【導(dǎo)讀】年產(chǎn)10萬(wàn)噸甲醇原料氣脫硫工藝設(shè)計(jì)

　　

【正文】 2 3vQDmU? ?? ? ?? 圓整得 ， D? 校核： 2800 56 850Dd ? ? ? 故所選取填料適宜。 取 3m in( ) 0 .0 8 /( . )WL m m h? 最小噴淋密度 [21]： 32m in m in( ) 0 .0 8 1 1 4 9 .1 2 /( . )WU L m m h?? ? ? ? 操作噴淋密度 ： 3222800 1 2 9 . 9 9 /( . )0 . 7 8 5 0 . 7 8 5 2 . 8vlqU m m hD? ? ?? UUmin 符合生產(chǎn)要求。 此時(shí)實(shí)際操作空塔氣速為 [21]：2240000 1 . 8 0 5 /3 6 0 0 0 . 7 8 5 3 6 0 0 2 . 8vQu m sD?? ? ??? 17 泛點(diǎn)率為 ??% 經(jīng)校核 D= 符合要求。 式中 fu 泛點(diǎn)氣速 , /ms, α－ 填料比表面積， m2/m3； ε－ 填料孔隙率， m3/ m3； ρv－ 氣體密度， Kg/m3； ρL－ 液體密度， Kg/m3； ，查相關(guān)數(shù)據(jù)表得 A=， K=[18] ɡ － 重力加速度， m/s2， ɡ = m/s2 D － 吸收塔直徑， m ； 填料層高度計(jì)算 計(jì)算說(shuō)明：用 ADA 溶液吸收水煤氣中的 H2S，屬于化學(xué)吸收，對(duì)于化學(xué)吸收過(guò)程目前還沒(méi)有可靠的計(jì)算方法，設(shè)計(jì)時(shí)往往依靠實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)公式。 計(jì)算思路： ① 先根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算出吸收過(guò)程的傳質(zhì)系數(shù) KG[23]即每平方米的填料在單位壓力差下每小時(shí)吸收的 H2S 量。 ② 計(jì)算吸收過(guò)程的平均推動(dòng)力，采用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力 ΔPm。 ③ 計(jì)算所需的傳質(zhì)面積 ?。 ④ 計(jì)算填料層高度 h。 具體步 驟如下： ① 吸收過(guò)程傳質(zhì)系數(shù) KG的計(jì)算 1 . 3 0 . 1 0 . 0 1G NaK Au C B?? （ 37） 1 .3 0 .1 0 .0 121 0 2 .0 2 3 5 2 02 8 .4 8 9 /kg m h atm?? ? ? ?? ? ? 式中 KG － 傳質(zhì)系數(shù)， kg/m2hMPa ； A － 經(jīng)驗(yàn)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(guò)程液氣比， /ml mvB q q? ② 吸收過(guò)程平均推動(dòng)力 ΔPm（采用對(duì)數(shù)平均推動(dòng)力） 11 n 0. 13 9 0. 16 % 0. 00 22 4iP P atm? ? ? ? ? 18 6225n 0 . 1 3 8 6 8 0 . 0 0 3 % 4 . 1 6 0 4 1 04 . 1 6 0 4 1 0oP P M p aa tm ??? ? ? ? ? ??? 1 1 2 21 1 2 2( P P * ) ( P P * )Pm =l n[ ( P P * ) / ( P P * ) ]? （ 38） 4 224 004 160 4l n 224 004 160 4= 10 at m????（ ） 式中 P1－ 吸收塔入口氣相 H2S 分壓 atm； n1－ 吸收塔入口氣相的 H2S 體積分?jǐn)?shù)； n1－ 吸收塔出口氣相的 H2S 體積分?jǐn)?shù)； P2－ 吸收塔出口氣相 H2S 分壓 atm； Pi－ 吸收塔入口壓力 Mpa； Po－ 吸收塔出口壓力 Mpa； P1*， P2*－ 吸收塔入，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 ③ 所需傳質(zhì)面積的計(jì)算 1GGK Pm?? ? （ 39） 4280= 10= m??? ④ 填料層高度的計(jì)算 225 0 8 7 . 1 4 7 . 2 50 . 7 8 5 0 . 7 8 5 2 . 8 1 1 4Z D ??? ? ???m 取填料層高度 :Z=8 m 對(duì)于階梯環(huán)填料，m a x8 ~ 15 , 6Z h mmD ?? 所以把填料分兩段，每一段各為 4m 壓降的計(jì)算 采用 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算填料層壓降 [21] 橫坐標(biāo)為 q GLmlmv ???????? 19 0 .58 0 0 1 0 5 0 1 .0 54 0 0 0 0 1 .0 5 1 0 5 0? ??????? ?? 20 ?? ? 縱坐標(biāo)為 2 LLu g ??? ???????? （ 310） 2 0 . 29 9 8 1 . 0 52 . 0 2 3 8 9 0 . 81 0 5 0 1 0 5 09 . 8 1??? ? ? ?????? ? ? －填料因子， m1 ? － 液體密度校正系數(shù)， ? =?水 /?液 查圖得 / 40 /aP Z P m?? 填料層壓降為 4 0 8 3 2 0app? ? ? ? 填料個(gè)數(shù)及持液量的計(jì)算 塔截面積 [22]： 塔截面積 A=== 式中 A －塔截面積， m2 D － 塔徑， m ； 填料個(gè)數(shù) N =αd3 = （ ） 3= 6160 個(gè) /m3 式中 N － 單位體積內(nèi)填料的個(gè)數(shù)，個(gè) /m3 ； d － 填料尺寸， m ； α － 常數(shù)， α = ； 持液量的計(jì)算： Ht = (L/de) = (800/) = 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 ； 20 de － 填料直徑 ,m ； 噴射再生槽的計(jì)算 槽體 再生槽直徑 D1 的計(jì)算 D1 = I =800 150?? = m 圓整： D1 = 5m 式中 D1 — 槽體直徑， m Ai — 吹風(fēng)強(qiáng)度， m3 /(hm2)， Ai = 150 m3 /(hm2) GA — 空氣量， m3/h ， GA =LtCi = 800 = 1920 m3/h Ci — 噴射器抽吸系數(shù)， m3/m2，設(shè) Ci=再生槽擴(kuò)大部分直徑 D2 的計(jì)算 D2 = + D1 = +5 = m 再生槽高度計(jì)算 H1 = DLT? = 8008/5260 = m 圓整： H1 = 6 m 式中 H1 － 再生槽有效高度， m； τ－ 溶液在再生槽內(nèi)的停留時(shí)間， min， τ取 8min； HT = H1 + H2 + H3 = 6 + + = 8 m 式中 HT － 再生槽高度， m； H2 － 噴射器出口到槽底距離， m， H2 取 m H3 － 擴(kuò)大部分高度， m， H3 取 ； 噴射器 ① 噴嘴的計(jì)算 噴嘴個(gè)數(shù)， n個(gè) n = LT/Li = 800/200 =4 個(gè) 取 n = 4 個(gè) 式中 Li — 每個(gè)噴射器溶液量， m3/h，取 Li =200 m3/h ； 21 噴嘴孔徑， di， m di = i = 3600 25?? = m 式中 Wi — 噴射處溶液流速， m/s， Wi = 25 m/s 溶液入口管直徑， di ， m di =3di = 3 = m 噴嘴入口收縮段長(zhǎng)度， L5， mm L5 = 2/2 1?tg dd iL?= （ 14/2） = m 式中 α1 — 噴嘴入口收縮角， α1 = 14176。 噴嘴喉管長(zhǎng)度 L6 ， m L6 = 噴嘴總長(zhǎng)度 L7 ， m L7 = L5 + L6 = + = m ② 混合管的計(jì)算 混合管直徑 dm ， m dm = imd = 20 .7 8 5 8 .5 0 .0 5 3 2??= m 式中 m — 噴射器形狀系數(shù)，取 m = 選 φ1685的管 混合管長(zhǎng)度 L3 ， m L3 = 25dm = 25 = m 圓整： L3 =4 m ③ 吸氣室的計(jì)算 空氣入口管直徑 da ， mm da = AAGWn? = 4? = 221 mm 選 φ245 WA — 管內(nèi)空氣流速， m/s，取 WA = m/s ； 吸氣室直徑 dM ， mm 22 dM = ad = 221? = 389 mm 選 φ4269的管 吸氣室高度 L1 取 L1=350mm 吸氣室收縮長(zhǎng)度 L2 L2 = 2/2 2?tg dd mM? = 389158/2tg（ 30/2） = 式中 α2 — 吸氣室收縮角，取 α2 = 30176。 尾管直徑的計(jì)算 de =eiWL = （ 200/1） = 266 mm 選 φ299? 的管 式中 de — 尾管直徑 ， mm ； We— 尾管中流體速度， m/s，取 We = 1 m/s ； 擴(kuò)張管長(zhǎng)度的計(jì)算 L4 = 2/2 3?tg dd me ?= 266158/ 2tg（ 7/2） = 883 mm 式中 L4— 擴(kuò)張管長(zhǎng)度， mm ； α3— 擴(kuò)張角，取 α3 = 7176。 輔助設(shè)備的選型 液體分布裝置 這里選用盤(pán)式分布器，盤(pán)上開(kāi)有 0 15d mm? 的小孔和直徑小于 15mm 的溢流管，發(fā)布盤(pán)直徑為塔直徑的 ，則 0 .6 0 .6 2 .8 1 .6 8CD D m? ? ? ? 盤(pán)中的液面高度為塔徑的 1/6，則 11 2 .8 0 .4 6 766CH D m? ? ? ? 開(kāi)孔數(shù) [24]：22800 6 9 9 0 9 6 . 20 . 7 8 5 2 0 . 7 8 5 0 . 0 1 5 2 9 . 8 1 0 . 4 6 7ToCLn d g H? ? ?? ? ? ?個(gè) 支撐板的選取 支撐板的開(kāi)孔面積為填料的孔隙率，為 ，這里取 100%塔截面。 封頭 23 選用橢圓型封頭，具體尺寸如下 [20]： 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（ m2） 容積（ m3） 2800 450 50 人孔 人孔工程直徑選定為 450mm， 2 個(gè)。 填料塔高度 填料塔高度： Z0=Z+Z1+Z2+Z3+Z4=8+2+++= 式中 Z—填料層高度， m Z1—塔頂空間， m Z2—塔底空間， m Z3—法蘭曲邊高度， m Z4—填料上部空間， m 壁厚的計(jì)算 塔體壁厚 取計(jì)算壓力為工作壓力 倍 [8] CwPPMpa???? ? ?2 cit cPD P? ??? ? （ 311） 0 .1 5 2 9 2 8 0 02 1 2 5 0 .8 5 0 .1 5 2 92 .0 2mm?? ? ? ?? 選用 235QC? 查表得 125t MP? ? MP? ?? 對(duì)于碳素鋼和低合金鋼，取 min? ≥3mm 故 ? 只能取 3mm. 24 腐蝕速率 /a mm y? 工作年限為 20 年 2 2020 4camm???? 2347d cmm??????? 17 0 .6 +7 .6 +nd c??? ? ????圓 整 量圓 整 量圓 整 量 式中 1c 0 .6 m m? 鋼 板 厚 度 負(fù) 偏 差 取 圓整后取 8n