【導(dǎo)讀】年產(chǎn)20萬噸水溶液全循環(huán)法制尿素中壓系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　

【正文】 回流氨移走 總 計(jì) 總 計(jì) 21 第 5章 填料吸收塔的設(shè)計(jì) 塔徑的計(jì)算 （ 1）氣相負(fù)荷 取氣相進(jìn)出口負(fù)荷平均值 hKg / 94 5 225) 98 96 6( ???? 各組分臨界壓力及臨界溫度值見表 表 各組分理解壓力及臨界溫度值 組 分 NH3 CO2 O2 N2 混合氣體 臨界溫度 cT ℃ 臨界壓力 PC Mpa 對(duì)比壓力 對(duì)比溫度 ?? ? ? 5010021273Tr ????? (51) 由氣體的通用壓縮系數(shù)圖查出 Z=[12] ? ? 75273082 R TV ?????? (52) 故氣相負(fù)荷 25=VS= =（ 2）氣相密度 s? = =3 （ 3）液相量 取進(jìn)出口溶液量的平均值 hKg / 70 6 225) 07 09 3( ???? （ 4）液相密度 溶液中含氨量按進(jìn)出口的平均值計(jì) hKg / 5 2 1 625)( ????? 22 （ 5）溶液氨的濃度 % ? ， 50℃ 時(shí) 93%氨水密度為 600Kg/m3 （ 6）液相負(fù)荷 液相流量 247。600=液相負(fù)荷 LS=247。3600=（ 7）最大允許空塔速度 [13] V VLCW ????最大 (53) 式中： L? ， V? —分別為氣體和液體密度， Kg/m3 ； C—負(fù)荷系數(shù) 為求 C 值，先求動(dòng)能參數(shù) 21??????????????VLVL ?? 及分離空間 ? ?LT hH ? 式中： L—液相流量， ； V—?dú)庀嗔髁浚?， L? —液相密度， 600Kg/m3； V? —?dú)庀嗝芏龋?HT—塔板間距， 450mm，即 hL—板上液層高度，取 70mm，即 動(dòng)能參數(shù) [13] 2121??????????????????????????????VLVL ?? (54) 分離空間為 ? ? LT ???? 由史密斯關(guān)聯(lián)圖查出，此時(shí) C=。塔內(nèi)液體按液氨考慮， 50℃ 時(shí)其表面張力為。負(fù)荷系數(shù) C 是對(duì)液體表面張力為 ，當(dāng)表面張力為其他 σ值時(shí)，應(yīng)對(duì) C 值按下式進(jìn)行校正： CC ?????? ??? 負(fù)荷 系數(shù)的校正 0 7 4 0 1 4 0 7 0 1 4 CC ???????????????? 23 （ 8）最大允許空塔速度 [14] s/m0 . 5 1 91 2 . 0 51 2 . 0 56000 . 0 7 4 1CWVVL ??? ???最大 (9) 適宜空塔速度 取最大允許空塔速度的 85% WK= 最大 ==(10) 塔徑 [14] ???D m 按設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)選擇塔徑 D=2 m (11) 泛點(diǎn)率校核 smu /3 6 8 ??? % ??Fuu 在允許范圍內(nèi) (12) 填料規(guī)格的校核 840502 0 0 0 ???dD 符合要求 (13)液體噴淋密度校核 取最小潤(rùn)濕速率 （ LW） min=查表得 at=Umin= ( lW)min. at=? =U= 1 3 6 8 0 0 7 0 6 27 8 2 ?????DL h 經(jīng)以上校核填料塔直徑適用 D=20xxmm合理 填料層高度的計(jì)算 基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的計(jì)算 （ 1）查得 CO2 在該條件下 KPaE ?? 24 則相平衡常數(shù)和 溶解度系數(shù)為 [15] ??? PEm (55) 182870001000 ?????? sEmH ? (56) （ 2）物料衡算 進(jìn)塔氣相摩爾比為 Y1= ? 出塔 氣相摩爾比為 Y2=? () = 進(jìn)塔惰性氣體流量為 ? ? hk mo lV /3 7 0 2 1 2 421 ???? 該吸收過程屬低濃度吸收，平衡關(guān)系為直線，最小液氣比可按下式計(jì)算，即 [15] 12m in 12/YYLV Y m X??? ??? ??? (57) 對(duì)于純?nèi)軇┪者^程，進(jìn)塔液相組成為 2m i n00 . 0 0 3 4 5 0 . 0 0 0 1 7 2 51 5 4 . 90 . 0 0 3 4 51 6 3 . 0 7XLV??? ?????? 由題意知，操作液氣比為 m in1 2 1 211 .5 1 .5 1 5 4 .9 2 3 2 .3 83 0 2 0 .3 7 5 2 3 2 .3 8 7 0 1 7 7 1 .7 4 /( ) ( )3 0 2 0 .3 7 5 ( 0 .0 0 3 4 5 0 .0 0 0 1 7 2 4 )0 .0 0 0 0 1 4 17 0 1 7 7 1 .7 4LLVVL k m o l hV Y Y L X XX??? ? ?????? ? ?? ? ???? Y1= ? Y1*=mX1=? = Y2=? () = Y2*=mX2=0 氣相傳質(zhì)單元 數(shù)的計(jì)算 [16] 脫吸因子數(shù)為 25 S= ??LmV (58) 氣相傳質(zhì)單元數(shù)為 NOG=S?11㏑ ? ?SYY YYS ???? *22*21)1( (59) = 1? ㏑ ? ? 0 0 1 7 2 00 0 3 4 )( ???? 氣相傳質(zhì)單元高度的計(jì)算 [17] 氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計(jì)算 ???????????????????????????????????????????? 2 x p1tLLLLtLLtLLctw UgUU ???? ??????? (510) 查表得 c? =33dyn/cm =427680kg/() 液體質(zhì)量通量為 UL= 2/( mkg?? h) xp182 ????????? ???????????????? ???????????tw?? 氣膜吸收系數(shù)由下式計(jì)算 KG= ?????????????????????? RTDDU VtVVVV?? ??? 3/tV2 3 (511) 氣體質(zhì)量通量為 UV= ? =() 氣體粘度 ? ?hmkgsp aV ????? ? / 5? CO2 在空氣擴(kuò)散系數(shù) DV= KG= 2 9 )2 7 350(3 1 5 6 1 45 6 0 6 6 1 4 5 7 4 92 3 3/ ????????? ?? ??????? ??????? ? 液膜吸收系數(shù) KL= 3/12/13/ ???????????????????????? ? LgDU LLLLLWL ??? ??? (512) 26 3/182/193/2600 ???????? ???????? ???????? ???? = 查表得 ?= ?wGG akak ? 1 = )(8 2 1 45 6 9 k p ahmk m o l ?????? ?wLL akak ? h/, ????? %50% ??Fuu (513) aHkakaKLGG39。139。11?? (514) )/( 6 50 0 1 9 3 10 7 1 1 3 K P ahmk m o l ?????? maPK VH GOG 8 7 6 3 7 0 2 0 ??????? (515) 由 mNHZ OGOG 7 ????? 設(shè)計(jì)填料層高度 7 米 對(duì)于階梯環(huán)填料 15~8?dh mh 6max? 取 8?dh 則 mh 1620xx8 ??? 計(jì)算填料層高度為 7 米，故需兩分段，每段 米。 填料層壓降的計(jì)算 采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降壓降 [18] 橫坐標(biāo) 0 7 7 4 6 0 9 4 5 2 7 0 6 2 ???????????????? LVVLWW ?? 查散裝填料壓降填料因子平均值得 189 ?? mp? 27 縱坐標(biāo) 600 ,9 ?????????????????? LLVpgu ????? 查埃克特通用 關(guān)聯(lián)圖得 mPaZP / 1 7/ ?? 填料層壓降 PaP 0 1 7 ???? 塔體厚度的計(jì)算 （ 1）選材 通過操作條件，該容器屬中壓低溫范疇，選 16MnR材料。 （ 2）確定參數(shù) M PaPc 9 3 6 ??? mDi 20xx? ? ? MPat 170?? ? ? 。取無損檢測(cè)雙面焊對(duì)接接頭， mmC ,% 2 ??? （ 3）厚度的計(jì)算 ? ? ???? ???? ctc PDiP ??? 設(shè)計(jì)厚度 mmCd ????? ?? 根據(jù) ?d? 查得 mmC ? 名義厚度 圓整量??? 1Cdn ?? 圓整后取 mmn 14?? mmCmmn %6 1 ???? 故最后取復(fù)驗(yàn) ? 該塔體可用 14mm厚的 16MnR鋼板制作。 （ 4）叫核水壓試驗(yàn)強(qiáng)度 [13] ? ?se eTt Dip ??? ?? ??? （ 516） 28 式中， ? ????? tM P app T ℃ ， ? ?? ? ?M P app ct 。1/ ????? mmCne ????? ?? MPas 345?? （查表得） ? ? M P aT ?? ???? M P as 1 03 4 ?????? 可見 sT ??? ? 所以水壓試驗(yàn)強(qiáng)度足夠。 輔助設(shè)備的選型 液體分布裝置 [20] 采用溢流槽式布液器，具體尺寸如下表 ： 表 溢流分布器尺寸 塔徑 (mm) 噴淋槽 分配槽 液體負(fù)荷范圍 外徑（ mm） 數(shù)量 中心距（ mm） 數(shù)量 中心距 (mm) （ m3/h） 20xx D25 4 375 2 1350 30～ 600 液體再分布器 [21] 采用梁型再分布器，具體尺寸如下： 表 梁型再分布器尺寸 塔徑（ mm） 盤外徑（ mm） 螺栓圓直（ mm） 分塊數(shù) 升氣管數(shù) 液體負(fù)荷范圍（ m3/h） 20xx 2962 2835 28 9 20～ 820 填料支承板 采用梁型氣體噴射式支承板，具體尺寸如下： 表 梁型氣體噴射式支承板尺寸