合成氨原料气脱碳及再生工艺设计论文

拟定操作空塔气速 u?0.6uF?0.157m/s

4G1'1097.2??1.573m 由 D?3600?u0.785?0.157?3600圆整取塔径为1.6m。

D校核： d?180050?36?8

故所选填料规格适宜。

取 (LW)min?0.08m3/?m?h? 最小喷淋密度

Umin?(LW)minat?0.08?114.2?9.14m3/?m2?h?

操作喷淋密度

1.9?10532U???92.06m/m?h? ???LD20.785?1027?1.62U>Umin符合生产要求。 此时，实际操作空塔气速

4qm,L4G1'1097.2 u???0.152m/s 223600?D0.785?3600?1.6泛点率为

u0.18?*100%?68.9% uf0.261经校核D=1.8m符合要求。

4.3.2填料层高度的计算

取纯溶剂的流量为最小流量的1.8倍，则

.92?184.4mol/h Ln,min?Ln?3311.81.8 由

Ln,minGn?Y1?Y2 ? m=0.58

Y1?X2m 21

CO2的吸收因数 ACO2?气相总传质单元数为：

Ln,min402.24??1.725 Gnm676.8?0.62NOG??1??Y1?mX2?1?11?Y11?ln?ln??1????? ?21?Y21?1??A??Y2?mX2?A?A1?0.250.25?0.58?0.001111?1ln?ln[(1?)()?21?0.011.7250.003?0.58?0.0011.725]1?11.75 =8.8m

CO2——NHD的扩散系数 D?0.0723?e?2680T?0.0723?e?2680300?9.5?10?6cm2/s

溶解度系数H与相平衡常数m的转换： H??LPM1Lm?10272?0.027kmol/m?kPa? ?31.4?10?260?0.62CO2——NHD系统的液膜扩散系数与温度的关系为

kL?2.23?10?4?e?0.018T?2.23?10?4?e?0.018?300?4.94?10?3m/s

对于物理的溶解过程，有

111,在该系统有 ??KGkGHkL KG?HkG?0.0045?4.94?10?3?2.27?10?5kmol/m2?kPa?s

???气相总体积吸收系数为

?5KYa?PK?0.03178kmol/?m3?s? 1G?1400?2.27?10气相总传质单元高度为：

HOG?qn,vKYAU248.163600?O.8m ?0.338?0.785?1.82填料层高度为：

Z?NOG.HOG?0.8?8.8?7.04m

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4.3.3塔厚度的计算

本塔选用GB6654.16MnR低合金钢，查得t=27℃时的许用压力

???t?163MPa，低合金钢单面腐蚀裕度取C2?1mm，采用双面对接焊缝，局

部探伤，取??0.85，则筒体的设计厚度为

?d?PD1i2?????P1t?C2?1.4?1600?1?9.12mm

2?163?0.85?1.4 圆整后取10mm，负偏差C1?0.9mm， 则塔体的名义厚度

?n??d?C1?9.12?0.9?10.02mm

塔体的有效厚度

?e??n?C1?C2?10.02?0.9?1?8.12mm

4.3.4塔压降的计算

在计算塔径时，由Ecken关联图可知其横坐标为1.523，填料的降压因子

??P?127m，则纵坐标

u2??P?Y?g??V???L?0.20.2612?127?0.97?12.57?4.30.2?0.014 ??L?9.81?1027?由Ecken关联图可知?P?22mmH2O/m填料，1mmH2O?10.1325Pa， 则 ?P'?10.1325?P?10.1325?22?222.915Pa 全塔的填料层降压为

?P??P'D?222.915?13.47?3002.7Pa?20kPa

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? 4.3.5辅助设备的计算和选型

① 吸收塔气体的进料管管径

进塔气流速为 Gv,s?G1?3600502.873600?0.14m/s

查得气体在中压下的流速为15m/s，则管径

d?'4GV,S?u?0.3?0.16m

0.785?15查表选用?219mm?28mm的无缝钢管，其内径

d?219?2?28?163mm?0.163m

4?0.3?14.4m/s 重新核算气体在管内的流速 uV?3.14?0.1632②液体输送管管径

进液管选用碳钢管，则其管径

d?298qm,L0.53?L?0.37?1.9?105??0.37?298???188mm ??10273600??4?1.9?105其雷诺数Re???83.2?2000

??Ld3.14?4.3?0.188?3600故为层流。查表选用?219mm?14mm钢管，出塔液管径选?219mm?9mm钢管。

③填料层压板的计算

填料层设置压板的必要条件为

4qm,L?g2g2um??PNdP2

其中um为最大气速，这里取空塔气速0.625m/s 则

?g2g2um?12.57?0.6252?0.25

2?9.81?g254.8??0.102?um N107402gdP250?10?3?P

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