廢水脫氨工藝設(shè)計(jì)第三組

1、北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(“化工設(shè)計(jì)”課程作業(yè)題目：廢水脫氨工藝設(shè)計(jì)班級(jí)：化工0708組長(zhǎng)：張博200711234組員：于佳200711223陳一琿200711238胡迪200711242梁微200711247指導(dǎo)教師：紀(jì)培軍2010年12月1日北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 目錄工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)1計(jì)依據(jù)1.裝2置組成及名稱1.原3料、化學(xué)品的性質(zhì)及技術(shù)規(guī)格工藝說(shuō)明生1產(chǎn)方法、工藝技術(shù)路線及工藝特點(diǎn)2.工2藝流程說(shuō)明工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)3.1換熱器熱量衡算以及工藝設(shè)計(jì)3.2萃取塔物料衡算以及設(shè)備工藝計(jì)算汽3提塔物料衡算以及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)3.4吸收罐物料衡算及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)4工藝控制條件及自控

2、設(shè)計(jì)5附表和附圖參考文獻(xiàn)附:小組分工明細(xì)及評(píng)分北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)設(shè)1計(jì)依據(jù)設(shè)計(jì)項(xiàng)目：廢水脫氨工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品名稱：脫氨達(dá)標(biāo)廢水及（）濃氨水處理要求：脫氨水中氨含量小于濃氨水中氨含量大于21（%w/）w處理能力：額定處理量2.53/hm最大處理量7.03/hm設(shè)計(jì)要求：1.工藝可靠操作簡(jiǎn)單2，.操作彈性大設(shè)備投資3費(fèi).用低單位產(chǎn)品4能.耗盡可能低具體設(shè)計(jì)參數(shù)：TOC o 1-5 h z原料液（廢氨水）中的雜質(zhì)含量：NH3-N:3.0原料液溫度：原料液酸堿度：值氨氮存在于許多工業(yè)廢水中,其排進(jìn)水體尤其是緩慢流動(dòng)的湖泊、海灣，容易引起藻類及微生物大量繁殖，形成富營(yíng)養(yǎng)化污染。目前大多

3、廢水僅僅經(jīng)簡(jiǎn)單處理就直接排放，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，我國(guó)對(duì)氨氮排放制定了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，研究開(kāi)發(fā)經(jīng)濟(jì)高效的脫氨技術(shù)，也成為工業(yè)排放廢水污染控制工程領(lǐng)域的重點(diǎn)和熱點(diǎn)。裝置組成及其名稱該工藝包含列管式換熱器，轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔,汽提塔和間歇式反應(yīng)釜原3料、化學(xué)品的性質(zhì)及技術(shù)規(guī)格序號(hào)名稱規(guī)格國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)備注12Cu2+3LIX984N混合配方萃取劑4CaO調(diào)pH值表1-1原料技術(shù)規(guī)格北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 工藝說(shuō)明生1產(chǎn)方法、工藝技術(shù)路線及工藝特點(diǎn)2.1.1生產(chǎn)方法采用先萃取后吹脫的方法，先利用萃取劑萃取廢水中的銅離子，再應(yīng)用汽提塔將廢水中的氨吹脫出來(lái)，最后吸收濃縮成達(dá)標(biāo)產(chǎn)品濃度為大于21%的濃氨水。2.1

4、.2工藝技術(shù)路線的確定（1）脫除銅離子方法的確定廢水脫氨，其主要工藝是如何將廢水中的氨提取并且濃縮成產(chǎn)品需要的高濃度氨水，但因廢水中含銅離子，且在該溫度和pH值下，銅離子和氨要形成配合物二；：.匕上扛廠,這就給直接脫氨帶來(lái)了難度，所以必須優(yōu)先除去銅離子，才能盡可能徹底的脫除氨，且廢水中含重金屬離子也不能排放，要進(jìn)行重金屬離子的回收。由于萃取在濕法冶金工藝?yán)飸?yīng)用廣泛，因此，在去除銅離子的工藝上我們采用萃取技術(shù)，應(yīng)用萃取劑LIX984N萃取廢水中的銅離子，然后進(jìn)入解吸塔對(duì)銅離子進(jìn)行解吸，反萃出銅離子，并對(duì)其進(jìn)行回收，與此同時(shí)萃取劑進(jìn)行循環(huán)使用。（2）脫氨濃縮工藝的選擇從萃取工藝流出的廢液中只含氨，

5、且pH值仍為89。由于在該pH值下游離的氨較少，所以先使用熟石灰（話）將廢水pH值調(diào)至11，然后進(jìn)入汽提塔。由于空氣吹脫法在處理廢水中氨的工藝中最為常見(jiàn)，所以我們采用汽提塔，利用空氣將廢液中的氨吹脫出來(lái)。吹脫出的含氨空氣最后進(jìn)入吸收罐濃縮。由于常溫下氨氣對(duì)水溶解度為700:1，所以采用簡(jiǎn)易通入式吸收法，經(jīng)汽提塔處理的含氨空氣直接通入吸收罐中至氨水飽和。（3）萃取劑的選擇采用萃取技術(shù)對(duì)廢水中銅離子進(jìn)行脫除和回收，源于濕法冶金工藝。其常用萃取劑多為L(zhǎng)IX系列有機(jī)萃取劑還有其他類型萃取劑，但都多為復(fù)合型配方，其性能各有不同。在堿性條件下，萃取劑LIX984N能夠打破銅氨絡(luò)合平衡，在萃取銅離子的同時(shí)只

6、帶出極少量的氨，可忽略不計(jì)。除此之外，反萃過(guò)程能夠解吸出大量銅而幾乎不損失萃取劑，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)使用，能夠減少萃取劑更換成本，因此我們選取LIX984N作為萃取工序的萃取劑。2.1.3工藝特點(diǎn)根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)選取的工藝流程皆能滿足排出液的濃度要求，整體設(shè)計(jì)對(duì)設(shè)備要求不高，能夠減低設(shè)備投資費(fèi)用，且操作簡(jiǎn)單，操作彈性大，適合工業(yè)處理廢水。除此之外，對(duì)于額外化學(xué)品的消耗量如萃取劑，通過(guò)解吸循環(huán)使用，能夠節(jié)約用量從而節(jié)省投資。廢液開(kāi)始換熱降溫后，整個(gè)工藝流程都在常溫下操作，能耗低。2.工2藝流程說(shuō)明廢液首先進(jìn)入換熱器進(jìn)行換熱，然后進(jìn)入萃取塔進(jìn)行銅離子的萃取，經(jīng)萃取的廢液進(jìn)入液體緩沖罐，調(diào)節(jié)pH值，攜帶銅離子

7、的萃取劑進(jìn)入反萃取塔解吸出銅離子。解吸后萃取劑進(jìn)入萃取塔循環(huán)使用，解吸出的銅離子進(jìn)入銅離子回收罐。從緩沖罐出來(lái)的廢液進(jìn)入汽提塔進(jìn)行空氣吹脫除氨。待吹脫工序進(jìn)行完畢后，廢液可排放，攜帶氨氣的空氣進(jìn)入吸收罐進(jìn)行氨的吸收濃縮，使產(chǎn)品達(dá)標(biāo)。北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)換1熱器熱量衡算以及工藝設(shè)計(jì)3.1.1工藝計(jì)算常壓下用地下水冷卻5m3/h含氨3g/L的廢水。廢水進(jìn)口溫度十洱匚廢水出口溫度十二寧匚冷卻水進(jìn)口溫度二二丄弋冷卻水出口溫度二二亍匚1）物性常數(shù)物性常數(shù)冷卻水（1）廢水定性溫度2550比熱4.1784.178密度997988粘度0.8860.54

8、7導(dǎo)熱系數(shù)0.6080.648普朗克準(zhǔn)數(shù)Pr6.163.54表3-1換熱物料物性常數(shù)（2）熱負(fù)荷計(jì)算廢水處理量988元礦137k9/S則熱負(fù)荷Q=G2C2（t2-血）=1.37X4.178X（75-25）=286660w2866604.178X（35-15）3）冷卻水用量=3.43kg/s4）平均溫度差5）估算傳熱面積與管子根數(shù)列管換熱器水-水系統(tǒng)冷卻操作初選傳熱系數(shù)K=2500忙:：匚；，則所需傳熱面積的估算值為：,Q286660S=5.3m2500X21.64單程管數(shù)為單程管長(zhǎng)為選定換熱器管長(zhǎng)l=6m,貝U管程數(shù)8.44Np=1.41則取廠二-程，則總管數(shù)為n=2n=20根3.1.2換熱器

9、的選擇和核算1）初選換熱器根據(jù)n,=二根,查表，選用G273-2-25-7列管換熱器，其實(shí)際傳熱面積為7.3葉，有關(guān)參數(shù)如下，見(jiàn)表3-2：公稱直徑公稱壓力傳熱面積S7.3管程數(shù)管數(shù)管長(zhǎng)管子規(guī)格管心距管子排列方式正三角形表3-2換熱器參數(shù)（2）管程壓降的計(jì)算管程雷諾準(zhǔn)數(shù)為dup0.02X1.6X9880.547X103Re=57800典由于鋼管的絕對(duì)粗糙度三=二-曲:：，故/、=二二二祀，查與4及匸的關(guān)系圖，得所以，壓降滿足要求。二壬，又取管程結(jié)垢校正系數(shù)E二二，故得管程壓降為:北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) （3）計(jì)算管內(nèi)給熱系數(shù)e：因?yàn)?，而且匕=H二=匯二：51，

10、故叫=0.023(Re)0-3)01=0.023X罟筈X57800-3X3.54=7969.1W/(mDC)（4）管外給熱系數(shù)兀及K的計(jì)算：的計(jì)算為aD=2.02eZp2ln=4732.8W/(mDC)由此可算得K值為X業(yè)二2*3哪w/e七）aidi入百n%（5）計(jì)算傳熱面積和安全系數(shù)按傳熱方程計(jì)算的傳熱面積為S=-=5.7lm2K%實(shí)際傳熱面積為門汀，則安全系數(shù)為7.3=1.285.71因?yàn)榇酥翟?.11.5范圍內(nèi)，所以換熱器選擇合適。萃2取塔物料衡算以及設(shè)備工藝計(jì)算3.2.1設(shè)計(jì)條件用萃取劑LIX984N萃取廢水中銅離子的轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔，已知條件如下：原料混合液流量-(即：)；CU2在水中的初

11、始濃度二：二運(yùn)宀；Cu2在水中的最終濃度二二二二:；Cu2在萃取劑中的初始濃度二二W小；萃取塔中的溫度為二：匚；當(dāng)濃度單位以W：=表示時(shí)，本設(shè)計(jì)中相間平衡關(guān)系可用公式二=：二，其中叱=忌。3.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算1)萃取劑用量由于Cu2的濃度很低，萃取過(guò)程中相密度的變化可以忽略。因此，所需Cu2的提取率為0.002=1=0.9920.25北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 由相間平衡式和物料衡算可得萃取劑的最小用量：t,min.9彩X6,5=29加3并1.69X0.25-0.005取萃取劑流量為，即二二二二二沅心亠，約為最小用量的4.4倍，比初始原料混合液流量大1.6倍。Cu2

12、在LIX984N中的最終濃度為j=匚詛+學(xué)2-Cwl)=0.002+倉(cāng)(0.25-0.002)=0.0974/m3(2)平均液滴尺寸因?yàn)長(zhǎng)IX984N的用量較大，故用它做分散相。由于Cu2濃度低，計(jì)算所需各相的有關(guān)參數(shù)時(shí)，相應(yīng)的取25C的水和LIX984N的性質(zhì)，即：水：彳一=2，.=Z.P3.2，匚=二2S12-：-S；北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)LIX984N:巳=汀二心c：,化.三、二=飛了人“2，二=二13:：-.-轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔內(nèi)部裝置尺寸取下列關(guān)系：p_2h_3hl萬(wàn)_m；萬(wàn)萬(wàn)_m；式中的二、二分別為塔徑、轉(zhuǎn)盤(pán)直徑和固定環(huán)內(nèi)徑；h為每段高度。取心,且假定段數(shù)N為20，則平均液滴尺寸d為:

13、小_16-7x仙y嚴(yán)嚴(yán)神灑=i6_7x（燭弩叮嚴(yán)呼峯嚴(yán)=2.03mmD.2ft9997*89.81ft22Oaz3北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)3）液泛時(shí)各相的總空塔速度液泛時(shí)各相的總空塔速度為（%+%）3=C1-4%+7吋-4胡）吟式中，幾液泛時(shí)的滯液率。當(dāng)分散相與連續(xù)相的體積流量比f(wàn)時(shí)，其滯液率為4X(1-2.6)ybz+8b-3bV2.62+8X2.6-3X2.6熱=弋一町=0398uT液滴的特性速度，且：；-=；：，其中u為L(zhǎng)IX984N液滴在水中的自由沉降速度。對(duì)大液滴沉降速度的計(jì)算可利用下列經(jīng)驗(yàn)關(guān)0聯(lián)式:如果21T1/3，貝1：；=：.；757：:如果?：；，

14、貝1:;=：.227：;式中/5-T=4Apgd2PftlE/(3r)P=pf/(Ap護(hù)3;為相間張力。9972X0.03413依次代入數(shù)據(jù)可求得:?_77X9.81X0.0008944_81685冥,(8.1685X1O15)0-15T=4X77X9.81X0.002032X=5.27423X0.0341北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 Q=(0.75X5.2742)173=2.923則U=二A汀,所以，故液滴物性速度uT=auQ=0.485X4.16=1.91cm/s液泛時(shí)的總空塔速度(uc+ud)=(1一4X0.398+7X0.3982-4X0.3983)X1.91=5.05X10_am/5

15、3.2.3塔徑與內(nèi)部裝置尺寸最小可能塔徑為X0.003611+0.0013S9)=i_i2m3.14X5.05X103圓整塔徑二二一：,則總空塔速度為仏+叫)=4X(0.003611+0.001389)/(1.22X3.14)=4.42X10_3m/j因?yàn)槎?，貝I塔的各空塔速度為u0=ud=0.319cm/s；uw=uc=0.123cm/s各相的總速度約為液泛時(shí)各相總速度的87.5%。萃取塔內(nèi)部裝置的主要尺寸為=D(菩)=0.8m轉(zhuǎn)自的轉(zhuǎn)速為3.2.4相接觸比表面積滯液率可由下式求得：3-22+(1+=0uTuTJuT將空塔速度和特性速度代入上式可得北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 or(0.31

16、90.1230.319解此方程可得滯液率二=二二二相的接解比表面積為北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #3.2.5萃取塔塔高連續(xù)相的縱向混合系數(shù)為北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #分散相的縱向混合系數(shù)為E逗=0-5X誓+03(紗(紗(卽兩詐北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 又因?yàn)樾腜grf塔中液滴的相對(duì)速度和雷諾準(zhǔn)數(shù)分別為TOC o 1-5 h z叭ur0.3190.123Uf.=-i=1=1.43cm/s爭(zhēng)l-(p0.2521-0.2522.03X10-3X1.43X10-2X997_口茫”0.894X10

17、3_一=9972X0.03413“77X9.81X0.000894481685*10所以4ApgcZ2P(k15,(8.1685Xio10)115T=4X77X9.81X0.002032X=5.27423ty3X0.0341因?yàn)槎潘砸旱尾徽駝?dòng)。在計(jì)算液滴尺寸時(shí)，萃取塔的段數(shù)取20，因此作為萃取塔高度的第一次逼近值取H=Nh=20X0.4=8m，計(jì)算分傳質(zhì)系數(shù)。Schimidt數(shù)為乂：g唧心心-嚴(yán)亦4因?yàn)镾herwood數(shù)為Shc=0.6J2e55c-5=0.6X32.40-5X85405=99.8=kc=Sh-=99.81.05X10-9.xI5?7I=0-516x100.252X8ud0

18、.319X1026325北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #Fod=(2.03X103)3.8X10-3920X2XIO9=2065停近于=0.01210.03414D.T4X2X10_,X632=1.227北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #Shd=3lAFoSc-0-125We-37=31.4X1.227-9-34X2O6S-0-125X0.01219-37=2.203故水相傳質(zhì)系數(shù)為水相傳質(zhì)單元高度為北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #0.123X10-2對(duì)萃取過(guò)程，傳質(zhì)單元數(shù)為對(duì)所研究的過(guò)程中，二一-心

19、汀:二二，所以H曲=瓦茁0.343XIO5X745=戀訊北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #4.391.69X0.25-0.0974Nx_4.39-1in1.69X0.002-0.002_7?因此當(dāng)兩相均為理想置換狀態(tài)時(shí)，塔操作區(qū)的高度H=NdxHdx=7.07X0.481=3.4in。為了確定包括縱向混合的塔高，用逐次逼近法求出北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #傳質(zhì)單元的表觀高度。首先，求兩相中縱向混合彼克列準(zhǔn)數(shù)。北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 Pfi%u0H0.319X10-2X8_29.1X104Pew=uwH0.123X10-2X

20、8_7.07X104表現(xiàn)的傳質(zhì)單元高度可按下式計(jì)算北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #彼克列系數(shù)二和二按下式計(jì)算口一鳥(niǎo)（十叫一（一一一呼-）尸+（_北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #在逐次逼近時(shí)，忽略上式中的右邊第二項(xiàng)，則得8.77口呵尸皿13.9求得傳質(zhì)單元表觀高度的逼近值為當(dāng)取=&：時(shí)，相應(yīng)的塔高為H=NdxHdx=7.07X1.197=8.46m北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 因?yàn)檗D(zhuǎn)盤(pán)之間的距離：=U：，所以這樣高的塔應(yīng)有塔盤(pán)數(shù)為H8.46.“廠市山塊圓整塔盤(pán)數(shù)為22塊，則傳質(zhì)區(qū)的高度H=22X0.4

21、=8.8m在計(jì)算液滴尺寸之初曾取塔德段數(shù)為20，若用m，則得到的平均液滴直徑為1.98mm，與藥二二時(shí)所得到的d值相差2.5%，這個(gè)誤差在精度范圍之內(nèi)。因此，再重新計(jì)算萃取塔內(nèi)液滴尺寸及其余各流體動(dòng)力參數(shù)是沒(méi)什么意義的，而且與塔高有關(guān)的分散相分傳質(zhì)系數(shù)基本上也不會(huì)改變。3.2.6澄清區(qū)尺寸在轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔中，操作區(qū)和澄清區(qū)的直徑一般相同。澄清區(qū)LIX984N液滴凝聚所需時(shí)間為0.3.2f8.8.1877X9.81X(2.03X103)2X2.03X103；0.03410.03410-32=14.74sffJX2.03X103上澄清區(qū)的體積為刼0.003611X14.74o0.8故上澄清區(qū)的高度為V

22、SjC=2冥；=2X=0.14m3在該萃取塔中，裝盤(pán)區(qū)是發(fā)生強(qiáng)烈的液體運(yùn)動(dòng)的操作區(qū)。強(qiáng)烈運(yùn)動(dòng)的液體進(jìn)入澄清區(qū)，使澄清區(qū)成為兩部分，即澄清區(qū)本體和中間穩(wěn)定區(qū)。前者進(jìn)行相得分離，后者為澄清創(chuàng)造較好的條件。它的高度一般不小于塔徑。據(jù)此，取沉降區(qū)總高度為為1.2m,上下兩澄清區(qū)高度相同，均為1.2m。3.2.7反萃取設(shè)計(jì)萃取劑經(jīng)萃取塔流出后進(jìn)入反萃取塔,反萃出銅離子。由于反萃取時(shí)所需要的溫度壓力等各項(xiàng)控制條件未知，所以無(wú)法進(jìn)行反萃取塔的核算。3.汽3提塔物料衡算以及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)3.3.1氨汽提空氣需要量萃取工段流出料液流量為“，溫度為25C,pH=11。擬將其中?H：-?濃度由3斗降至二二二。其中，2

23、5C時(shí)，氨的亨利常數(shù)門5心：，且進(jìn)入汽提塔底的空氣中不含任何形態(tài)的氨。下式中各符號(hào)說(shuō)明見(jiàn)表3-3：符號(hào)LGGPLCfLxBnBnA物性液體負(fù)荷率氣體負(fù)荷率氣體密度液體密度填料填充系數(shù)液體動(dòng)力粘度的物質(zhì)的量水的物質(zhì)的量單位表3-3汽提塔部分符號(hào)說(shuō)明(1)進(jìn)出汽提塔液體中w摩爾分?jǐn)?shù)依據(jù)公式心二二士可求得進(jìn)出塔-H：-的摩爾分?jǐn)?shù):Co=99畀=3兀X10_3moi啊/咖冰18+170.1Cg=997oT=0106X10_3moiNH3i/moi7R(2)離開(kāi)汽提塔空氣中KH,-K摩爾分?jǐn)?shù)=(0.7Satm)(上坐)molrljTOC o 1-5 h zH_(0.7Satm)mol氣)(molNH3/

24、mol7)H0.75cctmmo冰.V=Cn=()X3.176X10-3moiNHJmt?冰PPT1加曲人顯空氣3=2.382X103molNH3/motS氣3)計(jì)算氣-液比因?yàn)楣时本┗ご髮W(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 3.176-0.106mol空氣)?no冰2-382(mt?冰(4)空氣和水的用量對(duì)于25C空氣三=cn=m匯對(duì)于25C水匸=：Si則氣液比為方洱I=1741L/L二1741m3/m35）理想條件下所需空氣總量需要空氣量=m血=145m37mm60min/h北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 #3.3.2汽提塔直徑和高度的計(jì)算汽提

25、塔內(nèi)填料采用25mm包爾環(huán)填料。假設(shè)填充系數(shù)為50，氣體系數(shù)為3，壓降為m：.：-;.：，則氨的-_：=二二二2廠。1）汽提系數(shù)為3時(shí)的橫縱坐標(biāo)值G1kgGHOn說(shuō)空氣28.8g氏。冰GgS=X=0.75XXX=1.2LPTLmo冰m煎空氣%Lg故算得V_3G11.2kg/kg則因此查圖得得到縱坐標(biāo)值為0.04。2）利用縱坐標(biāo)值求負(fù)荷率則二=255=25!=W：*：三3）求汽提塔直徑蠡蘭戶龜嚴(yán)=0.606m4）求傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 SX800HTU=KLaANTU=s1-InL3-1JIn=4.52=0.385m0.0125X0.6062X北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)

26、說(shuō)明書(shū)1 #北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)1 （5）汽提塔內(nèi)填料高度已知傳質(zhì)單元數(shù)和傳質(zhì)單元高度，則可求填料高度為z=HTUXNTU=0.385X4.52=1.74m3.吸4收罐物料衡算及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)3.4.1吸收流程的計(jì)算及設(shè)計(jì)已知從汽提塔出來(lái)的氨氣為二匯一tx氨m空氣，計(jì)算得氨氣摩爾分?jǐn)?shù)九=2376X103。混合氣體流量G=145m3/min，設(shè)計(jì)要求濃氨水含量大于i由已知條件得所需氨水摩爾濃度為21yNH=12.316mol/L=12316mol/m3997因此，設(shè)計(jì)從汽提塔出來(lái)的氣體進(jìn)入吸收罐進(jìn)行吸收，濃縮。計(jì)算得氨氣的摩爾流量為VNii=72.5X2.376X10-3=0.3445m3/

27、min=15.38mol/mino往吸收罐通入清水，氣體從吸收罐下部通入，根據(jù)已知條件得：?jiǎn)挝惑w積內(nèi)達(dá)到規(guī)定濃度所需吸收時(shí)間t=12316mol/m3/15.38mol/min=800.78min/m3設(shè)吸收罐體積為U有效體積積n-則吸收所需時(shí)間-SCC7SE；ir.:：-：JD:：=兀二沁:計(jì)一從通入氣體到吸收進(jìn)行后停止通氣，然后進(jìn)行放液（同時(shí)打開(kāi)與之相聯(lián)的最終產(chǎn)品罐的閥門），放液結(jié)束后通入新的清水,重復(fù)之前的操作。設(shè)設(shè)吸收罐進(jìn)液流量和放液流量均為，有效體積為二山，那么，加液排液共需時(shí)間弋山：。3.4.2吸收罐主要部分尺寸的確定（1）罐體設(shè)計(jì)因?yàn)樵撐諏儆跉庖悍磻?yīng)，吸收罐采用橢圓罐底，罐的高

28、徑比在之間，封頭1=二二二，封頭體積:Y=二。設(shè)土二二-，已知=4，且土二m-土=二二-二二二二1七（罐體總高度為m封頭高度I,罐體高度卍，直徑為二）。那么由公式，代入數(shù)據(jù)可得二二二二一也m=d:，查表圓整得D=2000mm,H=4000mm。（2）壁厚計(jì)算已知公式_PcXDiS2tyt_Fu查表得設(shè)計(jì)壓力二=二m、：七，二=mm:，二=匚_=汀2込七，2=12（雙面焊對(duì)接接頭，10檢0%測(cè)），代入數(shù)據(jù)得PcXDi2.16X2000_rs=173?9tPu2x163X1-2.16取二=lr：:r：:，查表:二=二Em:，貝則二=：一二=1沁:匕，故17-3+C=17.3+1.8=19.1mm，

29、圓整后取g=20mni，選用厚的鋼板作罐體。（）封頭設(shè)計(jì)已知公式并計(jì)算得PcXDi2.16X20002ffr-0.5Pc2X163X1-0.5X2.161734取二=，查表二=二Em:，貝膽=：【一二=1Em:，故，圓整后取5=二口：，所以封頭厚度也取厚度的鋼板作罐體。4）附件選取北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 #法蘭：根據(jù)公稱直徑，工程壓力5選平焊法蘭甲型，標(biāo)準(zhǔn)號(hào)為法蘭材料為。夾套：氨氣溶解為放熱反應(yīng)，由于通入水內(nèi)為空氣與氨氣的混合氣，通入時(shí)的鼓泡促進(jìn)罐內(nèi)熱量分布均勻，罐體外夾套內(nèi)通入冷水進(jìn)行冷卻。排空閥：由于氨氣在混合氣體中摩爾分?jǐn)?shù)小，氨被溶解后剩余大量空氣，吸收罐頂部有排空閥，防止因通入氣

30、體使罐內(nèi)壓力過(guò)大。除此之外，灌頂同時(shí)有測(cè)壓接管、測(cè)溫計(jì)。北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 4工藝控制條件及自控設(shè)計(jì)換熱：以C101B為備用換熱器，在出口檢測(cè)溫度調(diào)節(jié)冷卻水流量。液體緩沖：以F102A為優(yōu)先存儲(chǔ)，根據(jù)檢測(cè)的PH調(diào)整堿液進(jìn)入流量。F103為備用安全保障儲(chǔ)罐，保證上下游罐體安全。萃?。簷z測(cè)來(lái)流物料流量調(diào)節(jié)萃取液流量。以E101B為備用。吹脫：由前述則為已知濃度的氨溶液，則檢測(cè)來(lái)流物料流量，出料量，進(jìn)入空氣量可計(jì)算出料濃度，通過(guò)調(diào)整空氣流量保證濃度。在塔體檢測(cè)壓力降，與溫度通過(guò)調(diào)整空氣流量保證安全。以E103B為備用。產(chǎn)品吸收：在罐體設(shè)壓力溫度檢測(cè)調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，以F104B為備用和安全保障

31、儲(chǔ)罐，在F104A設(shè)液位檢測(cè)若過(guò)高調(diào)整去F103B同時(shí)若發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品不達(dá)標(biāo)則全部流入F104B再回流至吹脫工藝。F105A/B/C/D為最終產(chǎn)品罐。北京化工大學(xué)化工設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)2 附表和附圖5.1設(shè)備參數(shù)總覽5.1.1換熱設(shè)備參數(shù)一覽流程編號(hào)名稱介質(zhì)管程數(shù)溫度(C)壓力流量(m3/h)平均溫差(C)熱負(fù)荷(kJ/h)傳熱系數(shù))傳熱面積()形式進(jìn)出計(jì)算實(shí)際C101A/B冷卻器管內(nèi)廢水7525常壓521.6410319762318.35.717.3列管式管間地下水1535常壓1.6表5-1換熱設(shè)備工藝設(shè)計(jì)參數(shù)5.1.2塔設(shè)備參數(shù)一覽1)萃取塔工藝參數(shù)流程編號(hào)名稱介質(zhì)操作溫度()塔頂壓力負(fù)荷(m3/h)允許空塔速度(m/s)塔徑(m)塔板類型板間距(m)塔板數(shù)塔高(m)廢液萃取劑計(jì)算實(shí)際計(jì)算實(shí)際E101A/B轉(zhuǎn)盤(pán)萃取塔廢水萃取劑25常壓5131.121.2轉(zhuǎn)盤(pán)0.420228.8表5-2萃取塔工藝設(shè)計(jì)參數(shù)2)汽提