【正文】 b． 計算各分點截面處氣、液兩相。a． 計算各分點截面處氣、液兩相的摩爾流率。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。s)]（kmol/h）。塔頂組成：xa2 = ，ya2 = 。s)]。a求出操作線方程。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?，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)。（3）計算填料層高度 根據(jù)相關(guān)已知條件選用相應填料層高度計算式，不同填料層高度計算式，其計算方法略有差異。h)]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。a = 700 = [m3/（m2h）。a （11）式中 L適宜 —— 適宜的噴淋密度，m3/（m2h）考慮。（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)。（kg）氣體負荷m 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kg吸收流程示意如圖7所示。 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，應嚴格控制吸收劑（水）的量。本設(shè)計中。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。見表5，甲醛－。K），溫度t℃：（400+） = 24 + 40040 得到 t = （℃）（℃）。K），溫度40℃。K），溫度為24℃。K) 。混合液質(zhì)量濃度：(mol 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 = ，℃，對應入塔液相平衡濃度依相平衡關(guān)系為： = *— 得到 x* = 于是有：。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。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)。 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。 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。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。=(kg/m3)△Pi = λldiu2ρ2==(Pa)△Pr =3u2ρ2=3=(Pa)△Pt =(+)3=(Pa)（1）阻火器。③計算管層壓力降。值求所需傳熱面積為：A。K〕Ko=+25+2520 =〔W/(m2K〕。K〕； =（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/(m2h（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〕ui=13345/3600π931/4=(m/s)雷諾系數(shù)Re=d?u?pμ=103=4482普蘭特系數(shù)：=cpm2μλ= =則有：a1== =〔W/(m2管內(nèi)氣體平均相對分子質(zhì)量M=（g/mol）μm=(cP)； λm=〔W/(m由N=3a(a+1)+1，計算出17個正六邊形設(shè)計可排管數(shù)則為931根。K〕A0=QK??tm=10560 = （m2）V=103 =13345（m3/h）選用25mm，取管內(nèi)流速為u=13（m/s）,則管數(shù)為：ns=13345/3600π413 =908（根）去換熱管的外徑計算換熱面積，則所需換熱管長度為：L=908 =(m)傳熱管排列采用正三角形排列，管子排列的面積是一個正六邊形，排在正六邊形內(nèi)的管數(shù)為N=3a(a+1)+1,其中，N為排列的管子數(shù)目，a為正六邊形的個數(shù)。①計算管數(shù)及管長。③計算管程壓力降：△pt=（△pi+△pr）NSNP式中，NS 殼程數(shù)； NP 為一殼程的管程數(shù)，本設(shè)計中均為1.由Blasius公式計算摩擦因子 =、=、=，得：△pi =λld1μ2ρ2= =（Pa）△pr = 3μ2ρ2=3=（Pa）所以有，△pt =+=（Pa）（3）反應器水冷段。按下式求得：1K0=1α2+bλ鋼d2dm+1α2d2d1=11000++11112520所以有K0=〔W/m2K〕,不銹鋼的導熱系數(shù)取17 W/（m =〔kJ/(kmol λm= [W/（m②傳熱系數(shù)K的校核。采用正三角形排列，當管子數(shù)超過127根，即正六邊形的個數(shù)大于6時，最外層六邊形和殼體間弓形部分空間較大，也應配置傳熱管。K）設(shè)計選用 25mm。①計算管數(shù)及管長。K〕 T=673(K)時，cpm2=〔kJ/(kmol T=673(K)時，= W/（mT=673(K)時，= W/（mK）；混合氣體中i氣體的導熱系數(shù)，W/（mT=673(K)時，=。K)CH3OHO2N2HCHOH2CO2COH2OHCOOHCH4注：①表21中的數(shù)據(jù)來自于《化學化工物性數(shù)據(jù)手冊》，劉光啟主編，化學工業(yè)出版社2002.（1）混合氣體的性質(zhì)①混合氣體的粘度：式中，混合氣體粘度，cP。K)純組分（cP）純組分W/(mdP催化劑顆粒直徑，m，現(xiàn)有催化劑顆粒直徑取3mm； 催化劑孔隙率，當dP=3mm時，；氣體粘度，cPg重力加速度，h催化劑床層總高度，m代入數(shù)據(jù)計算得：?=[+]所以有△p=8775（Pa） 表 主要物料的物性數(shù)據(jù)組分摩爾分數(shù)yi,%急冷段（160640℃），平均溫度400℃下水冷段（90160℃），平均溫度125℃下純組分（cP）純組分W/(m則有，VR =（D2H）/4=()/4=(m3)103kPa,反應溫度為640℃，由物料衡算結(jié)果有：氣體體積：V=(nRT)/p=26214(m3/h)流速u=H/to=120000(m/s)密度=m/VR=(kg/m3)質(zhì)量流量G=（kg/s）表 氧化氣進料三元氣體組成物料名稱質(zhì)量流量，kg/h摩爾流率，kmol/h摩爾分數(shù)yi,%組分黏度，cPCH3OH2832H2O1888O21064N2合計100——壓力降計算公式：μm=i===32+18+32+32+18+32+28=?ph=GρGgdp?1???[1501?μmdP+]式中，△p氣體通過床層的壓力降，Pa； G質(zhì)量流速，kg/s。選擇的支座型號為B3JB116581,主要性能參數(shù)為：支座的允許負荷：3t支座的支承面積：支承面上單位壓力： 氧化工段根據(jù)物料衡算得到反應器進出氣體的數(shù)量，用空間速度或接觸時間數(shù)據(jù)來計算催化劑的用量。最常用的有：懸掛式支座，支承式支座和鞍式支座。④設(shè)備支座?？紤]到生產(chǎn)工藝上的要求，制造，運輸，安裝，檢修時的需要，化工設(shè)備和管道零部件間?？墒褂每刹鹦兜姆ㄌm連接。取腐蝕裕量C=2（mm），則， =min+C=+2=（mm）取整容器的厚度為8mm。此外，厚度太薄時，可能導致剛度不夠，容易變形，滿足不了吊裝與運輸?shù)囊?，因此設(shè)計時需考慮最小厚度加上腐蝕裕量，以滿足上述要求。綜上所述，蒸發(fā)器殼體及內(nèi)部用料選用不銹鋼，型號為16MnR；夾套選用鋼制作，型號為A3F。溫度在46℃左右，選用碳鋼很合適。由于內(nèi)部壓力小于外界壓力，按《特種設(shè)備安全監(jiān)測條例》（國務院令373號文），該容器屬二類容器。本設(shè)計采用礦渣棉作為保溫材料，厚度為70mm。⑥保溫層。它的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單，制造和安裝較方便，且不容易造成漏液。⑤氣體分布裝置。熱水出口管安裝在容器上部：DN50mm。連接溫度計，壓力表，液位計的接管直徑很小，可以直接利用螺紋管焊接在管壁上，其余接管尺寸如下：甲醇入料管 DN50mm空氣入口管 DN250mm除沫器入口管徑 DN600mm原料氣入口管 DN200mm人孔 DN500mm④夾套。③接管。該除沫器有幾層小蛛絲網(wǎng)構(gòu)成，蒸氣通過時接觸機會較多，除沫效果較好。②除沫器的選型和尺寸的確定。需要增加加熱排管面積S2==（m2）(2)蒸發(fā)器結(jié)構(gòu)設(shè)計①分離室高度。選擇橢圓形封頭，圓筒的高度與直徑之比為1：，封頭和圓筒的2/3表面積為傳熱面。（1）104kJ，則傳熱面積A=（m2），需70℃。綜合考慮選用空氣鼓泡（底部）的套管立式圓筒蒸發(fā)器，罐中設(shè)置加熱排管。 蒸發(fā)器設(shè)計蒸發(fā)器選型應考慮料液的性質(zhì)，因此應考慮標準式蒸發(fā)器，其特點是制造價格低廉，停留時間長，濃縮液濃度恒定，濃縮比高，設(shè)備處理量大等。風機出口處靜壓等于4998500+1600=6098（mmH2O）風機出口處全壓等于4998+1600=6598（mmH2O）風機入口前的全壓為零，故所需的風機全壓pt=6598(mmH2O)此全壓校正為“標準狀態(tài)”下的數(shù)值：