm。 液體分布器的計算 由于圓整后的吸收塔直徑為 700mm，根據(jù)設計規(guī)則選用盤式篩孔型分布器，液體加至分布盤上，經(jīng)篩孔流下。 液體分布盤直徑 d=(～ )D 取 d==700=560 mm 安裝高度 y=(～ )D 取 y==700=490 mm 管徑尺寸計算 流體在管道中流動時，液體流速一般為 ～ 3m/s,氣體流速一般為 10～ 30m/s （ 1）塔頂軟化水進口管道 因為 qv,l=管徑 d1= ???? 0 2 1, ??uq lv m 27 根據(jù)低壓流體輸送用焊接鋼管規(guī)格（ GB/T30912020），選取 Φ88 的鋼管。 （ 2） 塔底稀酸出口管道 因為 qv,l?= m3/h= m3/s 取水流速 u2= m/s 管徑 d2= ???? 0 2 1, ??uq lv m 根據(jù)低壓流體輸送用焊接鋼管規(guī)格（ GB/T30912020），選取 Φ88 的鋼管。 （ 3） 塔頂廢氣排出管道 因為 qv,v=++++= m3/h= m3/s 取廢氣流速 u3=10 m/s 管徑 d3= ???? 1, ??uq lv m 根據(jù)低壓流體輸送用焊接鋼管規(guī)格（ GB/T30912020），選取 Φ114 的鋼管。 （ 4） 塔底進氣管道 因為 qv,v?=++++= m3/h= m3/s 取廢氣流速 u3=10 m/s 管徑 d3= ???? 102 3 9 1, ??uq lv m 根據(jù)低壓流體輸送用焊接鋼管規(guī)格（ GB/T30912020），選取 Φ219 的鋼管。 筒體壁厚計算 根據(jù)襯里鋼殼設計技術規(guī)定， CD130A10—85 常壓襯里鋼殼的簡體，當直徑 Dg≤4000mm時 ，從穩(wěn)定性角度出發(fā)，其壁厚為： C1 0 0 02 5 4 0DS 10 ??? 式中： S0 —殼計算壁厚 (mm)， D1—鋼殼簡體內(nèi)徑 (mm)， C 一壁厚附加量（ mm)。 將 Dl=700 mm， C=1mm 代入，其壁厚為 ???? 11 0 0 02 5 4 07000S mm 從強度角度出發(fā)，其壁厚為 CHyHDS i ??? ??? ][20 28 其中： S0一鋼殼計算壁厚 (mm)， γ—介質(zhì)的重度 (kg/cm2)， H一液柱高度 (cm)， Di一鋼殼筒體內(nèi)徑 (mm)， [σ]一材料許用應力 (kgf/cm2)， ψ 一 焊縫 系數(shù)， C 一壁厚附加量 (mm)。 將 γ= kg/cm2， H=170 cm,Di=700 mm， [σ]=1270 kgf/cm2， ψ=0． 9， C=l mm，代入，其壁厚為： ?????? ??? 11 7 00 0 2 7 02 7 0 01 7 00 0 0 mm 綜合以上兩種計算，壁厚應取 S=5 mm,但考慮到尾氣再吸收塔的外部環(huán)境差。腐蝕嚴重等因素，簡體的最終壁厚取 S=8 mm。 人孔 為方便填料層裝料填料以及裝卸分布器，將人孔安在填料層上方，人孔直徑取 450 mm。 封頭 采用橢圓型封頭，與殼體采用對焊連接。 尾氣吸收塔塔高 查《化工 工藝 設計手冊》塔底要預留 3min 液體 塔底預留液體體積 V 預 =247。603= 塔底預留高度 H= ??預 = m 近似取塔底預留高度 750 mm 吸收塔高 H=Z+塔頂 +塔底 =1700+900+490+750=3840mm= 29 結 論 本次設計的任務是對年產(chǎn) 10 萬噸高純鹽酸工藝進行設計。 本設計針對現(xiàn)有 的鹽酸尾氣處理裝置進行了工藝設計，經(jīng)濟合理。選取了尾氣吸收的主要設備 —填料式吸收塔，設計出塔高 3840 mm，塔徑 700 mm 的填料式尾氣吸收塔，該塔處理尾氣量為 m3/h,產(chǎn)出 10%稀鹽酸量為 kg/h，能夠滿足年產(chǎn) 10 萬噸鹽酸尾氣處理量。 經(jīng)過了幾個月的查閱、研究大量的相關文獻，順利完成了畢業(yè)設計，本次設計與以前所做的課程設計有著很大的不同。之前的課程設計較為簡單，涉及的知識大部分是學過的知識，在本次設計中，很多的知識都在之前都沒接觸過，要靠自己查閱資料學習。 通過本次設計使我 對吸收塔的設計有了比較全面的了解，了解了工藝優(yōu)化設計技能，例如本設計中加入液體分布器，可提高吸收效率得到較高濃度的鹽酸，在優(yōu)化設計上也有了較深的心得體會。但在設計中我也遇到了很多的困難，例如對設備選型等方面知識的匱乏，許多理論知識在實際中不知如何去應用，這些都使我在設計中一度陷入困境。 通過這次設計，使我明白僅僅了解書本上的知識是遠遠不夠的，只有結合自己的實際情況運用于實踐，這樣才能更深地了解和學習好知識。自己現(xiàn)在所學的理論知識還不夠全面，很多問題涉及的不僅僅是本專業(yè)的知識。 在此次設計過程中，由于資料及數(shù) 據(jù)的欠缺，部分設計存在著許多的不足，例如三合一合成塔的選型及設計。加之本人的能力有限，這次設計中存在不足的地方，望評審老師多多包涵，提出寶貴意見。 30 參考文獻 [1]倪秀華 .無機工藝 [M].北京 :化學工業(yè)出版社 ,2020. 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