【正文】 。h（1do/t）=(125/32)=(m2)平均溫度75℃下水的物性：質(zhì)量定壓熱容cps=〔kJ/(kgK〕； ρ=（kg/m3）；λ=〔W/(mK〕； =（cP）Q=mscps△t所以， ms=106/(30)=14303(kg/h)uo=14303/(3600)=(m/s)Re=d?u?pμ=103=2130Pr=Cps?μλ=4195 =水的對流傳熱系數(shù)可由：α2?deλ=(μμm) 求得，對于低粘度的流體水(μμm)求得α2=264〔W/(m2K〕，考慮走短路，取α2=264=〔W/(m2K〕。由公式 1K0=1α2+bλd2dm+1α1d2d1 求得,不銹鋼的導(dǎo)熱系數(shù) λ鋼取17 W/(mK〕Ko=+25+2520 =〔W/(m2K〕按核算所得的K。值求所需傳熱面積為：A。=Q/(Ko△tm)=（106）/=(m2)，則實際傳熱面積為A=921=101（m2）%的欲量，能夠滿足換熱需要。③計算管層壓力降。由Blasius公式計算摩擦因子 λ=由△Pt=（△Pi+△Pr）NsNp, 式中Ns 為殼程數(shù)，Np 為一殼程的管程數(shù)，本設(shè)計為單殼程，取Np =3。=(kg/m3)△Pi = λldiu2ρ2==(Pa)△Pr =3u2ρ2=3=(Pa)△Pt =(+)3=(Pa)（1）阻火器。.殼體材料：1Cr18Ni9Ti不銹鋼絲網(wǎng)阻火器。設(shè)計壓力：小于或等于10kgf/cm2.設(shè)計溫度：80～400℃.表 阻火器規(guī)格接管公稱直徑DN,mm結(jié)構(gòu)尺寸，mm質(zhì)量，kg圖號DL1H40042612500200～100HGS072020912（2）過濾器。殼體材料：1Cr18Ni9Ti。 濾網(wǎng)：銅絲或不銹鋼絲表 過濾器規(guī)格公稱直徑DN,mm結(jié)構(gòu)尺寸，mm質(zhì)量，kg圖號DLH140042612600～120HGS073110316 （3）過熱器。殼體材料：1Cr18Ni9Ti。 公稱直徑DN:400mm 一吸塔的物料平衡與相平衡由物料衡算可知：一吸塔甲醛吸收塔率為90%時，一吸收塔吸收甲醛量為2112kg，并假定甲醛在二吸收塔吸收，HCOOH量少，計算中忽略不計，工藝中各段的溫度如圖4所示。120℃蒸汽47℃尾氣鍋爐冷水120℃23℃20℃44℃蒸汽氧化反應(yīng)器過熱器熱水90℃76℃軟水70℃60℃60℃冷水熱水甲醛蒸發(fā)器90℃二吸塔一吸塔空氣60℃60℃ 降溫64℃冷水15℃甲醛15℃15℃24℃ 56℃ 30℃熱水換熱器 成品甲醛圖4 合成甲醛物料流程的溫度示意圖入塔氣溫度為90℃，出塔氣溫度為44℃，出塔液溫度為56℃，入塔液溫度需計算后確定。物料名稱入塔濕氣流量入塔濕氣組成%（摩爾分數(shù)）被吸收量摩爾流率kmol/h出塔濕氣含量出塔濕氣組成%（摩爾分數(shù)）摩爾流率kmol/h質(zhì)量流率kg/h摩爾流率kmol/h質(zhì)量流率kg/hHCHOCH3OH0HCOOH000H2OCO2—CO—CH4—O2—H2—N2—合計—∑惰性組分—————— 入、出一吸塔氣體中各組分的量及組成 進塔氣中惰性組分（可視為扣除甲醛、甲醇、甲酸和凝結(jié)水后所剩的組分）總摩爾分數(shù)為44. 23%，100% = %， = (kPa)。－ = (kPa)下甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)求解本題。但因該壓力下的甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)難以獲取，加上實際吸收塔難以達到平衡狀態(tài)， kPa下甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù)更為合理。在壓力條件下的甲醛－水溶液的氣液相平衡見表5中左側(cè)三列數(shù)據(jù)。 甲醛－水溶液的氣液相平衡數(shù)據(jù) kPa氣相%（摩爾分數(shù)）液相%（摩爾分數(shù)）溫度℃氣相%（摩爾分數(shù)）液相%（摩爾分數(shù)）溫度℃氣相%（摩爾分數(shù)）液相%（摩爾分數(shù)）溫度℃氣相%（摩爾分數(shù)）液相%（摩爾分數(shù)）溫度℃.利用表中( kPa)作圖,如圖5所示,用origin作圖，經(jīng)擬合（紅色線為擬合線），有： y = －（~℃，p = （kPa））圖5 甲醛－（y – x圖及t – x）假設(shè)一吸塔的循環(huán)液量為LR1，現(xiàn)出塔氣的濃度為y = ，℃，對應(yīng)入塔液相平衡濃度依相平衡關(guān)系為： = *— 得到 x* = 于是有：。取實際循環(huán)量為LR1 = 400kg/h，則入塔混合液的摩爾分數(shù)為： 現(xiàn)作熱量衡算對入塔液溫度進行校核?；旌弦嘿|(zhì)量濃度：(molK)，(molK) 。忽略溶液的混合液，以0℃為基準(zhǔn)，溶液的摩爾定壓熱容近似按Cpm = x Cpm醛+（１－ｘ）Cpm水計算，結(jié)果如下：二塔來液摩爾定壓熱容（質(zhì)量分數(shù)為15%，）：（molK），溫度為24℃。循環(huán)液摩爾定壓熱容（質(zhì)量分數(shù)為37%，）： J/（molK），溫度40℃?；旌弦耗柖▔簾崛荩?，）：（molK），溫度t℃：（400+） = 24 + 40040 得到 t = （℃）（℃）。溫度校核雖然滿足要求，但差距太大，應(yīng)重新調(diào)整。，見表5，甲醛－。圖6 甲醛－（y – x）重復(fù)上述過程計算得出循環(huán)量為：LR1= 1200（kg/h），溫度校核為t = （℃）（℃）。與實際情況存在很大差異，可能時混合熱較大，不能被忽略之緣故。因混合熱數(shù)據(jù)難得。本設(shè)計中。循環(huán)量LR1= 1200（kg/h）。 入一吸塔與出一吸塔富液中各組分的量及組成組分入塔貧液流量入塔貧液組成出塔貧液流量入塔貧液組成二塔來kmol/h回流來kmol/h混合液kmol/h質(zhì)量流量kg/h摩爾分數(shù)質(zhì)量分數(shù)輸出產(chǎn)品量出塔總量摩爾分數(shù)質(zhì)量分數(shù)kmol/hkg/hkmol/hHCHOCH3OHHCOOH000H2O3835總計用水吸收甲醛制取甲醛的水溶液獲得成品甲醛，應(yīng)嚴格控制吸收劑（水）的量。因入塔液帶入水量較小，為達到甲醛規(guī)定濃度，并保證填料充分被潤濕，為此采用富液部分循環(huán)的做法來提高出塔富液濃度和增大塔內(nèi)噴淋密度。吸收流程示意如圖7所示。Ga1=（kg）=（kmol）W=(kg)=(kmol)(kmol)(kg)LR1=400(kg/h)LR2Ga2=（kg）=（kmol）Gb1=（kg）=（kmol）Gb1=（kg）=（kmol）圖7 吸收操作物料流程示意圖（1） 計算塔徑由物料衡算知，（kg/h）= （kmol），約合9125[m3（STP）/h]，氣相平均摩爾質(zhì)量為 = ∑xiMi = （塔底），一吸塔塔底液溫56℃，塔頂液溫為40℃。 入一吸塔氣相混合物的密度為： 選用不銹鋼絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料，其幾何性參數(shù)見表7 絲網(wǎng)波紋規(guī)整填料特性參數(shù)填料名稱類型比表面積（α）m2/m3空隙率ε，%水力半徑dH，mm密度kgm3傾角φ，（ 176。）氣體負荷ms1（kgm3）每塊理論壓降（mmH2O）每米填料理論板數(shù)滯留量，%操作壓力，Pa不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料不銹鋼CY70085535045~67（）1065103~105絲網(wǎng)波紋填料的泛點可由計算,CY型不銹鋼絲網(wǎng)波紋填料在泛點時的當(dāng)量空氣密度為ueF = （m/s），計算得：，即u = = （m/s）氣體體積流量：Vs = 9125（+90）/(3600) = (m3/h)則一吸塔塔徑：考慮到氣體入塔后溫度會快速下降，且伴有大量水氣凝結(jié)，到塔頂時氣體的體積已減少到不足塔底氣體體積的一半，故可取D = 1800（mm），實際操作氣速為： 塔截面積：Ω= =（m2）泛點率為：u/uF = (略顯偏小，說明塔徑還可能連續(xù)縮小)。（2）校核噴淋密度 噴淋密度與填料的特性有關(guān)，特別是與填料的比表面積有關(guān)。對于規(guī)整填料，設(shè)計時其最小噴淋密度一般可按Lmin = m3/（m2h）考慮。另外，適宜的噴淋密度L適宜可用以下經(jīng)驗公式計算： L適宜 = α a （11）式中 L適宜 —— 適宜的噴淋密度，m3/（m2h）； a —— a = 700，填料的比表面積，m2/m3，對CY不銹鋼網(wǎng)波紋填料，a = 700 m2/m3；α—— 潤濕速率，用水吸收有機物時，α = m3（mh）。 則：L適宜 = α a = 700 = [m3/（m2h）] 實際噴淋密度： L噴 = （）/（1080）= [m3/(m2h)]由此可看出：實際的噴淋密度L噴之值比適宜的噴淋密度L適宜要小很多，這主要是出于提高出塔吸收液濃度的考慮。但L噴之值仍大于最小噴淋密度Lmin，仍可維持吸收操作的正常運行。（3）計算填料層高度 根據(jù)相關(guān)已知條件選用相應(yīng)填料層高度計算式，不同填料層高度計算式，其計算方法略有差異。對高濃度氣體吸收，一般都采用數(shù)值積分或圖解積分法求解?，F(xiàn)選用下式說明其計算處理方法： （12） (13) （14）同理： （15） kya和kxa分別為對流擴散時氣膜和液膜的對流傳質(zhì)系數(shù)，k’ya和k’xa分別為等摩爾相互擴散（分子擴散）時氣膜和液膜的分子傳質(zhì)系數(shù)。在低濃度下，漂流因素1 /（1 — y）m→1，1 /（1 — x）m→1， kya≈k’xa，kya≈k’xa。為消除濃度對傳質(zhì)系數(shù)的影響，因此傳質(zhì)系數(shù)的實驗關(guān)聯(lián)通常在低濃度下進行，即所獲取的對流傳質(zhì)系數(shù)只適用于低濃度的氣體吸收，對高濃度的氣體吸收式采用式3進行轉(zhuǎn)換。填料層高度的計算過程如下：① 求操作線方程并計算塔內(nèi)各分點截面處的氣液相組成。a求出操作線方程。在吸收過程中，除甲醛被吸收外，還存在雜質(zhì)的吸收及水氣的凝結(jié)問題，因此惰性氣體的流率可采用如下方法處理，即對全塔作甲醛溶質(zhì)物料衡算求取氣相物流惰性氣體的當(dāng)量摩爾流率GB： （16）吸收劑的摩爾流量Ls（為入塔液帶入水和塔內(nèi)汽凝結(jié)水之和）：Ls = + = （kmol/h）（3600）= [kmol/(m2s)]。塔底組成：xa1 = ，ya1 = 。塔頂組成：xa2 = ，ya2 = 。 ； 將上述數(shù)據(jù)代入式6解得惰性氣體的當(dāng)量摩爾流率GB：GB = [kmol/(m2s)]（kmol/h）。液氣比LS/GB： LS/GB = 氣液比GB/LS：GB/LS = 對塔內(nèi)任一截面至塔頂作溶質(zhì)的物料衡算，求取吸收的操作線方程如下： (17)將已知數(shù)據(jù)代入上述操作線方程7，化簡可得： （18）b．求取各分點截面所對應(yīng)的氣液相組成（x，y）。將氣相濃度范圍十等分，按式7計算各分點組成見表8的第2行。② 求氣、液兩相的流率和體積傳質(zhì)系數(shù)。a． 計算各分點截面處氣、液兩相的摩爾流率。按式（19）計算氣、液兩相的摩爾流率：（19）G = GB/(1y) L = LS/(1x) 將各截面的x、y值代入式19，求出各分點截面處氣、液兩相的摩爾流率，、4行內(nèi)。b． 計算各分點截面處氣