合成氨液氨脫硫工藝規(guī)劃設(shè)計(共45頁).docx

1、合成氨液氨脫硫工藝規(guī)劃設(shè)計磺鑄模冷卻后即成硫錠。由再生槽貧液出口處引出的貧液經(jīng)液位調(diào)節(jié)器、貧液泵送回脫硫塔循環(huán)使用。4.主要工藝指標(biāo)4.1設(shè)計方案的確定吸收塔的工藝設(shè)計方案主要包括吸收劑、吸收流程、解吸方法、設(shè)備類型和操作參數(shù)的選擇等內(nèi)容。對于吸收操作，選擇適宜的吸收劑，具有十分重要的意義。吸收劑的好壞對吸收操作的經(jīng)濟(jì)性有著十分重要的影響。一般情況下，選擇吸收劑要著重考慮如下問題：1）對溶質(zhì)的溶解度大；2）對溶質(zhì)有較高的選擇性；3）不易揮發(fā)；4）再生性能好；4.2物料衡算氨水液相中和法脫硫為化學(xué)吸收過程，低濃度吸收，近似滿足恒摩爾流假定，即假定在吸收過程中，液相流量L和氣相流量G不變，液相中的

2、氨含量為常量，且吸收過程是等溫的,傳質(zhì)系數(shù)為常量，物料衡算過程如下：4.2.1吸收塔的物料衡算（1）水煤氣進(jìn)（出）塔流量Vo,Nm3/hVo=14X104X3200/（310X24）=60215.05Nm3/h（2）AS脫除量，Gi,kg/hG產(chǎn)60215.05X（4.8-0.1）/1000=283.Olkg/h(3) 溶液循環(huán)量Lt,m3/h右=q/S式中S溶液硫容量，kg/m3,S取(0.24-0.02)=0.22kg(H2S)/m3Lf283.01/0.22=1286.41m3/h(4) 理論所需空氣量氧化lkgH2S所需空氣量V】=l/43X0.5X22.4X1/0.21=1.57Nm

3、3/h理論所需空氣量V2=283.01/1.57=180.26Nm3/(hm3)設(shè)計條件所給吹風(fēng)強(qiáng)度為lOONm3/(m3-h),計算所需最小吹風(fēng)輕度為180.26Nm3/(m3h),故應(yīng)使用兩臺設(shè)備。(5) 理論硫回收量，G2,kg/hG2=60215.05X(4.8-0.1)/1000X32/34=266.36kg/h(6) 理論硫回收率。4)=(4.8-0.1)/4.8X100%=97.9%(7) 硫泡沫生產(chǎn)量，G3,m3/h63=62/So式中So硫泡沫中硫含量，kg/蛆,此處取So=3Okg/m3G3=266.36/30=8.88m7h表2物料衡算表（以小時計）入（出）脫硫塔氣體流量

4、60215.05Nm3再生理論所需空氣量180.26Nm3h2s脫除量283.OlKg硫磺理論產(chǎn)量266.36Kg脫硫液循環(huán)量1286.41m3硫泡沫生成量8.88nP4.2.2各流股的物料衡算在吸收塔內(nèi)，原料氣中的日2$和：02與氨水發(fā)生中和反應(yīng)，被吸收，因此凈化氣中含量相對減少。液相中對苯二酚為氧化再生時催化劑，假定整個過程中含量不變。進(jìn)、出吸收塔的各流股組分、含量如下：表3原料氣氣體h2n2coo2C02CH4H2S體積分?jǐn)?shù)41.8718.9425.920.7010.961.300.31表4凈化氣氣體h2n2coo2C02CMH2S體積分?jǐn)?shù)42.4219.1926.260.7010.14

5、1.310表5貧液組分總氮含量碳化度總H2S含量對苯二酚含量lmol/L0.6320g/m30.25g/L表6富液組分總氮含量碳化度總H2S含量對苯二酚含量lmol/L0.65240g/m30.25g/L4.3熱量衡算(1) 冷卻塔熱負(fù)荷Q,KJ/h(忽略冷卻過程中水汽的焙變)Qi=G0XCpX(t-t2)式中，Go入冷卻塔半水煤氣含量，Kmol/hCp半水煤氣的平均等壓比熱容，KJ/(KmolK)計算結(jié)果Cp=30.44KJ/(KmolK)ti,t2為進(jìn)、出冷卻塔半水煤氣溫度，取ti=80oC,t2=36°CQi=60215.05/22.4X30.4555554X(80-36)=3

6、.6X106KJ/h(2) 冷卻水消耗量，W,Kg/hW=Q/(CPXAt)式中，At冷卻水溫升，°C,此處取t=6°CCp水的比熱容，取Cp=4.178KJ/(KgK)W=3.6X106/(4.178X6)=143.6XIO'Kg/h5.工藝設(shè)計5.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)(1) 液相物性數(shù)據(jù)對低濃度吸收過程，溶液的物性數(shù)據(jù)可近似取純水的物性數(shù)據(jù)。由手冊查得，32°C時溶液的有關(guān)物性數(shù)據(jù)如下：密度為Pl=1034kg/m3黏度為UL=0.6828mPa.s=2.46kg/(m.h)；=993/1034=0.96表面張力為oL=69.94xlO3N/m由手冊查得，1

7、5°C時H2S在水中的擴(kuò)散系數(shù)Do=1.77xl0-9m2/s,黏度財=1.2mPa.s,故可得32C時H2S在水中的擴(kuò)散系數(shù)Dl=DoxT/Toxuo/Ul=1.77x10-9x(32+273.15)/(15+273.15)x(1.2/0.6828)=3.3x109m2/s=1.188xl0-5m2/h液相質(zhì)量流量：Ls=LtxPi=1286.41xl034=1330148kg/h(2) 氣相物性數(shù)據(jù)混合氣體的平均摩爾質(zhì)量為Mv=£yiMi=(28X19%)+(44X11%)+(28X26%)+(2X42%)+(32X0.7%)+(16X1.3%)=18.71kg/kmo

8、l混合氣體的平均密度為Pg=PMv/(TR)=15.13/10.33X101.325X103X18.71/(273.15+36)X8.314J=1.08kg/m3io混合氣體的粘度可近似取為空氣的黏度，查手冊36C空氣的黏度為Pg=0.0186mPa.s=0.06696kg/(m.h)由手冊查得，10.33nimH2O>0°C時H2S在空氣中的擴(kuò)散系Do=O.198xlO4m2/s,故可得32°C時H2S在水中的擴(kuò)散系數(shù)Dg=DoX(T/To)成xPo/P=O.198x10板(36+273.15)/273.15戚x(10.33/15.13)=1.69x10'5

9、m2/s=0.061m2/h氣相質(zhì)量流量：G=V()XT/ToXP()/PXpG=60215.05X(36+273.15)/273.15X10.33/15.13X1.08=50252.6kg/h5.2吸收塔的設(shè)計5.2.1塔徑計算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算泛點(diǎn)氣速，塔底混合氣相質(zhì)量流量為：V=50252.6kg/h,液相質(zhì)量流量Ls=1330148kg/hXf=(Ls/V)X(pg/pl)°5=(1330148/50252.6)X(1.08/1034)°-5=0.8554查塔填料產(chǎn)品及技術(shù)手冊，階梯環(huán)填料氣相流動阻力小，生產(chǎn)能力高，故選用O50X25X15亂堆聚丙烯階梯

10、環(huán)填料。查得泛點(diǎn)填料因子。戶127m，比表面積at=114.2m2/m1/3圖2填料塔液泛、壓力降通用關(guān)聯(lián)圖從上圖查得：Xf=0.8554垂線與散堆填料液泛總線相交可讀出Yf=0.025/V.。橫坐標(biāo)：k壓縱坐標(biāo)："誠2gPl各物理量的意義如下：V、L氣體與液體的質(zhì)量流速kg/h；Ug、Ul氣體與液體的密度kg/m3;。一填料因子m1；泛點(diǎn)氣速0.025x9.81x10340.025x9.81x10342.03/72/s(PWP(；此°V127x0.96x1.08x0.6828°'2由此可得塔徑圓整塔徑，取D=3.8m5.2.2塔徑校核（1）泛點(diǎn)率校核:0

11、.785x3.82，揉XI。=55（在允許的范圍內(nèi)）（2）填料規(guī)格校核:2=Al=76>8d0.05（3）液體噴淋密度校核:取最小潤濕速率為(久孺=°°8冰/，/?查填料手冊得d(=114.2m2/m3U.=(Z).a=0.08X114.2=9.136z?7:1/m2hminrmin/=0.忠6二二=U3.5M經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=3800mm合理。5.2.3填料層高度及分段5.2.3.1傳質(zhì)單元高度的計算氣相總傳質(zhì)單元高度采用修正的恩田關(guān)聯(lián)式計算:/be0.75z0.lru；"JIPl8)(X-=l-exp-1.45%查表得oG=427680k

12、g/h2液體質(zhì)量通量為aL=940896kg/h21286.41x1034ut='0.785X3.82117.3x103/(/./?)a=1-exp-l.45%=0.747427680f'75940896117.3xl03114.2x0.67281X/'(117.3x103)2x114.2、10342x1.27x108)-0.05/(117,3xIQ3)21034x940896x114.2氣膜吸收系數(shù)由下式計算:kr=0.237氣體質(zhì)量通量為Ug基&=4433S3h)k,=0.23733440.7z0(114.2x0.06696J=0.0456左/。7/-h-k

13、Pa)0.066961.08x0.061、1/3z114.2x0.0618.314x(273.15+36)液膜吸收系數(shù)由下式計算:2/3-1/2kL=0.0095pPl0.0095117.3x10(114.2x0.747x2.46l/3NS2.46、-1/2/2.46x1.27x108、1/3(1034x1.188x10或J1034=3.057/7/h由七a小Gtw”,查表得，多=1.45則4*=0.0456x114.2x0.747x1.4511=5.854施Z/代.力.kPa)kLa=峪初4=3.057x114.2x0.747x1.4504=302.6A_1=57.1%>50%UFGa

14、二1+9.5(0.571-0.5)Lx5.854=7.225如7。/("h-kPa)=1+2.6(0.5710.5廣x302.6=305.0力對H2S.氨水體系，溶解度系數(shù)為H=0.0670kmol/(KPam3)KGa=1T-:_+kra(.fVA>Q二+(U2/760)x10L325=5337E/(/3S)7.225*305.050252.6/18.71"aPG5.337x(15.13/10.33)x101.325x0.785x3.82“2"2m5.2.3.2傳質(zhì)單元數(shù)的計算傳質(zhì)單元數(shù)的計算采用對數(shù)平均推動力法，假定全塔操作壓力不變，為15.13mH2O

15、,計算如下：氣相進(jìn)口H2S摩爾分?jǐn)?shù)yi=3.16x10項=3.16x10項=4.8/34711000/22.4氣相進(jìn)口H2S分壓，Pi,Pa1513=X71=wxl01-325x3-16=469/?a氣相出口H2S摩爾分?jǐn)?shù)y2=5.59x10一5_0.1/34匕_1000/22.4氣相出口H2S分壓，P2,Pa513=八"局或325><6.59頃一2=9.7齡在低濃度化學(xué)吸收過程中，經(jīng)試差衡算H2S的相平衡方程可近似采用P(H2S)=HXC(H2S),其中H=14.93KPa/(mol/L)出口富液H2S摩爾濃度，Ci,mol/L，"=7.。59頃一進(jìn)口貧液H2

16、S摩爾濃度，C2,mol/L,端=°質(zhì)82xgg人塔底H2S平衡分壓，Pi*,PaP：=HxC、=14.93x7.059=105.4角塔底H2S平衡分壓，P2PaP；=HxC?=14.93x0.5882=8.780/壓強(qiáng)對數(shù)平均推動力，APm,PaIn469*)5.49.78-8.78In469*)5.49.78-8.78NP=(££*)-(%一P；)=(469-105.4)-(9.78-8.78)=61灑傳質(zhì)單元數(shù)，NogP、_P469-9.78Nz=7.47%P61.55.2.3.3填料層高度的計算及分段理論計算高度，z,mZ=0.2992x7.47=2.23

17、5mUb(Aj填料層設(shè)計高度一般為Z*=(1.2-1.5)Z,因此，取填料層設(shè)計高度Z*=L5ZoZ*=1.57=1.5x2.235=3.36m表7散裝填料分段高度推薦值填料類型拉西環(huán)矩鞍鮑爾環(huán)階梯環(huán)環(huán)矩鞍h/D2.558510815815hmax/m<4<6<6<6<6對于階梯環(huán)填料，耕=815,如6/.a=8取O，則分段高度h=8x3800=30400mm計算得填料層高度為3360mm,故不需分段。5.2.4填料塔壓降的計算采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計算填料層壓降。橫坐標(biāo)為鄭州大學(xué)化工與能源學(xué)院專業(yè)化學(xué)工程與工藝班級姓名張曉丹學(xué)號20110380429題目年產(chǎn)

18、14萬噸合成氨脫硫工藝設(shè)計指導(dǎo)老師萬亞珍職稱思授李亦帆職稱里土系主任侯翠紅職稱教授2015年1月24日。/、0.5=0.8554L(pG11330148(1.08Vps)50252.61,1034)縱坐標(biāo)為（=89）Ido二SIIdo二SIg勺。.2gPL些箜q、器。E5邱0.010.0080.0020.0010.89.81圖2?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖圖中，VZ/分別為氣液相流率,kg/hP，、Pl一一分別為氣液相密度，kg/m3也一液相粘度，mPa.S“一液相密度校正系數(shù)，0水液©實(shí)驗測取的填料因子，對聚丙烯階梯環(huán)，°=143mg重力加速度，m/s2,g=9.81m/s2由（Xf

19、,Yf）可查的對應(yīng)的P/Z=250Pa/m填料層壓降為P=250x3.36=840Pa5.2.5填料支撐板柵板是應(yīng)用比較普遍的一種散堆填料支撐件，它結(jié)構(gòu)簡單，自由截面積大，造價比梁形氣體噴射式填料支撐板低。參照化工設(shè)備設(shè)計手冊(塔設(shè)備)關(guān)于支撐板的選擇，對于塔徑DN>800mm的填料塔，柵板為分塊式，如下：圖3分塊式柵板分塊柵板I和II的寬度L、1均應(yīng)小于等于400mm,柵板條與邊圈、連接板采用焊接,焊后必須保證柵板的平整度。柵板選用Q235-A材質(zhì)。5.3噴射氧化再生槽的計算5.3.1槽體的計算從前面可以看出，需要用兩個噴射氧化再生槽并聯(lián)，故Ga=1286.41/2=643.2m3/h

20、再生槽體直徑Di,m式中，Ai吹風(fēng)強(qiáng)度，m3/(hm2),一般取值為60120m3/(hm2),本設(shè)計取值為A0OOm3/(hm2)；Di槽體直徑，m；Ga空氣量，m3/h;Ga=LxC式中，Li溶液循環(huán)量，mVh,根據(jù)裝置實(shí)際情況而定，本設(shè)計中為1286.41m3/h；G-噴射器抽吸氣液比，mVm一般取值范圍為2.63.3,本設(shè)計取值為2.8；故，】2甌"'2x2.8=460.785x100圓整槽體直徑Di=4.8m5.3.2擴(kuò)大部分直徑取擴(kuò)大部分直徑D2=0.9+Di=0.7+4.8=5.5m5.3.3再生槽高度(1) 再生槽有效高度，Hi,m=0.785xD；x60式中

21、"一溶液在再生槽內(nèi)的停留時間，s,工程上一般取為8lOmin,本設(shè)計取為t=8min,1286.41/2x8=4.Im0.785x4.82x60(2) 噴射器出口至槽底距離，H2,m根據(jù)實(shí)際設(shè)計經(jīng)驗，H2取值為Im;(3) 擴(kuò)大部分高度，H3,m根據(jù)經(jīng)驗，H3取值為3.8m；(4) 再生槽總高度，Ht,mHl=Hi+H2+H3=4.7+l+3.8=9.5m噴射氧化再生槽結(jié)構(gòu)示意圖如下，圖4噴射再生槽1噴液出口；2富液出口；3硫泡沫出口；4放空口5.3.4噴射器計算5.3.4.1噴嘴計算(1) 噴嘴個數(shù)，n個n=Lr/Li式中，Li每個噴射器溶液量，m3/h,設(shè)計取為40m3/h；n=

22、1286.41/2/40=16取n=16個(2) 噴嘴孔徑，di,mL0.785X3600X七40式中，Wi噴嘴處溶液流速，m/s,般情況下wi=1825m/s,此處取Wi=20m/s0.785x3600x20=°'所0.785x3600x20=°'所4=(3) 溶液入口管直徑，dL,mdL=3di=3X0.027=0.080m取4)89X4管(4)噴嘴入口收縮段長度，L5,m式中，a】一噴嘴入口收縮角，取a1=14°迎芬=。皿噴嘴喉管長度，L6,m取L6=3mm噴嘴總長度，L7,mL7=L5+L6=0.033+0.003=0.036in5.3.4

23、.2混合管計算(1) 混合管直徑，dm,mdm=1.13j7x0.785d；式中，m-噴射器形狀系數(shù)，取m=8.5d=.1378.5x0.785x0.0272=0.079取4)89X4管tn(2) 混合管長度，L3,mL3=25dm=25X0.079=1.957m取3.2m5.3.4.3吸氣室計算(1) 空氣入口管直徑，do,mm=18.80/(呼°x)式中，wo管內(nèi)空氣流速，m/s,取wo=3.5m/s；=18.8>/1286.41/2x2.8/(3.5x16)=106.6/珈取6133X6管(2) 吸氣室直徑，dM,mm=J3.1妒=J3.1x2=210取6219X4管(3

24、) 吸氣室高度，Li,m取Li=330mm(4) 吸氣室收縮管長度，L2,mm式中，a2吸氣室收縮角，取a2=30o0.211-0.081cm30=242砌302悟云5.3.4.4尾管直徑計算尾管直徑，dc,mm式中，We尾管中流體速度，m/s,取wc=lm/sde=18.8>/40/1=119砌取4)133X4管5.3.4.5擴(kuò)散管長度計算擴(kuò)散管長度，I”，mmL-VL2-式中，a3擴(kuò)散角，取a3=7°L,=翌上竺=280砌72幻噴射再生器結(jié)構(gòu)示意圖如下,圖5噴射器1噴嘴；2吸氣室；3收縮管；4混合管；5擴(kuò)散管；6一尾管5.4冷卻塔的設(shè)計5.4.1冷卻塔的計算(1) 已知條件

25、：塔處理氣量：Go=6O215.05Nm3/h氣體進(jìn)入溫度：T】=80°C氣體出口溫度：T2=36°C進(jìn)塔水溫度：T3=28C出塔水溫度：T4=34°C(2) 塔徑的計算氣體在工況條件下的體積流量:G=60215.05X(273.15+36)/273.15X1033/(10.33+4.8)=47567m3/h塔徑塔徑=0.785x呼x3600475670.785x2x3600='叫圓整，取3000mm塔高的計算噴淋密度:L=0.785xV=0.785x3=2°*之*/椅山)參照生產(chǎn)廠的實(shí)際運(yùn)行數(shù)據(jù)，如下空塔氣速：w=L35m/s噴淋密度：Lo=1

26、7.6m3/(m2h)對數(shù)平均溫度：tm=16.2°C冷卻塔的容積傳質(zhì)系數(shù)為Ko=25OOKJ/(m3h°C)因噴淋密度變化的修正K值:0.785XD2寸=2.5對數(shù)平均溫度:(80-34)-(30-28)=竹I/80-34、-ln()30-283.6x106塔高計算4x0.785xxM2886x0.785x32x14一似6/77fX/5.4.2冷卻塔校核5.4.2.1設(shè)計的依據(jù)設(shè)計壓力：Pc=0.1474MPa工作溫度：80C塔內(nèi)徑：Di=3000mm塔高:H=12.6m5.4.2.2材料的選用根據(jù)容器的受力及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，參照相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，確定筒體、封頭、加強(qiáng)板等主要受力元件

27、材料選用16MnR,其它非受力件材質(zhì)選用Q235A,法蘭、人孔蓋等受力件選用16MnR鍛件(II)5.4.2.3塔體的設(shè)計(1) 塔體壁厚計算根據(jù)所選材質(zhì)16MnR,g得查得在0°C100°C范圍內(nèi)許用應(yīng)力=170MPa焊縫采用雙面對接焊，局部無損探傷，接頭系數(shù)取”=°850.1X3(X)0計算厚度°2a(p-Pc2x170x0.85-0.1474-'。頑不包括腐蝕裕量的最小壁厚公2D,2x3000匕d>min=6mmm，n10001000由于SBin>6,故計算厚度6=6mm若腐蝕裕度取C2=4mm,鋼材軋制的負(fù)偏差G=0.8mm設(shè)

28、計壁厚A=J+C+C=6+0.8+4=10.8mmnIl考慮到此塔的高徑比較大，風(fēng)載荷較大，故應(yīng)適當(dāng)增加壁厚，取塔體名義厚度6廣15mm塔體有效厚度=(y-C-G=15-0.8-4=10.2mmt.ni5.4.2.4封頭的設(shè)計根據(jù)所選材質(zhì)以及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，選用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，應(yīng)力增強(qiáng)系數(shù)k=l,采用整塊鋼板沖壓而成，焊接接頭系數(shù)0=1封頭厚度:5=言=0.1474x300。=130_2crr0-0.502x170x1-0.5x0.1474為便于焊接，取封頭與塔體等厚，即設(shè)計厚度6=15mm,有效厚度6=10.2mm0查化工設(shè)備設(shè)計基礎(chǔ)容器及封頭標(biāo)準(zhǔn)，根據(jù)以上計算所選標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭的基本參數(shù)如下:表

29、7標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭參數(shù)表公稱直徑曲面高度直邊高度厚度內(nèi)表面積容積質(zhì)量DN/mmhi/mmhz/niiDS/mmF/m2V/m3G/kg3000750401610.13.821280圖6標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭考慮封頭直邊高度，裙座等其它塔附件的高度，取塔高H=1500mm5.4.2.5質(zhì)量載荷塔體質(zhì)量，按假定壁厚及各自高度計算得：%=-(羅一妒)X/xp=-(3.032-32)X12.6X7.85x103=14046kg塔內(nèi)圓筒部分長12.6m每個封頭的容積為3.82廿，封頭的曲面高度及直邊高度分別為750mm和40mm。封頭質(zhì)量-1280Ag液壓試驗時，塔內(nèi)充水質(zhì)量為：/、mw=-x32x12.6+2x3.

30、82x1000=96659奶4>塔設(shè)備的最小質(zhì)量由下式計算：久in=氣I+%2+氣=14046+1280+96659=111985耕考慮到操作平臺、扶梯、塔盤、分布器、人孔、接管、法蘭等附件質(zhì)量，塔體質(zhì)量取m=112000kg5.4.2.6風(fēng)載荷的計算兩相鄰計算截面間的水平壓力為P,=史心卬點(diǎn)'"'式中億一水平風(fēng)力，N%10m處基本基本風(fēng)壓值，查表鄭州取350N/m1一第i段計算長度，mm九一風(fēng)壓高度變化系數(shù)”一體型系數(shù)Q，一塔設(shè)備各計算段的有效直徑，mm心一風(fēng)振系數(shù)查化工設(shè)備基礎(chǔ)，取k,=0.7,lo=8OOmm,L=700mm,由表17-3風(fēng)壓高度變化系數(shù),

31、查得，fo=fi=O.80由式（17-15）計算該塔的自振周期為:7：=90.337/"。七xlO-3VE公D：7；=90.33x15000x=0.24s皿頃。*IO,2.0x104.2.7塔體的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗算2.0x104.2.7塔體的強(qiáng)度及軸向穩(wěn)定性驗算x10.2x30003查表17-4脈動增大系數(shù)，得2.56；由表17-5脈動影響系數(shù)，得"72,*=°-83由表17-6振型系數(shù),得代。=°°4，外=LO風(fēng)振系數(shù)財七T+WW求得，K20=1.10,k21=2.50為簡化計算且偏安全計,取Deo=Dei=350Omm塔體各段風(fēng)力計算如下

32、:0800mm段=0.7x1.10x350x0.80x800x3500x10飛=603.7N8001500mm段1=、電務(wù)用><1。=0.7x2.50x350x0.80x700x3500xlO-6=1200.5將上述結(jié)果代入式M很"+%(4+號)+4+2(4+lM+號)+.Nmm可分別計算出底部（0-0）截面，裙座與塔體連接（1-1）截面的風(fēng)彎矩，計算結(jié)果如T：=E)§+K+§)=603.7X號+1200.5x(800+拳)=1.622xl0（1）圓筒軸向應(yīng)力計算=1200.5x292=0.42x10介質(zhì)壓力引起的軸向應(yīng)力按下式計算:冬四="

33、300。=735陽4x&4x10.2操作時重力引起的軸向應(yīng)力計算得:111985x9.81=143"ixDjX&7tx3000x10.2彎矩引起的軸向應(yīng)力計算得:/=4XL62E06=°0225阪7ixDtxej;rx3000x0.2(2) 圓筒軸向穩(wěn)定性校核計算系數(shù)A：卜。.。94沌=0.094x10.2x2=6.392x107R,300()=1.2x88=105.6"“由圖11-5查得B=88MPa,已知o-f=113MPa,所以b,=KB按下式校核：%+a3=11.43+0.0225=11.45MPa<cr,(3) 圓筒拉應(yīng)力校核對內(nèi)壓

34、情況校核：o-,-cr2+o-3=11.43-7.35+0.0225=4A0MPa而K(pa=1.2x0.85x113=15.3MPa,故5+。3<Kgb'(4) 塔體液壓試驗時的應(yīng)力校核由試驗壓力引起的環(huán)向應(yīng)力，按下式計算(Pt+Pl)+(R+脆a=2命式中，Pt為試驗壓力，按a133PT=1.25RH=1.25X0.1X=0.147MPaTcay113取液柱靜壓力為PL=Q3MPaf代入數(shù)據(jù)，計算得:a=（。147+如（3。+10.2）2X10.2由試驗壓力引起的軸向應(yīng)力，按下式計算:0.147X3000=io8wpQ14Sgi4X10.2由液壓試驗時重力引起的軸向應(yīng)力，按下

35、式計算，這里近似取m2=7nmflX,則:mTf="2°°°*9"=11.43MP。nDtdei3.14X3000X10.2由彎矩引起的軸向應(yīng)力，按下式計算:3.14X30002X10.2瘁=4X（。"0心討+0）=1748Mpg查附表II-1壓力容器零件附表知，16MnR材料的=345MPO.按下式確定:ocr=0.9K%=0.9X1.2X345=372.6MPa取其中較小值。因0.9K%=372.6MP。>KB=105.6MP。,故取Bcr=KB=105.6MP。將以上計算各應(yīng)力代入得,a=65.96MPa<0.9（p

36、as=0.9X0.85X345=264MPa氣一。2+氣=10.81一11.43+17.48=16.86MP。<0.9K<pas=1.2X264=316.8MPaa2+a3=11.43+17.48=28.91MPa<ocr=372.6MP。5.4.2.8裙座的設(shè)計及驗算（1）座體塔底部截面（0-0截面）的應(yīng)力按式下式校核:正常操作時：_2_4-)<min(KBcos2p,KaMPacosPzsbAsbLJS>水壓試驗時：o.3M°,-°-bMe+<min(KBcos2B，0.9Kas)MPaco邱ZsbAsbJ"式中B一錐形筒體

37、的半頂角，圓柱形筒體的B=o°zb一圓柱形或圓錐形座體底部截面的截面系數(shù),zsb=JD?S6es»皿3。詁一座體底部截面的內(nèi)直徑，mmA一圓柱形或圓錐形底部的截面積，Asb=nDis5es,mm2a：-設(shè)計溫度下座體材料的需用應(yīng)力，MPa；M曜一底部截面0-0的最大彎矩，N-mrn；K-載荷組合系數(shù)，取K=1.2式中，m=m$。；zgb=:D%8es=?X30002X10.2=72.06X106mm3Agb=nDig8es=3.14X3000X10.2=98.08X103mm2；=H3MPa；M蠕|m°g=z$bAb0.9Kas=0.9X1.2X345=372.6

38、MPa=11.22MPa<KB=105.6MPa=11.22MPa<KB=105.6MPa1.622X106111985X9.8172.06X106+98.08X103計算出來的結(jié)果進(jìn)行比較72.06X10672.06X10698.08X103y+Mjg=O3X：622X平+。+“竺ox：?%“2】MPq<OAsb裙座上人孔處截面1-1的應(yīng)力按下式進(jìn)行計算校核:正常操作時：(澹+<min(KBcos2p,Ka：)MPa水壓試驗時：Q3Mf1-1太(吒也+*%訕(KBcosW0.9Kos)MPa式中M贏一人孔或較大管線引出孔處的最大彎矩，Nmm；M£i一人孔或較

39、大管線引出孔處的風(fēng)彎矩，N-mm；mJ"1-人孔或較大管線引出孔截面以上塔設(shè)備的操作質(zhì)量，kg；m*人孔或較大管線引出孔截面以上塔設(shè)備在液壓試驗時的質(zhì)量，kgAsm-人孔或較大管線引出孔處的截面積近似取m01_1=m0,mmax1_1近似取m01_1=m0,mmax1_1mmax，則有Zm=26京mJ(宇)2-(華)2=2X10.2X250X)2-()2=7.56X106mm2I2'Zsm=D?m5es_2(bmUm-寫)3.149/=X30002X10.2-2X(450X3000X=73.41X106mm3峰-7.56X106Asm=nDim8es-2(bm8m-21m5m

40、)=3.14X3000X10.2-2X(450X12.2-2X250X12.2)=97.30X103mm2則:性U*=0.4竺0；+二以985="<KBzsmAsm73.41X10697.80X10373.41X10697.80X1030.3M'5+WMO'X。42X嚴(yán)十止。=$二皿<KBAsm73.41X10697.30X103sm可見座體滿足強(qiáng)度和穩(wěn)定性要求。(2)基礎(chǔ)環(huán)取基礎(chǔ)環(huán)內(nèi)、外徑分別為Dib=2700nnn>D。廣3300mm,則b=300mm,混凝土基礎(chǔ)上的最大壓應(yīng)力為:心I5MPaAMPaAZbAmaxmaxMe+O.3M0|mt式中

41、，zl基礎(chǔ)環(huán)的抗彎截面系數(shù)，mm332x3300Ab基礎(chǔ)環(huán)的面積，mm21=%(。如以)=罕X(33OO2-27OO2)=2.826xl06/w?r4194.6X1062.826xlO6墮*耍=1.622x10：*111985x9.81=391MPa%/''A/-+O3M舟0+0.3x1.622x106112000x9.81_£+心。=+=0.39MPazb4194.6x1()62.826xlO6故，。少=3.97MPa由表17-8混凝土許用應(yīng)力表，查的要使。奸則混凝土基礎(chǔ)應(yīng)選用100號以上水泥。采用24個均布的地腳螺栓，帶筋板的基礎(chǔ)環(huán)，設(shè)肋板厚度為24mm,則兩相鄰

42、肋板最大外側(cè)間距：.7rD,_.3.14x3300_._/=-24=24=407.75n24則b/l=300/407.75=0.736由表17-9矩形板力矩計算表可查的|Mx|=0.212o2=0.212X3.97X3002=7.57X104NM=0.0610。蜘10.0610X3.97X407.752=4.03X104N*mm/mm；故取MS=|MX|=7.57X104N*n)m/inmo基礎(chǔ)材料選用低碳鋼，取。b=140MPa,則基礎(chǔ)環(huán)厚度:c/6Ar6x7.57x10，“o.=J=.=57"V140考慮腐蝕裕量，圓整后可取s廣60mm(3) 地腳螺栓由螺栓承受的最大拉應(yīng)力ZbA

43、M擴(kuò)+().25林-。+",fg其中,其中,M狀L622X10：_111985x9.81=194.6xl062.826xlO6假設(shè)地震烈度為7度，由表17-7查的，地震影響系數(shù)a的最大值a皿=0.23。假設(shè)塔設(shè)設(shè)備安裝地為II類場地土，查圖17-60,可得a0.2a蜘=0.2X0.23=0.046,取G=0.5,則塔底截面的地震彎矩為：M°=1.25xCal%/7=1.25xx0.5x0.046xlI1985x9.81x15000=216x106MP67M筍+0.25M,°+品_216x1()6+0.25x1.622x1(T+0_194.6x10°M筍+

44、0.25M,°+品_216x1()6+0.25x1.622x1(T+0_194.6x10°112000x9.812.826xlO6=372MPa故取。B=0.72MPa地腳螺栓的螺紋小徑山d、=保反+G=、柜豆豆遠(yuǎn)近+3=3。.血1所V3.14x24x147式中，C2腐蝕裕量，一般取3mm。兒一地腳螺栓材料的許用應(yīng)力，對低碳鋼可取。bt=147MPa故選用M42地腳螺栓24個。5.4.2.9裙座與塔體對接焊縫的驗算對接焊縫的拉應(yīng)力驗算式為:4Mmax<0.6KaJ其中，Dit=Di=3000mm,42X10,moJ'J=mo2-112000-1000=1110

45、00kg經(jīng)估算裙座質(zhì)量約為1000kg,取。J與用材料。，相同，即a；=88MPa4x0.42x1063.14x30002x10.24x0.42x1063.14x30002x10.2111000x9.813.14x30()0x10.2=11.34MP0.6Ko；=0.6X1.2X88=63.4MPa11.34MPa<0.6Ko；因此，對接焊縫滿足強(qiáng)度要求。5.4.3分布器的設(shè)計查蘭州石油機(jī)械研究所主編現(xiàn)代塔器技術(shù)（第二版）第四章填料塔內(nèi)件表2.4-2,對塔徑大于0.9m,噴淋密度在2.525m7（m2-h）范圍內(nèi)的填料塔，可選用排管式液體分布器，因工作壓力在4800mmH20（表壓）,選

46、用壓力型一水平中心管進(jìn)液的排管式液體分布器。表87種通用型典型的液體分布器性能比較名尊樗管式(A*)孔敏式必升，竹)孔崖式1陡形升牛甘】曜&式強(qiáng)大85弓7a7cId7e7(量力叫壓力8(力堂力,力頸方流山方式孔M孔德iLA緣胃.而料#0.»H金，WH金稅,蜀代Fife金置，燃料>045>0.9>0.45<1.2>1.2<1.2>06大+4*人大小小AfE是力小小小大中大小小水平度的命S浪住任討大小，卜瘦位低明人液也鍛時人kk分后受。蝕的步響大大大大大小小收南波動恒0:XXX*有布有£臺fr中小小中4、中大度必田/(m'

47、;/lh)2.5-751.5-252.S-252.5-753.7*1?02.5-2525-125m中9da中中分”量中中Aa中+5.4.3.1噴淋點(diǎn)數(shù)的計算根據(jù)噴淋點(diǎn)密度Sp和塔截面積A”由下式計算:N=SpAt為使液體分布均勻，取噴淋點(diǎn)密度SP=100點(diǎn)/蛆故噴淋點(diǎn)數(shù)N=SpAT=100X3.14/4X32=706目錄.設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計要求1.2設(shè)計依據(jù)2.工藝設(shè)計條件31 .工藝流程敘述43.1概述43.2生產(chǎn)流程簡述53.2.1原理53.2.2工藝流程簡圖6.主要工藝指標(biāo)74.1設(shè)計方案的確定74.2物料衡算421吸收塔的物料衡算7422各流股的物料衡算4.3熱量衡算10102 .工

48、藝設(shè)計5.1基礎(chǔ)物性數(shù)據(jù)105.2吸收塔的設(shè)計115.2.5塔徑計算115.2.2塔徑校核125.2.3填料層高度及分段135.2.4填料塔壓降的計算165.4.3.3分布器布孔706個孔口必須落實(shí)到主管和支管的下側(cè)，且保持孔間距約等于37皿。為防止過大壁流產(chǎn)生，填料塔近壁50mm不布孔，主管直徑為150皿，中心線上開67個孔，支管排數(shù)為2X8=16根支管，對稱排列，每排開孔80個，均開在下側(cè)，間距為37mm,長度分別為1400/1400/1360/1260/1160/1000/800/5600表9排管式噴淋器的設(shè)計參數(shù)塔神mm主皆直移mm支管排數(shù)排管外緣臣役mm最大依程潭責(zé)rr'/h

49、4005033603300503460.060050456。750466。9.580050575012.59005058SO16100050695020120075711402K1400757134038.5160010051540501800100617406420001006)94078240015072340U2280015027401543000150S29401?65.4.3.4孔徑的計算孔徑按下式計算:4W=5.9mm14x143.6/3600V3.14x706x2圓整，取do=6mm上式中，u0a=2m/s5.4.3.5管子尺寸的選擇主管直徑150mm,支管直徑6mm,排管外緣直

50、徑2940mmo5.4.3.6分布器的排布方式在滿足覆蓋率的前提下，分布器排與排的間距一般不應(yīng)小于1米，1.5-2米比較常見，考慮到塔頂除沫器等結(jié)構(gòu)，并且最下面的分布器距離塔底應(yīng)有一定的距離，為這一排噴淋的液體留存足夠的傳熱容積，以及塔下部留存的積液空間，為設(shè)計液位檢測和預(yù)警提供方便。因此，整個塔布5排分布器，在塔的側(cè)線引入冷水進(jìn)口。5.4.4絲網(wǎng)除沫器的設(shè)計5.4.4.1設(shè)計氣速的選取絲網(wǎng)除沫器的液泛氣速式中，Pl液滴密度，kg/m3,PL=1000kg/m3Pg進(jìn)口氣體密度，kg/m3,PG=l.08kg/m=0.20lxK一氣液過濾網(wǎng)常數(shù)，選用SP型網(wǎng)型，K=0.2011(MX)-1.0

51、8/,=o.m/s1.08絲網(wǎng)除沫器的操作氣速=(0.50.8)幻取“g=0.6,=0.6x6.1=3.67s5.4.4.2絲網(wǎng)除沫器直徑處理氣體所需的流通直徑Do=Do=4x46530/36003.14x3.67=2.mm式中，G氣體處理量，m3/s5.4.4.3絲網(wǎng)層厚度的確定絲網(wǎng)層的適宜厚度應(yīng)按工藝條件通過實(shí)驗確定。此處選用金屬絲網(wǎng)，絲網(wǎng)直徑為0.0760.4mm,網(wǎng)層厚度為100150mm。5.4.4.4絲網(wǎng)除沫器在塔內(nèi)的安裝位置為了達(dá)到預(yù)期的除沫效率，在絲網(wǎng)的上方和下方，都應(yīng)留有適當(dāng)?shù)姆蛛x空間。本設(shè)計裝與塔頂，所需塔頂分離空間總高度H=1200mm,頂層塔盤至絲網(wǎng)底面的距離H=900

52、mm蒸氣出口妃3頂層塔盤入口'一T伍圖7裝在塔頂?shù)某鞑榛ぴO(shè)備全書（塔設(shè)備）表8-6,可得上裝式絲網(wǎng)除沫器基本參數(shù)如下:公稱直徑表10絲網(wǎng)除沫器基本參數(shù)表主要外形尺寸，mmDN/mmDN/mmHih2質(zhì)量/kg22001003602100208圖8上裝式絲網(wǎng)除沫器5.4.4冷卻塔的選管冷卻塔的氣體進(jìn)口既要防止液體倒灌，更要有利于氣體的均勻分布。液體出口設(shè)備既要使塔底液體順利流出，又能防止塔內(nèi)與塔外氣體串通。常壓塔氣體進(jìn)口管氣速10-20m/s,液體進(jìn)口管流速可取0.8-1.5m/s（必要時可以加大）。（見常用化工單元設(shè)備設(shè)計華南理工大學(xué)出版社）計算管徑公式:對于氣體，氣體流速取u=

53、20m/s,帶入公式得4x46530/36004x46530/36003.14x20=0.91/77圓整，選用DN1016,厚度為6mm鋼管。對于液體,143.6x103即冷卻水的的體積流量取u=2m/sd=代入公式4x°，°399=o.163.Mx2圓整，選用DN150,厚度為4mm鋼管。對于液體的輸送，可選用葉片式的離心式、軸流式和旋渦式的泵。液體排除狀態(tài)速率比較均勻，運(yùn)轉(zhuǎn)比較平穩(wěn)，設(shè)備維修比較容易，宜選用單級雙核泵殼SA型泵。5.4.5塔底防渦器的設(shè)計釜液從塔底流出時，會形成向下的漩渦，使塔釜液面不穩(wěn)定，還能帶走氣體。如果出口與泵連接，將會影響泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。因此釜液出口管應(yīng)該設(shè)置防渦流擋板。參考文獻(xiàn)防渦流器的設(shè)計，對于Dg>200mm的出口管，采用如下圖所示結(jié)構(gòu)，梳流板呈十字形布置，以適應(yīng)大口徑管線抽出液體時，流量大、渦流擾動厲害的特點(diǎn)。圖9防渦流器圖防渦流器各部分尺寸參數(shù)如下：表11防渦流器參數(shù)表A/mmB/mmC/mmD/mm28070106506.設(shè)計感悟這次設(shè)計來得很突然，緊接著考研，與工藝學(xué)考試、實(shí)驗報告并行，所以實(shí)際中真正投入做的大約有兩星期左右的時間，但是，這次設(shè)計讓我學(xué)會了很多化工做設(shè)計應(yīng)該知道的思路、方法。認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)負(fù)責(zé)的態(tài)度、扎實(shí)全面的技能是一個合格的設(shè)計者所必需的。為了做好這個設(shè)計，我們需要查很多的文獻(xiàn)、手冊，從