【導讀】年產(chǎn)量30萬噸液氨脫硫工段工藝設計

　　

【正文】 4 ( )SsQ G C t t G C F t t? ? ?? ? ? ? ? 式中： G8——每一釜硫膏量， m3/釜，設全容積為 ,熔硫釜裝填系數(shù)為 75%，則 G8= ?=Cs——硫膏比熱容， /KJ Kg?（ ℃ ） ,Cs= /KJ Kg?（ ℃ ） s? ——硫膏密度， kg/m3, s? =1500kg/m3 5t ——加熱終溫， ℃ ， 5t =135℃ 6t ——入釜溫度， ℃ ， 6t =80℃ hC ——硫膏的熔融熱， KJ/kg, hC = KJ/kg ? ——熔硫釜向周圍空間的散熱系數(shù)， 3/ (m )KJ h??℃ ， 312 .5 6 / ( m )KJ h? ? ? ?℃ 6F ——熔硫釜表面積， m2, 26 ? 4 ——熔硫釜所需時間， h ——硫膏中含硫膏 50% 18 8 5 6()SsG C t t? ? 表示硫膏溫升吸收熱量； 8 s ? 表示硫膏熔融吸收熱量； 6 5 64 ( )F t t? ? ——表示向環(huán)境散熱量 3 1 . 2 1 . 8 1 5 0 0 ( 1 3 5 1 5 ) 0 . 5 1 . 2 1 5 0 0 3 8 . 6 9 4 1 2 . 5 6 9 . 2 ( 1 3 5 1 5 )4 7 9 1 5 5 . 9 4 /Q KJ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?? 釜② 蒸汽消耗量， W5， KJ/釜 5 3 2/W Q r? 式中： 2r ——130℃ 蒸汽的液化熱， 2 = /r KJ Kg 5 3 2/ 47 91 55 .9 4 / 22 02 .2 6 21 7. 57 /W Q r K g? ? ? 釜 19 第四章 主要設備的工藝尺寸和選型 填料 脫硫塔 設計計算 塔徑的確定 塔徑可以用下式計算 由貝 恩 —霍根關聯(lián)式 得 112 480 . 23lg f t v vLLl V lu a WAKgW???? ? ???? ? ? ? ? ??? ????? ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ??? ?? 11482 9 8 4 . 7 3 1 0 4 6 . 2 6 1 . 0 41 . 7 5 1 1 5 4 6 3 . 6 8 5 1 . 0 4 1 0 4 6 . 2 6?? ? ? ?? ? ? ??? ? ? ? = 30 . 20 . 0 3 4 9 9 . 8 1 0 . 9 2 7 1 0 4 6 . 2 6 1 . 7 2 6 /1 1 4 1 . 0 4 0 . 8fu m s? ? ????? 0 . 8 5 0 . 8 5 1 . 7 2 6 1 . 4 6 7 /fu u m s? ? ? ? 4 4 1 1 5 4 6 3 . 6 8 5 5 . 2 7 7u 3 . 1 4 1 . 4 6 7 3 6 0 0SVDm? ?? ? ???計 算 塔 徑 圓整得， D? 塔徑考慮到脫硫塔的塔徑過大，本設計采用兩個脫硫塔 ，原料氣流量和脫硫液流量變成二分之一， 通過上述公式計算出 D = 圓整后 D =4m 式中： fu ——泛點氣速 , /ms Lw ——流體質(zhì)量流速， ? ?Kg/ h L? ， L T LwL??? vw —氣體質(zhì)量流速， ? ?Kg/ h L? ， 0G Gvw ?? α——填料比表面積， m2/m3，選用 φ50mm25 mm， α= 114 m2/m3 ； 20 ?—— 填料孔隙率， m3/m3， 33 m / m? ? L? ——溶液粘度， mPas， L Pa s? ? ? ? ； v? ——氣體密度， Kg/m3，v? = 3 ； L? ——液體密度， Kg/m3，L? = 3 ； AK? ——關聯(lián)常數(shù)，查相關數(shù)據(jù)表得 A=,K=； g——重力加速度， m/s2 , ɡ = m/s2； D － 脫 硫塔 直徑， m ； 填料層高度計算 吸收過程傳質(zhì)系數(shù) KG的計算 [6] KG = A? 式中 KG － 傳質(zhì)系數(shù)， kg/m2hMPa ； A － 經(jīng)驗數(shù)， A = 10； u － 操作氣速， m/s ； CNa－ 溶液中 Na2CO3 的含量， CNa= 5 g/L； B－ 吸收過程液氣比， B = LT / G0 = ? ， 則 ? ? ? ?1 . 3 0 . 11 . 3 0 . 1 0 . 0 1? 0 . 0 1? 2G N a 2 9 8 4 . 7 3 1 0 0 0K = A u C B = 1 0 1 . 4 6 7 5 ( ) = 1 8 . 7 1 k g / m h M P a1 1 5 4 6 3 . 6 8 5?? ?? ? ? ? ? ?吸收過程平均推動力 ΔPm ? ? ? ?? ?? ?**1 1 2 2m *11*22P P P PP=PPPPLn? ? ???? 式中： P1－ 脫硫塔 入口氣相 H2S 分壓 ， atm ； P1 = P0C11000 = P2－ 脫硫塔 出口氣相 H2S 分壓 ， atm ； P2 = PiC21000 = atm； P0－ 脫硫塔 入口壓力 ， atm ， P0 = ； Pi－ 脫硫塔 出口壓 力 ， atm ， Pi = ； 21 P1*， P2*－ 脫硫塔 入，出口氣相 H2S 平衡分壓 ， Mpa ，溶液中 H2S 含量很低，可以忽略。 P1*= P2*=0（表壓） 則， ? ? ? ?? ?? ?**1 1 2 2 4m *11*22P P P P 221 004 51P = = 1 0 a tm?? ? ? ?? ? ???；㏑ 所需傳質(zhì)面積的計算 AP=G1/KG△ Pm =() = 填料層高度 HP=AP/=(114 )= 考慮到計算公式的偏差 實際取填料高度為： HP = 說 明：填料高度根據(jù)所需的傳質(zhì)單元理論板數(shù)來推算出。算出的高度太大則分成若干段，每段一般不宜超過 6m，或按推薦的倍數(shù)來選定，對于拉西環(huán)，每段填料層高度為塔徑的3 倍，對于鮑爾環(huán)及鞍形填料為 5~10 倍，為 3 液位分布良好，兩段之間液體再分布裝置。 壓降的計算 采用 Eckert 通用關聯(lián)圖計算填料層壓降 [10] 橫坐標為： GLww ????????0 . 52 9 8 4 . 7 3 1 0 4 6 . 2 6 1 . 0 41 1 5 4 6 3 . 6 8 5 1 . 0 4 1 0 4 6 . 2 6? ???? ??? ?? ?? ? 縱坐標為： 2 0 . 22 9 9 8 1 . 0 41 . 4 6 7 1 1 4 0 . 81 0 4 6 . 2 6 1 0 4 6 . 2 69 . 8 1G LLug??? ????? ? ? ???????????? ? 式中： u －空塔氣速， m/s g －重力加速度， 22 ? －填料因子， m1 ? －液體密度校正系數(shù)， ? =?水 /?液 L? , G? －液體 ,氣體的密度， 3/kgm L? －液體粘度， amps LW , GW －液體，氣體的質(zhì)量流量， /kgs 查附圖 1 得 / 50 /aP Z P m?? 填料層壓降為 5 0 1 1 5 5 0 app? ? ? ? 塔徑與填料尺寸之比： 4000/50=80 10 所以填料選擇正確。 最小潤濕速率取為： hmmlw ?? 23m in /)( 查附錄知 23114 /ta m m? 最小噴淋密度： 32m i n m i n( ) 0 . 0 8 1 1 4 9 . 1 2 / ( )wtU l a m m h? ? ? ? ? 操作噴淋密度： 32m i n23600 1492= 1 1 4 / ( ) U0 . 7 8 5 4TLU m m hA ? ? ? ?? 塔截面積： A==42= 式中： A——塔截面積， m2 D——塔徑， m ； 填料個數(shù) N =αd3 = （ ） 3= 6160 個 /m3 式中： N——單位體積內(nèi)填料的個數(shù)，個 /m3 ； d——填料尺寸， m ； α——常數(shù)， α= ； 持液量的計算： Ht = (L/de) = () = 液體 /m3 填料 式中： Ht——總持液量， m3 液體 /m3 填料 ； L——液相流率， m3/m2h ； de——填料直徑 ,m ； 23 輔助設備的計算選型 液體分布裝置（噴淋裝置） 噴淋裝置的作用是使液體的初始分布盡可能地均勻。液體噴淋裝置設計不合理，將導致液體分布不量，減少填料的潤濕面積，增加溝流和壁流現(xiàn)象，直接影響填料的處理能力和分離效率。液體噴淋裝置的結構設計要求：能使整個截面的填料表面很好的潤濕，均勻法分散液體，通過不易堵塞，結構簡單，制造維修 方便等。 本次設計采用溢流型槽式分布器。這種分布器適應性能較好，特別適宜大流量操作。采用溢流槽式布液器，具體尺寸如表 表 溢流分布器尺寸 塔徑 (mm) 噴淋槽 分配槽 液體負荷范圍 外徑（ mm） 數(shù)量 中心距（ mm） 數(shù)量 中心距（ mm） （ m3/h） 4000 D25 9 375 3 1990 47～ 740 槽寬＞ 120mm,高度 ≤350mm 取槽寬 140mm，高度 340mm 液體再分布器 當液體流經(jīng)填料層時，液體有流向器壁造成 “壁流 ”的傾向。亂堆填料的阻力較大，填料層較 高時更高容易流向塔壁的彌散現(xiàn)象，使液體分布不均勻，降低了 脫硫塔 的效率，嚴重時可使塔中的填料不能潤濕而成 “干堆 ”。為消除此現(xiàn)象，常將填料分段填裝，層間設置液體再分布器以便在整個角度內(nèi)填料都得到均勻噴淋。 采用梁型再分布器，具體尺寸如表 表 梁型再分布器尺寸 塔徑（ mm） 盤外徑（ mm） 螺栓圓直徑（ mm） 分塊數(shù) 升氣管數(shù) 液體負荷范圍（ m3/h） 4000 2962 2835 28 9 20～ 820 填料支承板 填料壓緊裝置分為填料壓板和床層限制板兩大類。本次設計采用的是 床層限制板。因 24 為床層限制板適用于金屬，塑料等制成的不易破碎的散裝填料。限制板通常由螺栓（或支耳）固定于塔壁。要求：限制板外徑比塔徑小 25mm，用塑料制品。 采用梁型氣體噴射式支承板，具體尺寸如表 表 梁型氣體噴射式支承板尺寸 塔徑（ mm） 板外徑（ mm） 梁的條數(shù) 承載能力（ Pa） 近似重量（ N） 4000 2962 7 23520 3050 支承板采用塑料材料，板厚 6mm，最大液體負荷 200m3/m2h ，最大跨度 1600mm 封頭 容器封頭是化工容器殼體的主要組成部分，容器 封頭又稱端蓋。本次設計采用的是凸形封頭的橢圓形封頭。 選用橢圓型封頭，具體尺寸如表 表 橢圓型封頭尺寸 橢圓型封頭內(nèi)徑（ mm） 曲面高度 (mm) 直邊高度(mm) 內(nèi)表面積（ m2） 容積（ m3） 4000 1040 50 裙座 mmDi 800? 時裙座人孔寬度 B=500mm 裙座選用 Q235A,厚度取 16mm，高度取 3000mm。 圓形檢查孔選取裙座直徑為 4000mm的數(shù)據(jù)如下： 裙座直徑（ mm） 數(shù)量 直徑 D(mm) M 中心高 H(mm) 700? 1 250 150 —— 800900 1 450 200 900 10002800 2 450 250 900 30004600 2 500 250 950 4600 2 600 250 1000 裙座直徑為 4000mm時地腳螺栓最少取 24 個最多取 36 個 25 塔上部空間高度， 可取為 。液體再分布器空間高度約為 ，塔底液相停留時間按三分鐘考慮，則塔釜液所占空間高度為 221 1 1 4 9 233 3 6 0= = 14 .044vhmD??? π π 考慮到氣相接管所占空間高度，氣體擴散空間，支撐板厚度，底部空間高度可取 ，所以塔附屬高度可以 ++=，裙座取 3m。 塔的總高： H=10400+20xx+7600=20xx0mm 人孔，手孔 查詢國標 HG/T 2151520xx 后選擇 φ600的常壓全平面 FF 人孔。 墊片使用石棉橡膠墊片，密封面用全平面 密封。 緊固件用六角螺栓。 常壓全平面 FF手孔選用標準尺寸 DN250 26 第五