氨吹脱塔单元设计标准规定样式

氨吹脱塔单元设计标准规定样式氨吹脱塔单元设计标准规定样式氨吹脱塔单元设计标准规定样式资料仅供参考文件编号：2022年4月氨吹脱塔单元设计标准规定样式版本号：A修改号：1页次：1.0审核：批准:发布日期：氨吹脱塔单元设计说明设计采用循环空气吹脱，气液比可取1500-3000，取3000。设计尺寸（1）吹脱塔的计算已知沼液中NH3-N约为kg（L），即摩尔分率为。入吹脱塔的沼液流量为，即为h，设定回收率为90%。同时在和30℃时，该氨水稀溶液的氨分压为，故亨利系数E为，m=/=。30℃空气的分子量为29，密度m3。=1\*GB3①实际气液比（G/L）min=(X1-X2)/(Y2e-Y1)=×90%)/×=（G/L）=×（G/L）min=×=(取系数为2)所以G=××29/=，即为h。故实际气液比（体积比）为：（G/L）v===2\*GB3②理论板数确定吸收因子A=L/mG=，即脱吸因子S=A-1=N理论：X1-X2/X1-0=SN+1-S/SN+1-1×90%/=+/+1-1)所以N=，取N=4气相中氨的摩尔分率Y2=(X1-X2)/(G/L)=×10-3；=3\*GB3③塔的有效高度Z根据Drickanmer-Bradfood法：ET=，进料液体的摩尔粘度μ为（设计应选取最恶劣的条件，故中温35℃发酵，考虑到冬季热损失，选用20℃的进料，此时进料液体的摩尔粘度为）故ET=实际板数N=NT/ET=取24同时取板间距为450mm故Z=(18-1)×==4\*GB3④塔高的确定塔顶高1m，设置进料口（40mm），人孔（500mm）；塔底高2m，（按照可以储存10min的容量测算），进气管内径40mm。=5\*GB3⑤塔径的确定FLV=L/V×(ρL/ρv)=1/(1000/=×10-3；取板间距HT=；图筛板塔的泛点关联图查图得C20=,对数值进行修正C=C20(σ/20)=20)=；最大空速的确定：Umax=C(ρL-ρv/ρv)；={（）/}=s;实际流速确定=Umax×=s；所以D={(4×3600)/×}=，圆整后取。实际取堰长Lw为×=；则下液管宽度wd=，Af/AT=。（参见化学工艺设计手册153页弓形宽度和面积）根据塔径可以算出：AT=×4=；Af=×AT=m2；An=AT-Af=m2；un=V/An=3600/=s实际泛点百分率为：un/Umax==83%=6\*GB3⑥塔板详细设计采用平顶溢流堰、单溢流管溢流，筛板结构。取堰高hw=。采用垂直弓形降液管和普通平底受液盘，堰上液上高度how=1000×E×(Lh/Lw)2/3=1000×2/3=取。(一般情况下，液流收缩系数取1)板式清液层高度hL=+=。降液管底隙高度：小塔径降液管底隙高度取25mm取筛板孔径do为6mm,孔间距t==15mm，筛板取不锈钢塔板,厚度为3mm。下液管宽度wd==。安全区ws=，无效区wc=。开孔区面积Ak=2[x(r2-x2)+r2arcsin(x/r)]=其中x=（D/2）－（wd+ws）=r=（D/2）－wc=由于考虑到塔板增设安装手柄，占据部分开孔区面积，实际取80%Ak=则筛板开孔数为n=n1×Ak=(1158000/t2)Ak=，取开孔数5868个。=7\*GB3⑦塔压降a干板压降HdHd=×(u0/C0)2×(rg/rL)×[1-(A0/Ak)2]u0---筛孔气速，m/s；C0---筛孔的气体流量系数；rg、rL---气相、液相密度；A0、Ak---筛孔面积、开孔区面积。由于一般(A0/Ak)2项很小，可简化计算Hd=×(u0/C0)2×(rg/rL)孔速u0=V/Aa=3600/×=s。由有效区的开孔率=（do/t）2=和δ/d=3/6=塔板的开孔率φ=开孔截面积/（塔截面积-降液区面积）=××=查图得出C0=图干板孔流系数故Hd=×(u0/C0)2×(rg/rL)=×（）2×1000)=液柱b有效液层阻力hb堰上液上高度how取；按面积（AT-2Af）计算气体速度：u=V/(AT-2Af)=3600/×=s；相应的气体动能因子F=U（ρv）=×=查图，可得液层充气系数β=。图充气系数和动能因子Fa间的关系所以液层阻力hL=β(hw+how)=×+=液柱c总压降H总=（+）×24=水柱，即为。本设计为常压操作，对板压降本身无特殊要求。=8\*GB3⑧液沫夹带量的校核按照FLV=×10-3和泛点百分率为，由图可以查的ψ=图液沫夹带关联线故ev=(ψ/1-ψ)×[L/V×(ρL/ρv)]=＜(公斤液体/公斤干气体)。=9\*GB3⑨吹脱塔进出口管径选取A、气相进出口管，取空气流速为25m/s，则D2=[（3600）/（×20）]=0.484m。取DN500B、液相进料管取流速为1m/s则D3=3600/1)=取DN50C、液相出料管取流速s则D4=，取DN65。工艺简图酸洗塔单元设计说明已知进塔气体（含有氨，其余为空气）流量，即为h。气体中氨的摩尔分数为×10-3，要求回收率99%。吸收液采用稀硫酸溶液，控制PH值为1，即硫酸的摩尔浓度为10-1mol/L。选用不锈钢鲍尔环设计尺寸=1\*GB3①塔内吸收剂用量：填料塔回收的氨量：××10-3=h；有化学反应可知：2NH3+H2SO4(NH4)2SO4所以回收全部氨消耗的硫酸量为h；将pH控制在1，即氢离子的浓度为10-1mol/L，即硫酸的浓度为×10-2mol/L，所用最小液体量为：Lmin=×10-1=h所以（L/V）min=（×1000/18）/=（L/V）=2（L/V）min=，即吸收剂用量为×2=h。=2\*GB3②塔径计算（L/V）(ρv/ρL)=×18×1000)29=。查填料的泛点压降图如下：图填料泛点及压降图可以知道纵坐标为，即U2ΦΨ/g×(ρv/ρL)μl=已知，常温下水的粘度μl=1cP，对于水Ψ=1；填料选用不锈钢鲍尔环乱堆，尺寸25×25×，比表面积a=219m2/m3，空隙率m3，填料因子Φ=160m-1，堆积密度393kg/m3。所以泛点气速U=s故，实际气速取泛点气速的80%，即U1=80%×=s；因此填料塔塔径D=(V/=3600/=，圆整取，则U1=s；在设计的实际气速下，U2ΦΨ/g×(ρv/ρL)μl=。由横坐标和纵坐标查图得到填料层压降为100mm水柱/m填料=3\*GB3③传质单元高度和传质单元数的确定采用恩田（Onda）等人提出的填料表面上气液相界面两侧传质膜系数的计算方法，进行计算：（可参考常用化工单元设备的设计79页进行计算，陈英男刘玉兰主编，华东理工大学出版社出版）气相传质系数：Kg=C(Wg/aμg)(μg/ρgDg)1/3(aDg/RT)(adp)-2C----关联系数取；Wg----气体质量流速；kg/m2sa----填料比表面。219m2；μg-----度气体粘度，，取×10-6；Dg----溶质在气相中的扩散系数。28×10-6m2/sadp----填料结构特性的形状系数，本文取219×=从传单单元高度关联式，输入相关的系数可以求出气相传质系数：Kg=×[×29/××3600)/（219××10-5）][×10-5/××10-5)]1/3[219××10-5/×303)]×(219×-2=××××10-6×=×10-5填料润湿表面积：aw=a×{1-exp[(σ1/σ)(WL/aμL)(WL2a/ρL2g)（WL2/ρLa）]}σ1-----填料介质表面张力N/m，75dyn/cm=m；σ----液体表面张力N/m，m；μL--------液体粘度，取；表不同填料介质的表面张力计算如下：Wg=×29/××3600)=m2 ·sWL=×1000/××3600)=kg/m2 ·s。aw=a×{1-exp[(σ1/σ)(WL/aμL)(WL2a/ρL2g)（WL2/ρLa）]}=219×{1-exp[×(75/×[(219××10-3)]×[219×2/10002×]×[2/(1000×219]=219×{1-exp[××××]=219×=所以aw=m3Ky×a=PKg×aw=××10-5×=m3s·kpa由于本反应为硫酸吸收氨的反应，化学反应。所以本吸收反应为气膜控制。K总=Ky传质单元高度HOG=G/Kya=[××3600×]=化学吸收，所以m=0传质单元数NOG=ln[(1-mG/L)(Y1-mX1)/(Y2-mX1)+mG/L]/(1-mG/L)=填料层高度Z=HOG×NOG=×=采用舍伍德系数等几个特征数对吸收关联进行计算（参见化工原理下册，天津大学出版社，第130-136页）传质单元高度HG=αGβWγ(ScG)直径25mm的鲍尔环的αβγ系数近似以拉西环来计算，分别为、、-0、51，如下表G=×29/××3600)=m2 ·sW=×1000/××3600)=kg/m2 ·s。ScG=μ/ρd=×10-5/××10-5)=所以HG=×因此Z=HOG×NOG=×=考虑到工程应用的要求，设