合成氨液氨脱硫工艺规划设计(共45页).docx

1、合成氨液氨脱硫工艺规划设计磺铸模冷却后即成硫锭。由再生槽贫液出口处引出的贫液经液位调节器、贫液泵送回脱硫塔循环使用。4.主要工艺指标4.1设计方案的确定吸收塔的工艺设计方案主要包括吸收剂、吸收流程、解吸方法、设备类型和操作参数的选择等内容。对于吸收操作，选择适宜的吸收剂，具有十分重要的意义。吸收剂的好坏对吸收操作的经济性有着十分重要的影响。一般情况下，选择吸收剂要着重考虑如下问题：1）对溶质的溶解度大；2）对溶质有较高的选择性；3）不易挥发；4）再生性能好；4.2物料衡算氨水液相中和法脱硫为化学吸收过程，低浓度吸收，近似满足恒摩尔流假定，即假定在吸收过程中，液相流量L和气相流量G不变，液相中的

2、氨含量为常量，且吸收过程是等温的,传质系数为常量，物料衡算过程如下：4.2.1吸收塔的物料衡算（1）水煤气进（出）塔流量Vo,Nm3/hVo=14X104X3200/（310X24）=60215.05Nm3/h（2）AS脱除量，Gi,kg/hG产60215.05X（4.8-0.1）/1000=283.Olkg/h(3) 溶液循环量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) 理论所需空气量氧化lkgH2S所需空气量V】=l/43X0.5X22.4X1/0.21=1.57Nm

3、3/h理论所需空气量V2=283.01/1.57=180.26Nm3/(hm3)设计条件所给吹风强度为lOONm3/(m3-h),计算所需最小吹风轻度为180.26Nm3/(m3h),故应使用两台设备。(5) 理论硫回收量，G2,kg/hG2=60215.05X(4.8-0.1)/1000X32/34=266.36kg/h(6) 理论硫回收率。4)=(4.8-0.1)/4.8X100%=97.9%(7) 硫泡沫生产量，G3,m3/h63=62/So式中So硫泡沫中硫含量，kg/蛆,此处取So=3Okg/m3G3=266.36/30=8.88m7h表2物料衡算表（以小时计）入（出）脱硫塔气体流量

4、60215.05Nm3再生理论所需空气量180.26Nm3h2s脱除量283.OlKg硫磺理论产量266.36Kg脱硫液循环量1286.41m3硫泡沫生成量8.88nP4.2.2各流股的物料衡算在吸收塔内，原料气中的日2$和：02与氨水发生中和反应，被吸收，因此净化气中含量相对减少。液相中对苯二酚为氧化再生时催化剂，假定整个过程中含量不变。进、出吸收塔的各流股组分、含量如下：表3原料气气体h2n2coo2C02CH4H2S体积分数41.8718.9425.920.7010.961.300.31表4净化气气体h2n2coo2C02CMH2S体积分数42.4219.1926.260.7010.14

5、1.310表5贫液组分总氮含量碳化度总H2S含量对苯二酚含量lmol/L0.6320g/m30.25g/L表6富液组分总氮含量碳化度总H2S含量对苯二酚含量lmol/L0.65240g/m30.25g/L4.3热量衡算(1) 冷却塔热负荷Q,KJ/h(忽略冷却过程中水汽的焙变)Qi=G0XCpX(t-t2)式中，Go入冷却塔半水煤气含量，Kmol/hCp半水煤气的平均等压比热容，KJ/(KmolK)计算结果Cp=30.44KJ/(KmolK)ti,t2为进、出冷却塔半水煤气温度，取ti=80oC,t2=36°CQi=60215.05/22.4X30.4555554X(80-36)=3

6、.6X106KJ/h(2) 冷却水消耗量，W,Kg/hW=Q/(CPXAt)式中，At冷却水温升，°C,此处取t=6°CCp水的比热容，取Cp=4.178KJ/(KgK)W=3.6X106/(4.178X6)=143.6XIO'Kg/h5.工艺设计5.1基础物性数据(1) 液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。由手册查得，32°C时溶液的有关物性数据如下：密度为Pl=1034kg/m3黏度为UL=0.6828mPa.s=2.46kg/(m.h)；=993/1034=0.96表面张力为oL=69.94xlO3N/m由手册查得，1

7、5°C时H2S在水中的扩散系数Do=1.77xl0-9m2/s,黏度财=1.2mPa.s,故可得32C时H2S在水中的扩散系数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液相质量流量：Ls=LtxPi=1286.41xl034=1330148kg/h(2) 气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为Mv=£yiMi=(28X19%)+(44X11%)+(28X26%)+(2X42%)+(32X0.7%)+(16X1.3%)=18.71kg/kmo

8、l混合气体的平均密度为Pg=PMv/(TR)=15.13/10.33X101.325X103X18.71/(273.15+36)X8.314J=1.08kg/m3io混合气体的粘度可近似取为空气的黏度，查手册36C空气的黏度为Pg=0.0186mPa.s=0.06696kg/(m.h)由手册查得，10.33nimH2O>0°C时H2S在空气中的扩散系Do=O.198xlO4m2/s,故可得32°C时H2S在水中的扩散系数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气相质量流量：G=V()XT/ToXP()/PXpG=60215.05X(36+273.15)/273.15X10.33/15.13X1.08=50252.6kg/h5.2吸收塔的设计5.2.1塔径计算采用Eckert通用关联图计算泛点气速，塔底混合气相质量流量为：V=50252.6kg/h,液相质量流量Ls=1330148kg/hXf=(Ls/V)X(pg/pl)°5=(1330148/50252.6)X(1.08/1034)°-5=0.8554查塔填料产品及技术手册，阶梯环填料气相流动阻力小，生产能力高，故选用O50X25X15乱堆聚丙烯阶梯

10、环填料。查得泛点填料因子。户127m，比表面积at=114.2m2/m1/3图2填料塔液泛、压力降通用关联图从上图查得：Xf=0.8554垂线与散堆填料液泛总线相交可读出Yf=0.025/V.。横坐标：k压纵坐标："诚2gPl各物理量的意义如下：V、L气体与液体的质量流速kg/h；Ug、Ul气体与液体的密度kg/m3;。一填料因子m1；泛点气速0.025x9.81x10340.025x9.81x10342.03/72/s(PWP(；此°V127x0.96x1.08x0.6828°'2由此可得塔径圆整塔径，取D=3.8m5.2.2塔径校核（1）泛点率校核:0

11、.785x3.82，揉XI。=55（在允许的范围内）（2）填料规格校核:2=Al=76>8d0.05（3）液体喷淋密度校核:取最小润湿速率为(久孺=°°8冰/，/?查填料手册得d(=114.2m2/m3U.=(Z).a=0.08X114.2=9.136z?7:1/m2hminrmin/=0.忠6二二=U3.5M经以上校核可知，填料塔直径选用D=3800mm合理。5.2.3填料层高度及分段5.2.3.1传质单元高度的计算气相总传质单元高度采用修正的恩田关联式计算:/be0.75z0.lru；"JIPl8)(X-=l-exp-1.45%查表得oG=427680k

12、g/h2液体质量通量为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气膜吸收系数由下式计算:kr=0.237气体质量通量为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)液膜吸收系数由下式计算: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则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广x302.6=305.0力对H2S.氨水体系，溶解度系数为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传质单元数的计算传质单元数的计算采用对数平均推动力法，假定全塔操作压力不变，为15.13mH2O

15、,计算如下：气相进口H2S摩尔分数yi=3.16x10项=3.16x10项=4.8/34711000/22.4气相进口H2S分压，Pi,Pa1513=X71=wxl01-325x3-16=469/?a气相出口H2S摩尔分数y2=5.59x10一5_0.1/34匕_1000/22.4气相出口H2S分压，P2,Pa513=八"局或325><6.59顷一2=9.7龄在低浓度化学吸收过程中，经试差衡算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摩尔浓度，Ci,mol/L，"=7.。59顷一进口贫液H2

16、S摩尔浓度，C2,mol/L,端=°质82xgg人塔底H2S平衡分压，Pi*,PaP：=HxC、=14.93x7.059=105.4角塔底H2S平衡分压，P2PaP；=HxC?=14.93x0.5882=8.780/压强对数平均推动力，APm,PaIn469*)5.49.78-8.78In469*)5.49.78-8.78NP=(££*)-(%一P；)=(469-105.4)-(9.78-8.78)=61洒传质单元数，NogP、_P469-9.78Nz=7.47%P61.55.2.3.3填料层高度的计算及分段理论计算高度，z,mZ=0.2992x7.47=2.23

17、5mUb(Aj填料层设计高度一般为Z*=(1.2-1.5)Z,因此，取填料层设计高度Z*=L5ZoZ*=1.57=1.5x2.235=3.36m表7散装填料分段高度推荐值填料类型拉西环矩鞍鲍尔环阶梯环环矩鞍h/D2.558510815815hmax/m<4<6<6<6<6对于阶梯环填料，耕=815,如6/.a=8取O，则分段高度h=8x3800=30400mm计算得填料层高度为3360mm,故不需分段。5.2.4填料塔压降的计算采用Eckert通用关联图计算填料层压降。横坐标为郑州大学化工与能源学院专业化学工程与工艺班级姓名张晓丹学号20110380429题目年产

18、14万吨合成氨脱硫工艺设计指导老师万亚珍职称思授李亦帆职称里土系主任侯翠红职称教授2015年1月24日。/、0.5=0.8554L(pG11330148(1.08Vps)50252.61,1034)纵坐标为（=89）Ido二SIIdo二SIg勺。.2gPL些箜q、器。E5邱0.010.0080.0020.0010.89.81图2埃克特通用关联图图中，VZ/分别为气液相流率,kg/hP，、Pl一一分别为气液相密度，kg/m3也一液相粘度，mPa.S“一液相密度校正系数，0水液©实验测取的填料因子，对聚丙烯阶梯环，°=143mg重力加速度，m/s2,g=9.81m/s2由（Xf

19、,Yf）可查的对应的P/Z=250Pa/m填料层压降为P=250x3.36=840Pa5.2.5填料支撑板栅板是应用比较普遍的一种散堆填料支撑件，它结构简单，自由截面积大，造价比梁形气体喷射式填料支撑板低。参照化工设备设计手册(塔设备)关于支撑板的选择，对于塔径DN>800mm的填料塔，栅板为分块式，如下：图3分块式栅板分块栅板I和II的宽度L、1均应小于等于400mm,栅板条与边圈、连接板采用焊接,焊后必须保证栅板的平整度。栅板选用Q235-A材质。5.3喷射氧化再生槽的计算5.3.1槽体的计算从前面可以看出，需要用两个喷射氧化再生槽并联，故Ga=1286.41/2=643.2m3/h

20、再生槽体直径Di,m式中，Ai吹风强度，m3/(hm2),一般取值为60120m3/(hm2),本设计取值为A0OOm3/(hm2)；Di槽体直径，m；Ga空气量，m3/h;Ga=LxC式中，Li溶液循环量，mVh,根据装置实际情况而定，本设计中为1286.41m3/h；G-喷射器抽吸气液比，mVm一般取值范围为2.63.3,本设计取值为2.8；故，】2瓯"'2x2.8=460.785x100圆整槽体直径Di=4.8m5.3.2扩大部分直径取扩大部分直径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、"一溶液在再生槽内的停留时间，s,工程上一般取为8lOmin,本设计取为t=8min,1286.41/2x8=4.Im0.785x4.82x60(2) 喷射器出口至槽底距离，H2,m根据实际设计经验，H2取值为Im;(3) 扩大部分高度，H3,m根据经验，H3取值为3.8m；(4) 再生槽总高度，Ht,mHl=Hi+H2+H3=4.7+l+3.8=9.5m喷射氧化再生槽结构示意图如下，图4喷射再生槽1喷液出口；2富液出口；3硫泡沫出口；4放空口5.3.4喷射器计算5.3.4.1喷嘴计算(1) 喷嘴个数，n个n=Lr/Li式中，Li每个喷射器溶液量，m3/h,设计取为40m3/h；n=

22、1286.41/2/40=16取n=16个(2) 喷嘴孔径，di,mL0.785X3600X七40式中，Wi喷嘴处溶液流速，m/s,般情况下wi=1825m/s,此处取Wi=20m/s0.785x3600x20=°'所0.785x3600x20=°'所4=(3) 溶液入口管直径，dL,mdL=3di=3X0.027=0.080m取4)89X4管(4)喷嘴入口收缩段长度，L5,m式中，a】一喷嘴入口收缩角，取a1=14°迎芬=。皿喷嘴喉管长度，L6,m取L6=3mm喷嘴总长度，L7,mL7=L5+L6=0.033+0.003=0.036in5.3.4

23、.2混合管计算(1) 混合管直径，dm,mdm=1.13j7x0.785d；式中，m-喷射器形状系数，取m=8.5d=.1378.5x0.785x0.0272=0.079取4)89X4管tn(2) 混合管长度，L3,mL3=25dm=25X0.079=1.957m取3.2m5.3.4.3吸气室计算(1) 空气入口管直径，do,mm=18.80/(呼°x)式中，wo管内空气流速，m/s,取wo=3.5m/s；=18.8>/1286.41/2x2.8/(3.5x16)=106.6/珈取6133X6管(2) 吸气室直径，dM,mm=J3.1妒=J3.1x2=210取6219X4管(3

24、) 吸气室高度，Li,m取Li=330mm(4) 吸气室收缩管长度，L2,mm式中，a2吸气室收缩角，取a2=30o0.211-0.081cm30=242砌302悟云5.3.4.4尾管直径计算尾管直径，dc,mm式中，We尾管中流体速度，m/s,取wc=lm/sde=18.8>/40/1=119砌取4)133X4管5.3.4.5扩散管长度计算扩散管长度，I”，mmL-VL2-式中，a3扩散角，取a3=7°L,=翌上竺=280砌72幻喷射再生器结构示意图如下,图5喷射器1喷嘴；2吸气室；3收缩管；4混合管；5扩散管；6一尾管5.4冷却塔的设计5.4.1冷却塔的计算(1) 已知条件

25、：塔处理气量：Go=6O215.05Nm3/h气体进入温度：T】=80°C气体出口温度：T2=36°C进塔水温度：T3=28C出塔水温度：T4=34°C(2) 塔径的计算气体在工况条件下的体积流量:G=60215.05X(273.15+36)/273.15X1033/(10.33+4.8)=47567m3/h塔径塔径=0.785x呼x3600475670.785x2x3600='叫圆整，取3000mm塔高的计算喷淋密度:L=0.785xV=0.785x3=2°*之*/椅山)参照生产厂的实际运行数据，如下空塔气速：w=L35m/s喷淋密度：Lo=1

26、7.6m3/(m2h)对数平均温度：tm=16.2°C冷却塔的容积传质系数为Ko=25OOKJ/(m3h°C)因喷淋密度变化的修正K值:0.785XD2寸=2.5对数平均温度:(80-34)-(30-28)=竹I/80-34、-ln()30-283.6x106塔高计算4x0.785xxM2886x0.785x32x14一似6/77fX/5.4.2冷却塔校核5.4.2.1设计的依据设计压力：Pc=0.1474MPa工作温度：80C塔内径：Di=3000mm塔高:H=12.6m5.4.2.2材料的选用根据容器的受力及结构特点，参照相关的标准，确定筒体、封头、加强板等主要受力元件

27、材料选用16MnR,其它非受力件材质选用Q235A,法兰、人孔盖等受力件选用16MnR锻件(II)5.4.2.3塔体的设计(1) 塔体壁厚计算根据所选材质16MnR,g得查得在0°C100°C范围内许用应力=170MPa焊缝采用双面对接焊，局部无损探伤，接头系数取”=°850.1X3(X)0计算厚度°2a(p-Pc2x170x0.85-0.1474-'。顽不包括腐蚀裕量的最小壁厚公2D,2x3000匕d>min=6mmm，n10001000由于SBin>6,故计算厚度6=6mm若腐蚀裕度取C2=4mm,钢材轧制的负偏差G=0.8mm设

28、计壁厚A=J+C+C=6+0.8+4=10.8mmnIl考虑到此塔的高径比较大，风载荷较大，故应适当增加壁厚，取塔体名义厚度6广15mm塔体有效厚度=(y-C-G=15-0.8-4=10.2mmt.ni5.4.2.4封头的设计根据所选材质以及相关标准要求，选用标准椭圆封头，应力增强系数k=l,采用整块钢板冲压而成，焊接接头系数0=1封头厚度:5=言=0.1474x300。=130_2crr0-0.502x170x1-0.5x0.1474为便于焊接，取封头与塔体等厚，即设计厚度6=15mm,有效厚度6=10.2mm0查化工设备设计基础容器及封头标准，根据以上计算所选标准椭圆封头的基本参数如下:表

29、7标准椭圆封头参数表公称直径曲面高度直边高度厚度内表面积容积质量DN/mmhi/mmhz/niiDS/mmF/m2V/m3G/kg3000750401610.13.821280图6标准椭圆封头考虑封头直边高度，裙座等其它塔附件的高度，取塔高H=1500mm5.4.2.5质量载荷塔体质量，按假定壁厚及各自高度计算得：%=-(罗一妒)X/xp=-(3.032-32)X12.6X7.85x103=14046kg塔内圆筒部分长12.6m每个封头的容积为3.82廿，封头的曲面高度及直边高度分别为750mm和40mm。封头质量-1280Ag液压试验时，塔内充水质量为：/、mw=-x32x12.6+2x3.

30、82x1000=96659奶4>塔设备的最小质量由下式计算：久in=气I+%2+气=14046+1280+96659=111985耕考虑到操作平台、扶梯、塔盘、分布器、人孔、接管、法兰等附件质量，塔体质量取m=112000kg5.4.2.6风载荷的计算两相邻计算截面间的水平压力为P,=史心卬点'"'式中亿一水平风力，N%10m处基本基本风压值，查表郑州取350N/m1一第i段计算长度，mm九一风压高度变化系数”一体型系数Q，一塔设备各计算段的有效直径，mm心一风振系数查化工设备基础，取k,=0.7,lo=8OOmm,L=700mm,由表17-3风压高度变化系数,

31、查得，fo=fi=O.80由式（17-15）计算该塔的自振周期为:7：=90.337/"。七xlO-3VE公D：7；=90.33x15000x=0.24s皿顷。*IO,2.0x104.2.7塔体的强度及轴向稳定性验算2.0x104.2.7塔体的强度及轴向稳定性验算x10.2x30003查表17-4脉动增大系数，得2.56；由表17-5脉动影响系数，得"72,*=°-83由表17-6振型系数,得代。=°°4，外=LO风振系数财七T+WW求得，K20=1.10,k21=2.50为简化计算且偏安全计,取Deo=Dei=350Omm塔体各段风力计算如下

32、:0800mm段=0.7x1.10x350x0.80x800x3500x10飞=603.7N8001500mm段1=、电务用><1。=0.7x2.50x350x0.80x700x3500xlO-6=1200.5将上述结果代入式M很"+%(4+号)+4+2(4+lM+号)+.Nmm可分别计算出底部（0-0）截面，裙座与塔体连接（1-1）截面的风弯矩，计算结果如T：=E)§+K+§)=603.7X号+1200.5x(800+拳)=1.622xl0（1）圆筒轴向应力计算=1200.5x292=0.42x10介质压力引起的轴向应力按下式计算:冬四="

33、300。=735阳4x&4x10.2操作时重力引起的轴向应力计算得:111985x9.81=143"ixDjX&7tx3000x10.2弯矩引起的轴向应力计算得:/=4XL62E06=°0225阪7ixDtxej;rx3000x0.2(2) 圆筒轴向稳定性校核计算系数A：卜。.。94沌=0.094x10.2x2=6.392x107R,300()=1.2x88=105.6"“由图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) 圆筒拉应力校核对内压

34、情况校核：o-,-cr2+o-3=11.43-7.35+0.0225=4A0MPa而K(pa=1.2x0.85x113=15.3MPa,故5+。3<Kgb'(4) 塔体液压试验时的应力校核由试验压力引起的环向应力，按下式计算(Pt+Pl)+(R+脆a=2命式中，Pt为试验压力，按a133PT=1.25RH=1.25X0.1X=0.147MPaTcay113取液柱静压力为PL=Q3MPaf代入数据，计算得:a=（。147+如（3。+10.2）2X10.2由试验压力引起的轴向应力，按下式计算:0.147X3000=io8wpQ14Sgi4X10.2由液压试验时重力引起的轴向应力，按下

35、式计算，这里近似取m2=7nmflX,则:mTf="2°°°*9"=11.43MP。nDtdei3.14X3000X10.2由弯矩引起的轴向应力，按下式计算:3.14X30002X10.2瘁=4X（。"0心讨+0）=1748Mpg查附表II-1压力容器零件附表知，16MnR材料的=345MPO.按下式确定:ocr=0.9K%=0.9X1.2X345=372.6MPa取其中较小值。因0.9K%=372.6MP。>KB=105.6MP。,故取Bcr=KB=105.6MP。将以上计算各应力代入得,a=65.96MPa<0.9（p

36、as=0.9X0.85X345=264MPa气一。2+气=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裙座的设计及验算（1）座体塔底部截面（0-0截面）的应力按式下式校核:正常操作时：_2_4-)<min(KBcos2p,KaMPacosPzsbAsbLJS>水压试验时：o.3M°,-°-bMe+<min(KBcos2B，0.9Kas)MPaco邱ZsbAsbJ"式中B一锥形筒体

37、的半顶角，圆柱形筒体的B=o°zb一圆柱形或圆锥形座体底部截面的截面系数,zsb=JD?S6es»皿3。诂一座体底部截面的内直径，mmA一圆柱形或圆锥形底部的截面积，Asb=nDis5es,mm2a：-设计温度下座体材料的需用应力，MPa；M曜一底部截面0-0的最大弯矩，N-mrn；K-载荷组合系数，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计算出来的结果进行比较72.06X10672.06X10698.08X103y+Mjg=O3X：622X平+。+“竺ox：?%“2】MPq<OAsb裙座上人孔处截面1-1的应力按下式进行计算校核:正常操作时：(澹+<min(KBcos2p,Ka：)MPa水压试验时：Q3Mf1-1太(吒也+*%讪(KBcosW0.9Kos)MPa式中M赢一人孔或较大管线引出孔处的最大弯矩，Nmm；M£i一人孔或较

39、大管线引出孔处的风弯矩，N-mm；mJ"1-人孔或较大管线引出孔截面以上塔设备的操作质量，kg；m*人孔或较大管线引出孔截面以上塔设备在液压试验时的质量，kgAsm-人孔或较大管线引出孔处的截面积近似取m01_1=m0,mmax1_1近似取m01_1=m0,mmax1_1mmax，则有Zm=26京mJ(宇)2-(华)2=2X10.2X250X)2-()2=7.56X106mm2I2'Zsm=D?m5es_2(bmUm-写)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则:性U*=0.4竺0；+二以985="<KBzsmAsm73.41X10697.80X10373.41X10697.80X1030.3M'5+WMO'X。42X严十止。=$二皿<KBAsm73.41X10697.30X103sm可见座体满足强度和稳定性要求。(2)基础环取基础环内、外径分别为Dib=2700nnn>D。广3300mm,则b=300mm,混凝土基础上的最大压应力为:心I5MPaAMPaAZbAmaxmaxMe+O.3M0|mt式中

41、，zl基础环的抗弯截面系数，mm332x3300Ab基础环的面积，mm21=%(。如以)=罕X(33OO2-27OO2)=2.826xl06/w?r4194.6X1062.826xlO6堕*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混凝土许用应力表，查的要使。奸则混凝土基础应选用100号以上水泥。采用24个均布的地脚螺栓，带筋板的基础环，设肋板厚度为24mm,则两相邻

42、肋板最大外侧间距：.7rD,_.3.14x3300_._/=-24=24=407.75n24则b/l=300/407.75=0.736由表17-9矩形板力矩计算表可查的|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基础材料选用低碳钢，取。b=140MPa,则基础环厚度:c/6Ar6x7.57x10，“o.=J=.=57"V140考虑腐蚀裕量，圆整后可取s广60mm(3) 地脚螺栓由螺栓承受的最大拉应力ZbA

43、M扩+().25林-。+",fg其中,其中,M状L622X10：_111985x9.81=194.6xl062.826xlO6假设地震烈度为7度，由表17-7查的，地震影响系数a的最大值a皿=0.23。假设塔设设备安装地为II类场地土，查图17-60,可得a0.2a蜘=0.2X0.23=0.046,取G=0.5,则塔底截面的地震弯矩为：M°=1.25xCal%/7=1.25xx0.5x0.046xlI1985x9.81x15000=216x106MP67M笋+0.25M,°+品_216x1()6+0.25x1.622x1(T+0_194.6x10°M笋+

44、0.25M,°+品_216x1()6+0.25x1.622x1(T+0_194.6x10°112000x9.812.826xlO6=372MPa故取。B=0.72MPa地脚螺栓的螺纹小径山d、=保反+G=、柜豆豆远近+3=3。.血1所V3.14x24x147式中，C2腐蚀裕量，一般取3mm。儿一地脚螺栓材料的许用应力，对低碳钢可取。bt=147MPa故选用M42地脚螺栓24个。5.4.2.9裙座与塔体对接焊缝的验算对接焊缝的拉应力验算式为:4Mmax<0.6KaJ其中，Dit=Di=3000mm,42X10,moJ'J=mo2-112000-1000=1110

45、00kg经估算裙座质量约为1000kg,取。J与用材料。，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，对接焊缝满足强度要求。5.4.3分布器的设计查兰州石油机械研究所主编现代塔器技术（第二版）第四章填料塔内件表2.4-2,对塔径大于0.9m,喷淋密度在2.525m7（m2-h）范围内的填料塔，可选用排管式液体分布器，因工作压力在4800mmH20（表压）,选

46、用压力型一水平中心管进液的排管式液体分布器。表87种通用型典型的液体分布器性能比较名尊樗管式(A*)孔敏式必升，竹)孔崖式1陡形升牛甘】曜&式强大85弓7a7cId7e7(量力叫压力8(力堂力,力颈方流山方式孔M孔德iLA缘胃.而料#0.»H金，WH金税,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浪住任讨大小，卜瘦位低明人液也锻时人kk分后受。蚀的步响大大大大大小小收南波动恒0:XXX*有布有£台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喷淋点数的计算根据喷淋点密度Sp和塔截面积A”由下式计算:N=SpAt为使液体分布均匀，取喷淋点密度SP=100点/蛆故喷淋点数N=SpAT=100X3.14/4X32=706目录.设计任务书1.1设计要求1.2设计依据2.工艺设计条件31 .工艺流程叙述43.1概述43.2生产流程简述53.2.1原理53.2.2工艺流程简图6.主要工艺指标74.1设计方案的确定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热量衡算10102 .工

48、艺设计5.1基础物性数据105.2吸收塔的设计115.2.5塔径计算115.2.2塔径校核125.2.3填料层高度及分段135.2.4填料塔压降的计算165.4.3.3分布器布孔706个孔口必须落实到主管和支管的下侧，且保持孔间距约等于37皿。为防止过大壁流产生，填料塔近壁50mm不布孔，主管直径为150皿，中心线上开67个孔，支管排数为2X8=16根支管，对称排列，每排开孔80个，均开在下侧，间距为37mm,长度分别为1400/1400/1360/1260/1160/1000/800/5600表9排管式喷淋器的设计参数塔神mm主皆直移mm支管排数排管外缘臣役mm最大依程潭责rr'/h

49、4005033603300503460.060050456。750466。9.580050575012.59005058SO16100050695020120075711402K1400757134038.5160010051540501800100617406420001006)94078240015072340U2280015027401543000150S29401?65.4.3.4孔径的计算孔径按下式计算:4W=5.9mm14x143.6/3600V3.14x706x2圆整，取do=6mm上式中，u0a=2m/s5.4.3.5管子尺寸的选择主管直径150mm,支管直径6mm,排管外缘直

50、径2940mmo5.4.3.6分布器的排布方式在满足覆盖率的前提下，分布器排与排的间距一般不应小于1米，1.5-2米比较常见，考虑到塔顶除沫器等结构，并且最下面的分布器距离塔底应有一定的距离，为这一排喷淋的液体留存足够的传热容积，以及塔下部留存的积液空间，为设计液位检测和预警提供方便。因此，整个塔布5排分布器，在塔的侧线引入冷水进口。5.4.4丝网除沫器的设计5.4.4.1设计气速的选取丝网除沫器的液泛气速式中，Pl液滴密度，kg/m3,PL=1000kg/m3Pg进口气体密度，kg/m3,PG=l.08kg/m=0.20lxK一气液过滤网常数，选用SP型网型，K=0.2011(MX)-1.0

51、8/,=o.m/s1.08丝网除沫器的操作气速=(0.50.8)幻取“g=0.6,=0.6x6.1=3.67s5.4.4.2丝网除沫器直径处理气体所需的流通直径Do=Do=4x46530/36003.14x3.67=2.mm式中，G气体处理量，m3/s5.4.4.3丝网层厚度的确定丝网层的适宜厚度应按工艺条件通过实验确定。此处选用金属丝网，丝网直径为0.0760.4mm,网层厚度为100150mm。5.4.4.4丝网除沫器在塔内的安装位置为了达到预期的除沫效率，在丝网的上方和下方，都应留有适当的分离空间。本设计装与塔顶，所需塔顶分离空间总高度H=1200mm,顶层塔盘至丝网底面的距离H=900

52、mm蒸气出口妃3顶层塔盘入口'一T伍图7装在塔顶的除沫器查化工设备全书（塔设备）表8-6,可得上装式丝网除沫器基本参数如下:公称直径表10丝网除沫器基本参数表主要外形尺寸，mmDN/mmDN/mmHih2质量/kg22001003602100208图8上装式丝网除沫器5.4.4冷却塔的选管冷却塔的气体进口既要防止液体倒灌，更要有利于气体的均匀分布。液体出口设备既要使塔底液体顺利流出，又能防止塔内与塔外气体串通。常压塔气体进口管气速10-20m/s,液体进口管流速可取0.8-1.5m/s（必要时可以加大）。（见常用化工单元设备设计华南理工大学出版社）计算管径公式:对于气体，气体流速取u=

53、20m/s,带入公式得4x46530/36004x46530/36003.14x20=0.91/77圆整，选用DN1016,厚度为6mm钢管。对于液体,143.6x103即冷却水的的体积流量取u=2m/sd=代入公式4x°，°399=o.163.Mx2圆整，选用DN150,厚度为4mm钢管。对于液体的输送，可选用叶片式的离心式、轴流式和旋涡式的泵。液体排除状态速率比较均匀，运转比较平稳，设备维修比较容易，宜选用单级双核泵壳SA型泵。5.4.5塔底防涡器的设计釜液从塔底流出时，会形成向下的漩涡，使塔釜液面不稳定，还能带走气体。如果出口与泵连接，将会影响泵的正常运转。因此釜液出口管应该设置防涡流挡板。参考文献防涡流器的设计，对于Dg>200mm的出口管，采用如下图所示结构，梳流板呈十字形布置，以适应大口径管线抽出液体时，流量大、涡流扰动厉害的特点。图9防涡流器图防涡流器各部分尺寸参数如下：表11防涡流器参数表A/mmB/mmC/mmD/mm28070106506.设计感悟这次设计来得很突然，紧接着考研，与工艺学考试、实验报告并行，所以实际中真正投入做的大约有两星期左右的时间，但是，这次设计让我学会了很多化工做设计应该知道的思路、方法。认真严谨负责的态度、扎实全面的技能是一个合格的设计者所必需的。为了做好这个设计，我们需要查很多的文献、手册，从