【導(dǎo)讀】本設(shè)計是年產(chǎn)6萬噸合成氨脫硫工段的工藝設(shè)計。著重詳細介紹了脫硫工段的工藝流程、工藝條件、生產(chǎn)流程、技術(shù)指。標(biāo)、熱量衡算及物料衡算以及設(shè)備計算和選型等內(nèi)容。著重介紹化工設(shè)計的基本原理、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、技巧和經(jīng)驗。本書內(nèi)容是根據(jù)湖北省襄。工廠實際生產(chǎn)為準(zhǔn)。編寫本設(shè)計總的指導(dǎo)思想是：理論聯(lián)系實際、簡明易懂、經(jīng)濟實用。

　　

【正文】 60)2= KJ/(kmolK) CO2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmolK) N2: CP=+103(+60)106(+60)2= KJ/(kmolK) O2: CP=+103(+60)106(+60)2=(kmolK) 平均比熱容 Cpm=ΣYiCpi 式中 Yi——各氣體的體積分?jǐn)?shù) Cpi——各氣體的比熱容 故 半水煤氣在 60 攝氏度的比熱容 C60 P =(kmolK) 同理： 半水煤氣在 45 攝氏度的比熱容 C45 P =(kmolK) 半水煤氣在 41 攝氏度的比熱容 C41 P =(kmolK) ④ 脫硫液的比熱容 CP， J/(g℃ ) CP=+ 脫硫液的進口溫度為 41℃ ，則進口時的比熱容 Cp1=+41=(g℃ )= KJ/(kg℃ ) 脫硫液的出口溫度 約 為 41℃ ,則出口時的比熱容 Cp2≈ Cp1 2 洗滌 塔熱量衡算 24 ① 洗滌 塔熱負荷 Q1， KJ/h Q1=G0(C60 P t1－ C45 P t2) 式中 G0——入 洗滌 塔半水煤氣 量 Q1=（ 60－ 40） =106KJ ② 冷卻水消耗量 W3， m3/h W3=Q1/（ CH2OΔt） 式中 Δt——冷卻水溫升，取 Δt=5℃ , CH2O=(Kg℃ ), ρ=1000Kg/m3 W3=106/（ 10005） =3 硫泡沫槽熱量衡算 ① 硫泡沫槽熱負荷 ， KJ Q2=VFρFCF（ t3－ t4） 式中 VF——硫泡沫體積， m3， VF=G6= ρF——硫泡沫密度， kg/m3, ρF =1100kg/m3 CF——硫泡沫比熱容， KJ/（ kg℃ ） , CF= KJ/（ kg℃ ） t3——槽中硫泡沫 末 溫， ℃ ， t3=℃ t4——槽中硫泡沫 初 溫， ℃ ， t4=41℃ Q2=1100（ － 41） =105KJ ② 蒸汽消耗量 W4， kg/h W4=Q2/r1 式中 r1——130℃ 蒸汽的 液 化熱， KJ/kg， r1=W4=Q2/r1=105/= 4 熔硫釜熱量衡算 ① 熔硫釜熱負荷 Q3， KJ/釜 Q3=G8CSρS(t5－ t6)++4λF6(t5－ t6) 式中 G8——每一釜硫膏量， m3/釜，設(shè)全容積為 3m3，熔硫釜裝填系數(shù)為 75%，則G8=3= CS——硫膏比熱容， KJ/（ kg﹒ ℃ ）， CS=（ kg﹒ ℃ ） ρS——硫膏密度， kg/m3， ρS=1770kg/m3 t5——加熱終溫， ℃ ， t5=150℃ 25 t6——入釜溫度， ℃ ， t6=℃ Ch——硫膏的熔融熱， KJ/kg， Ch= KJ/kg λ——熔硫釜向周圍空間的散熱系數(shù)， KJ/（ m2h℃ )， λ= KJ/（ m2h℃ ） F6——熔硫釜表面積， m2， F6=10m2 4——熔 一 釜所需時間， h ——硫膏中含硫膏 98% G8CSρS(t5－ t6)表示硫膏升溫吸收熱量； 表示硫膏熔融吸收熱量；4λF6(t5－ t6)表示向環(huán)境散熱量。 Q3=1770(150－ )+1770+410(150－ ) =② 蒸汽消耗量， W5， KJ/釜 W5=Q3/r2 式中 r2——130℃ 蒸汽的 液 化熱， KJ/kg， r2=W5=表 熱量衡算表 ： 收入 KJ/kg 支出 KJ/kg 洗 滌 塔 (/h) 半水煤氣帶入的熱量G0C60 P t1 106 半水煤氣帶出的熱量 106 冷卻水吸收的熱量 106 總 和 106 總和 106 硫泡沫槽 (/h) 脫硫液帶入的熱量 105 脫硫液帶出的熱量 105 蒸汽冷凝放出的熱量 105 總 和 105 總和 105 熔硫釜/（釜） 硫膏帶入的熱量 105 硫膏帶出的熱量 106 蒸汽冷凝放出的熱量 105 環(huán)境吸收的熱量 105 總和 106 總和 106 26 5. 設(shè)備計算及選型 脫硫塔的設(shè)計計算 [1119] 脫硫吸收塔采用填料塔，填料為 ? 76 76 聚丙烯 鮑爾環(huán)，公稱直徑為 76cm，空隙率為 ε=， 比表面積為 α=,采用亂堆的方式。 塔徑計算 （ a）利用泛點速度計算圖求液泛速度 首先根據(jù)液體質(zhì)量流速（ L， Kg/h）、氣體質(zhì)量流速（ G， Kg/h）、氣體密度（ ρg，Kg/m3）、液體密度（ ρL， Kg/m3），用泛點速度計算圖橫座標(biāo)的式子算出數(shù)據(jù)，以此數(shù)據(jù)查出 ―泛點速度計算圖 ‖的縱座標(biāo)上的數(shù)據(jù)，再用縱座標(biāo)上的式子，求解出泛點速度W0（ m/s）。 圖一 圖中 W0——液泛 速度， m/s； L——液體質(zhì)量流速， kg/h； G——氣體質(zhì)量流速， kg/h； ρL——液體密度， kg/m3 27 ρg——氣體密度， kg/m3； α——填料比表面積， m2/m3 ε——填料空隙率， %； μ——液體粘度， mPaS， μ= mPaS g——重力加速度， m/s2 對于本系統(tǒng)： （ L/G） 1/4（ ρg/ρL） 1/8 =[()/()]1/4()1/8= 由圖可讀出對應(yīng)縱坐標(biāo)為 即： W2 0/g(α/ε3)( ρg /ρL ) = 所以 ,W0=[(ε3/α)(ρL/ρg)/ ]1/2=[（ ） （ ）/]1/2=（ b）利用泛點速度 W0，算出操作氣速 W1， m/s 取 空塔氣 速 為 泛 點速度的 45%，則實際空速為 u==.（ c）根據(jù)操作態(tài)的每小時氣體處理量算出塔徑 D， m D = u/ 4Vs ? 式中 ： D——吸收塔直徑， m； VS——氣體的體積流量， m3/s D=[4247。 3600247。 ()]1/2= 圓整后 D 取 填料高度計算 （ a）吸收過程傳質(zhì)系數(shù) KG 計算 KG= 式中 ： KG——傳質(zhì)系數(shù)， Kg /（ m2hatm） ； A——經(jīng)驗數(shù)，取 A=20； W——吸收塔操作氣速， m/s； Na——溶液中 Na2CO3含量 ， g/L； B——吸收過程液氣比 ， L/m3。 KG=20（ 484130/） ﹣ = /（ m2hatm） （ b） 計算 吸收過程平均推動力 ΔPM, atm ΔPM=[（ P1－ P1*）－（ P2－ P2*） ] / ln[（ P1－ P1*） /（ P2－ P2*） ] 式中： P1——吸收塔入口氣相 H2S 分壓， atm； 28 P2——吸收塔出口氣相 H2S 分壓， atm； P1 =（ ） /（ ） =104 atm P2 =（ ） /（ ） =106 atm P1*， P2*——吸收塔入、出口 H2S 分壓， atm，溶 液中 H2S 含量很低，可以忽略， P1* = P2* =0。 ΔPM =（ 104 － 106 ） / ln[（ 104） /（ 106） ] = 105 atm （ c） 計算 傳質(zhì)面積 FP， m2 FP= G1 /（ KGΔPM） 式中： G1—— H2S 脫除量， Kg/h； KG——傳質(zhì)系數(shù)， Kg /（ m2hatm） 。 ΔPM——吸收過程平均推動力， atm。 FP= （ 105） = （ d） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出填料高度 HP= FP / (a ) 式中 a——填料比表面面積 HP= / ()= 取 HP=17m 填料分兩段， 上 段 8㎝下段 9㎝ . 噴射再生槽 的 計算 槽體計算 （ a）再生槽直徑計算 再生槽直徑計算可用下式計算： D1=（ GA / ） 1/2 式 中 : Ai——吹風(fēng)強度， m3/（ hm2），取 Ai =70 m3/（ hm2）； D1——槽體直徑， m； GA——空氣量， m3/h。 而空氣量用下式計算： 29 GA=LTC i 式中 : Ci——噴射器抽吸系數(shù)， m3/ m3； Ci= m3/ m3 LT——溶液循環(huán)量， m3/h。 GA==1162 m3/h D1=（ 1162/ 70） 1/2= （ b）計算 再生槽擴大部分直徑 D2， m D2=+D1 D2=+= （ c） 計算 再生槽高度 HT， m HT= H1 + H2 + H3 H1 ——再生槽有效高度， m； H2 ——噴射器出口到槽底距離，取 H2 =。 H3 ——擴大部分高度 ， 取 H3=。 再生槽有效高度 H1下式計算 : H1 =(LTτ)/（ 60） 式中 : τ——溶液在再生槽內(nèi)停留時間， min，一般取 τ=13min； LT——溶液循環(huán)量， m3 / h； D1——槽體直徑， m —— ? /4 再生槽有效高度 H1 =(13)/（ 60） = 再生槽高度 HT= + += 噴射器計算 （ a）噴嘴計算 噴嘴個數(shù)（ n）確定： n= LT / Li 式中： Li——每個噴射器溶液量， m3/h， 取 Li =40m3 / h。 LT——溶液循環(huán)量， m3 / h。 n= 30 取 n=13 噴嘴孔徑（ dj） ， m dj=（ Li /3600wj） 1/2 式中 wj——噴嘴處溶液流速， m/s， 取 wj =20 m/s。 dj=（ 40 /360020） 1/2= 溶液入口管直徑 dL， m dL =3dj dL =3==81mm 取 Φ894熱軋無縫鋼管； 噴嘴入口收縮段長度 L5， m L5=( dL dj） / 2tan(α1/2） 式中 α1——噴嘴入口收縮角，通常取 α1=14176。 L5=( – )/ 2tan(14/2） = 噴嘴喉管長度 L0， m 通常噴嘴喉管長度取 L0=3mm。 噴嘴總長度 L， m L=L0+ L5 L=+ = （ b）混合管計算 混合管直徑（ dm）： dm =（ M） 1/2 式中 :M—噴射器形狀系數(shù)，通常取 M= dm =（ ） 1/2= 取 Φ894熱軋無縫鋼 管 混合管長度（ L3）： L3 = 25dm L3 = 25= （ c）吸氣室計算 空氣入口管直徑 da， mm da = [GA /(w2n )]1/2 式中 w2——管內(nèi)空氣流速， m/s，取 =。 31 GA——空氣流量， m3/h； n——噴嘴個數(shù) da = [(1162/(12)]1/2= 取 Φ1084 熱軋無縫鋼 管 吸氣室直徑（ dM）： dM=（ da2） 1/2 式中 da——空氣入口管直徑， mm dM=（ 1002） 1/2=176