脱硫塔的设计计算

设备计算及选型选塔体材料为Q235-B脱硫塔的设计计算脱硫吸收塔采纳填料塔，填料为50×30×聚丙烯鲍尔环，公称直径为50cm，间隙率为ε=，比表面积为α=m3,采纳乱堆的方式。塔径计算泛点气速法泛点气速是填料塔操作气速上限，填料塔的操作空塔气速必需小于泛点气速，操作空塔气速与泛点气速之比称为泛点率。关于散装填料，其泛点率的体会值为u/uF=~填料的泛点气速可由贝恩—霍根关联式计算：式中uF——泛点气速，m/s；g——重力加速度，s2；——填料总比表面积，m2/m3；ε——填料层间隙率，m3/m3；ρg、ρL——气相、液相密度，kg/m3；μ——液体粘度，mPa·S；μ=mPa·SL、G——液相、气相的质量流量，kg/h；A、K——关联常数，与填料的形状及材料有关。查下表得出A=，K=。表不同类型填料的A、K值散装填料类型AK规整填料类型AK塑料鲍尔环金属阶梯环金属鲍尔环瓷矩鞍塑料阶梯环金属环矩鞍其中，因此，因此取泛点率为，那么依照操作态的每小时气体处置量算出塔径D，m式中：D——吸收塔直径，m；VS——气体的体积流量，m3/sD=圆整后D取壁厚的计算Q235-B当在3-4mm的范围内时，操作压力，设计压力为：，选取双面焊无损检测的比例为全数，因此计算壁厚： ，取，因此圆整后取.强度校核求水压实验时的应力。因为Q235-B的屈服极限，因此，，，水压实验知足要求。封头的设计封头又称端盖，按其形状可分为凸形封头、锥形封头和平板型封头3类。其中凸形封头包括半球形封头、椭圆形封头、蝶形封头和球冠形封头。锥形封头分为无折边与折边两种。平板封头依照它与筒体连接方式不同也有多种结构。封头的选择从工艺操作考虑，对封头形状无特殊要求。球冠形封头、平板封头都存在较大的边缘应力，且采纳平板封头厚度较大，故不宜采纳。理论上应付各类凸形封头进行计算、比较后，再确信封头形状。但由定性分析可知：半球形封头受力最好，壁厚最薄，但深度大，制造较难，中、低压小设备不宜采纳；碟形封头的深度可通过过渡半径r加以调剂，但由于碟形封头母线曲率不持续，存在局部应力，故受力不如椭圆形封头；标准椭圆形封头制造比较容易，受力状况比碟形封头好，故可采纳标准椭圆形封头。封头材料的选择封头材料的选择：Q235-B封头的高因为长轴：短轴=2即：因此其中——吸收塔的内径——封头的高直边高度为：（查JB/T4337-95可知）封头的壁厚计算壁厚：关于标准椭圆封头，K=1取封头是由整块钢板冲压而成，因此圆整后取强度校核校核筒体与封头水压实验强度，依照式式中，知足条件且因此知足条件。填料高度计算（a）吸收进程传质系数KG计算KG=

式中：KG——传质系数，Kg/（m2·h·atm）；A——体会数，取A=20；W——吸收塔操作气速，m/s；Na——溶液中Na+含量，g/L；B——吸收进程液气比，L/m3。（b）计算吸收进程平均推动力ΔPM,atm式中：P1——吸收塔入口气相H2S分压，atm；P2——吸收塔出口气相H2S分压，atm；P1=（34）/（91126/）×=×10-4atmP2=（34）/（91126/）×=×10-7atmP1*，P2*——吸收塔入、出口H2S分压，atm，溶液中H2S含量很低，能够忽略，P1*=P2*=0。（c）计算传质面积FP，m2式中：G1——H2S脱除量，Kg/h；KG——传质系数，Kg/（m2·h·atm）;ΔPM——吸收进程平均推动力，atm。（d）依照以上数据计算出填料高度

式中a——填料比表面面积约为,分两段填料。上段4m，下段。液体散布器采纳莲蓬头式喷淋器。选此装置的目的是能使填料表面专门好的湿润，结构简单，制造与维修方便，喷晒比较均匀，安装简单。（1）小孔个数n的确信：流量系数取~，本次设去，推动力液柱高度H取。那么小孔液体流速小孔输液能力由得，小孔的总面积为因此，小孔个数，即为2998个孔。式中，d——小孔直径，一样取4~10mm,视介质污洁而异，本次设计取10mm。（2）喷晒器离球面中心到填料表面距离计算莲蓬头安装离填料表面的距离一样为（~1）D，本次设计去,那么，(3)莲蓬头直径范围为，取=(4)喷夹弯曲半径R的确信取R=那么R==液体再散布器液体在乱堆填料层内向下流动时，有偏向塔壁流动现象，偏流往往造成塔中心的填料不被润湿。为将流动塔壁处的液体从头聚集饼引向塔中央区域，可在填料层内每隔必然高度设置液体再分派器。在液体再分派器中，分派锥最简单。本设计采纳分派锥分派器。截锥小头直径一样为D’（～）D，取D’==液体再分派器高度h填料支撑板的选择本次设计选用分块式开孔波形板。这种支撑板的波形结构承载能力好，间隙率大。在波形内增设增强板，可提高支撑板的刚度。表5-1支撑架尺寸（采纳不锈钢）塔径/（mm）圈外径/（mm）圈内径/（mm）厚度/（mm）4300429542556塔底设计溶液在釜内停留15min，装料系统取塔底高（h）：塔径（d）=2:1塔底料液量LW=LT=h=m3/s塔底体积因为VW=πd2h/4，h=2d因此VW=πd3h=2×=塔顶空间高度塔的顶部空间高度是指塔顶第一层塔盘到塔顶封头切线的距离。为了减少塔顶出口气体中夹带的液体量，顶部空间一样取～，本设计取。全塔高度计算表5-2填料塔各部份高度列表单位：mm封头高度塔顶喷头弯曲半径喷淋高度填料层高度11001200192021508500再分配器高度塔釜支座6401227600H=1100+1200+1920+2150+8500+640+1227+600=17337mm喷射再生槽的计算槽体计算（a）再生槽直径计算再生槽直径计算可用下式计算：式中:Ai——吹风强度，m3/（h·m2），取Ai=70m3/（h·m2）；D1——槽体直径，m；GA——空气量，m3/h。而空气量用下式计算：式中:Ci——喷射器抽吸系数，m3/m3；取Ci=m3/m3因此有：（b）计算再生槽扩大部份直径D2，mD2=+D1D2=+=（c）计算再生槽高度HT，mHT=H1+H2+H3H1——再生槽有效高度，m；H2——喷射器出口到槽底距离，取H2=;H3——扩大部份高度，取H3=;再生槽有效高度H1下式计算:式中:τ——溶液在再生槽内停留时刻，min，一样取τ=13min；LT——溶液循环量，m3/h；D1——槽体直径，m——/4再生槽有效高度再生槽高度HT=++=喷射器计算（a）喷嘴计算喷嘴个数（n）确信：式中：Li——每一个喷射器溶液量，m3/h，取Li=40m3/h;LT——溶液循环量，m3/h。n=40=取n=18喷嘴孔径（dj），m式中wj——喷嘴处溶液流速，m/s，取wj=20m/s。（2）喷洒器球面中心到填料表面距离计算式中r——喷洒圆半径，α——喷洒角，即小孔中心线与垂直轴线间的夹角，α≦40°，取α=40°W——小孔中液体流速，(3)莲蓬头直径范围为d莲～1/5D，取1/5D=接管的计算与选择（a）喷嘴管计算喷嘴孔径（dj），m式中wj——喷嘴处溶液流速，m/s，取wj=20m/s。溶液入口管直径dL，mdL=3djdL=3×==81mm取Φ89×4热轧无缝钢管；喷嘴入口收缩段长度L5，m式中α1——喷嘴入口收缩角，通常取α1=14°喷嘴喉管长度L0，m通常喷嘴喉管长度取L0=3mm。喷嘴总长度L，mL=L0+L5L=+=（b）混合管计算混合管直径（dm）：式中:M—喷射器形状系数，通常取M=取Φ89×4热轧无缝钢管混合管长度（L3）：L3=25dmL3=25×=（c）吸气室计算

空气入口管直径da，mm式中w2——管内空气流速，m/s，取=s;GA——空气流量，m3/h；n——喷嘴个数取Φ108×4热轧无缝钢管吸气室直径（dM）：式中da——空气入口管直径，mm取Φ159×热轧无缝钢管吸气室高度L1，mm；取L1=330mm吸气室收缩管长度L2，mm式中α2——吸气室收缩角，通常取30°；dM，dm——别离是吸气室直径和混合管直径。（d）尾管直径计算（）式中Li——每一个喷射器溶液量，m3/h；we——尾管中流体速度，m/s，通常取we=1m/s