廢水脫氨工藝設(shè)計(jì)第三組

北京化工大學(xué)化學(xué)工程學(xué)院設(shè)計(jì)說明書“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：化工0708組長：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日目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)2\o"CurrentDocument"1.1設(shè)計(jì)依據(jù)2\o"CurrentDocument"1.2裝置組成及名稱2\o"CurrentDocument"1.3原料、化學(xué)品的性質(zhì)及技術(shù)規(guī)格2\o"CurrentDocument"工藝說明4\o"CurrentDocument"2.1生產(chǎn)方法、工藝技術(shù)路線及工藝特點(diǎn)42.2工藝流程說明5\o"CurrentDocument"工藝計(jì)算及主要設(shè)備設(shè)計(jì)6\o"CurrentDocument"3.1換熱器熱量衡算以及工藝設(shè)計(jì)6\o"CurrentDocument"3.2萃取塔物料衡算以及設(shè)備工藝計(jì)算9\o"CurrentDocument"3.3汽提塔物料衡算以及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)15\o"CurrentDocument"3.4吸收罐物料衡算及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)18\o"CurrentDocument"工藝控制條件及自控設(shè)計(jì)21\o"CurrentDocument"5.附表和附圖22\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)25\o"CurrentDocument"附:小組分工明細(xì)及評分25工藝設(shè)計(jì)基礎(chǔ)1.1設(shè)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21%（w/w）濃氨水處理要求：脫氨水中氨含量小于100mg/L濃氨水中氨含量大于21%（w/w）處理能力：額定處理量2.5ms/h最大處理量7.0ms/h設(shè)計(jì)要求：1.工藝可靠操作簡單，操作彈性大設(shè)備投資費(fèi)用低單位產(chǎn)品能耗盡可能低具體設(shè)計(jì)參數(shù)：原料液（廢氨水）中的雜質(zhì)含量：NH3-N:3.0g/LCj+:250mg/L原料液溫度：60oC?80oC原料液酸堿度：PH值8.0?9.0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的湖泊、海灣，容易引起藻類及微生物大量繁殖，形成富營養(yǎng)化污染。目前大多廢水僅僅經(jīng)簡單處理就直接排放，嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，我國對氨氮排放制定了更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)，研究開發(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)。1.2裝置組成及其名稱該工藝包含列管式換熱器，轉(zhuǎn)盤萃取塔，汽提塔和間歇式反應(yīng)釜。1.3原料、化學(xué)品的性質(zhì)及技術(shù)規(guī)格

序號名稱規(guī)格國家排放標(biāo)準(zhǔn)備注1NH3-N3g/L2CU2250mg/L<2mg/L3LIX984N混合配方萃取劑4CaO調(diào)pH值表1-1原料技術(shù)規(guī)格工藝說明2.1生產(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，最后吸收濃縮成達(dá)標(biāo)產(chǎn)品——濃度為大于21%的濃氨水。2.1.2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|。疽??.-￥；［「-，這就給直接脫氨帶來了難度，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)入解吸塔對銅離子進(jìn)行解吸，反萃出銅離子，并對其進(jìn)行回收，與此同時萃取劑進(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，且pH值仍為8?9。由于在該pH值下游離的氨較少，所以先使用熟石灰（-：：：H：：:）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，所以我們采用汽提塔，利用空氣將廢液中的氨吹脫出來。吹脫出的含氨空氣最后進(jìn)入吸收罐濃縮。由于常溫下氨氣對水溶解度為700:1，所以采用簡易通入式吸收法，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LIX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只帶出極少

4量的氨，可忽略不計(jì)。除此之外，反萃過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)對設(shè)備要求不高，能夠減低設(shè)備投資費(fèi)用，且操作簡單，操作彈性大，適合工業(yè)處理廢水。除此之外，對于額外化學(xué)品的消耗量如萃取劑，通過解吸循環(huán)使用，能夠節(jié)約用量從而節(jié)省投資。廢液開始換熱降溫后，整個工藝流程都在常溫下操作，能耗低。2.2工藝流程說明廢液首先進(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)。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)3.1.1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)口溫度二的:C廢水出口溫度上=冷卻水進(jìn)口溫度匚=15:C冷卻水出口溫度匚=35T（1）物性常數(shù)物性常數(shù)冷卻水（1）廢水（2）定性溫度場°C2550比熱。目/嶼-°C4.1784.178密度口kg/m3997988粘度四的30.886X10~30.547X10-3導(dǎo)熱系數(shù)入W/（mp0.6080.648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988G2=5X.go=1.37kg/s則熱負(fù)荷Q=G2C2（t2—勺）=1.37X4.178X（75-25）=286660w（3）冷卻水用量286660G.=一—=一一：=3.43kg/s2866601q（r2-烏）4.178X（35-15）（4）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=2500d。；，則所需傳熱面積的估算值為：TOC\o"1-5"\h\z.0286660,5===5.3m2KAtm2500X21.64單程管數(shù)為,4Gd4X3.43,nn=—==10根u^irdrp1.6X0.02^X988X3.14單程管長為.S'5.3/.=—；==&44TYin'dfjTT7X0.025X3.14''''選定換熱器管長l=6m,則管程數(shù)8.44Np=—=1.41則取=:程，則總管數(shù)為n=2n=NO根3.1.2換熱器的選擇和核算（1）初選換熱器根據(jù)If3:?:?二，：.：二"根，二=:,查表，選用G273-2-25-7列管換熱器，其實(shí)際傳熱面積為7.3,二，有關(guān)參數(shù)如下，見表3-2:公稱直徑D*273mm公稱壓力25X10bPa傳熱面積S7.3m2管程數(shù)、2管數(shù)M20管長16m管子規(guī)格025X2mm管心距t32mm管子排列方式正三角形表3-2換熱器參數(shù)

管程壓降的計(jì)算管程雷諾準(zhǔn)數(shù)為dup0.02X1.6X988Re=—-==578000.547X10一3以0.5470.547X10一3由于鋼管的絕對粗糙度三=:二】二】二，故三./匚二二二亍s，查:.與七及三.?'二的關(guān)系圖，得二。38,又取管程結(jié)垢校正系數(shù)三=二。38,又取管程結(jié)垢校正系數(shù)三=15,故得管程壓降為:所以，壓降滿足要求。計(jì)算管內(nèi)給熱系數(shù)E因?yàn)楸?￡亍云。二1二二，而且基=如二。:=3二:::52，故釣=0.023^(Re)13(Pr)0^=0.023XX5780。站X3.54朗=7969.1W/(m■°C管外給熱系數(shù)七及K的計(jì)算4732.8W/(m-°C)的計(jì)算為4732.8W/(m-°C)的計(jì)算為由此可算得K值為K=^.k.±=231s-3W/(m'°c)atdiSaD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=―——=5.7Im2KJ實(shí)際傳熱面積為亍*二，則安全系數(shù)為因?yàn)榇酥翟?.1?1.5范圍內(nèi)，所以換熱器選擇合適。3.2萃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)盤萃取塔，已知條件如下：原料混合液流量-.二：,：三。?:L（即/.）；CU2+在水中的初始濃度二：二I,三；*?*；Cu2+在水中的最終濃度二_二、二云??土Cu2+在萃取劑中的初始濃度二_二、二定”；萃取塔中的溫度為工：。；當(dāng)濃度單位以*捉表示時，本設(shè)計(jì)中相間平衡關(guān)系可用公式二-二:，其中:?:?：二】我。3.2.2設(shè)計(jì)計(jì)算（1）萃取劑用量由于CU2+的濃度很低，萃取過程中相密度的變化可以忽略。因此，所需CU2+的提取率為0.002r]=1-=1=0.99250-25由于CU2+的濃度很低，x\Vwx\VwCw20.992X0.001389X0.25qVomiri===2.97mJ/ft1.69X0.25-0.005Wj2取萃取劑流量為二Zi，即二二二。。元二:仃..w，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+在LIX984N中的最終濃度為J=J+g(J-J)=0.002+^(0.25-0.002)=0.0974^/m3（2）平均液滴尺寸因?yàn)長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，相應(yīng)的取25°C的水和LIX984N的性質(zhì)，即：水：.?七=2'注?'：?[?'，..：?■:Fm三，二=。。3=1：'：.'】二，二l=-OS-；-'：?：?二’S；LIX984N：三一：二'注。,一.一：=三，△二=??】*?'：",己一:=2】。一一：?：?：-?'三轉(zhuǎn)盤萃取塔內(nèi)部裝置尺寸取下列關(guān)系：2_3_1-3：^-4：D-3：式中的二二一，d分別為塔徑、轉(zhuǎn)盤直徑和固定環(huán)內(nèi)徑；h為每段高度。取】】二、=：；：?：?"三,且假定段數(shù)N為20，則平均液滴尺寸d為:(0.894X10一3)E(Q.Q341)姑d=16.7X—=16.7X…——=2.03mm(汕戶)薩滬沖?蹈。.小9997偵9.81M2。0■噩（3）液泛時各相的總空塔速度液泛時各相的總空塔速度為Je+uQ日=(1一4務(wù)+7技一4時)％式中，二一一液泛時的滯液率。當(dāng)分散相與連續(xù)相的體積流量比?.：?=二=m=h時，其滯液率為W-F8b-3bV2.62+8X2.6-3X2.6<p.===0.398吒34(1-b)4X(1-2.6)uT液滴的特性速度，且^=網(wǎng)°，其中0.5=0.485U0為LIX984N液滴在水中的自由沉降速度。對大液滴沉降速度的計(jì)算可利用下列經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式：如果2<7S72，則W=:.，ET；—如果T:::二，則<=:.二式中亍?！鏔：二T二牛'""；:=七二".=?；：；。為相間張力。依次代入數(shù)據(jù)可求得:997zX0.03413P==8.1685X1O1077X9.81X0.0008944,(8.1685X1O10)0-15T=4X77X9.81X0.002032X=5.27423X0.0341Q=(0.75X5.2742)0170=2.923則七==Sr手63],所以"：==1土：,：；/三，故液滴物性速度uT=auQ=0.485X4.16=1.91cm/s液泛時的總空塔速度=(1-4X0.398+7X0.3982-4X0.398，)x1.91=5.05X10-am/53.2.3塔徑與內(nèi)部裝置尺寸最小可能塔徑為|4(虬+咋)_|4(虬+咋)_n(ud^uc)sJ扁爐=圓整塔徑二=一L二，則總空塔速度為4(0.00361W0.0013S9)=i_i2m3.14X5.05X10一3(u。+%)=4X(0.003611+0.001389)/(1.22X3.14)=4.42XW~3m/s因?yàn)槎?H，則塔的各空塔速度為u0=ud=0.319cm/s；uw=uc=0.123cm/s各相的總速度約為液泛時各相總速度的87.5%。萃取塔內(nèi)部裝置的主要尺寸為h=D轉(zhuǎn)自的轉(zhuǎn)速為nD萃取塔內(nèi)部裝置的主要尺寸為h=D轉(zhuǎn)自的轉(zhuǎn)速為n=—旦=一=0.25r/s%0.8'3.2.4相接觸比表面積滯液率-■■可由下式求得:^3-2^2-F(l-F—-—=0XuTuTJuT將空塔速度和特性速度代入上式可得

TOC\o"1-5"\h\zo,z0.3190.123X0.319解此方程可得滯液率=3252相的接解比表面積為6甲6X0.252〔?a=—==745m2/m3d2.03X10一3』3.2.5萃取塔塔高連續(xù)相的縱向混合系數(shù)為urhEc=0.5X——F0.091urhEc=0.5X——F0.091-0.252=7.07X10~W/s分散相的縱向混合系數(shù)為X0.2X0.4Ed=0.5X咎+瞞9J朝"0.319X10-2X0.4Eq=Eg=0.5X0.252=29.1X10-4m2/s+。略(脖(1)X0.2X0.4塔中液滴的相對速度和雷諾準(zhǔn)數(shù)分別為u彳ur0.3190.123Uf.=1=1=1.43cm/s甲1—#0.2521-0.2522.03X10一'X1.43X10-2X9970.894X10~0.894X10~3又因?yàn)?972X0.03413小,=8.1685X1O10△p況77X9.81X0.0008944所以4Apg社叩心.(8.1685XIO10)01153X0.0341T==4X77X9.81X0.002032X3X0.0341因?yàn)門=5.27^2:::和，所以液滴不振動。在計(jì)算液滴尺寸時，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=二二=%】二，計(jì)算分傳質(zhì)系數(shù)。C.934X1QSChimidt數(shù)為漢=*==二二-=-因?yàn)镾herwood數(shù)為=0.6J?e°-55c?-5C.934X1QSChimidt數(shù)為漢=*==二二-=-因?yàn)镾herwood數(shù)為=0.6J?e°-55c?-5=0.6X32.405X8540'5=99.8Dr1.0SX10一乎Akr=Shr—=99.8X=0.516X10-4m/sccd2.03X10~3tpH0.252X8

t===6325ud0.319X10~24X2X10一乎X632=1.227(2.03X10~3)23.8X10-3=2065920X2X10~9997X(1.43XIO-2)2X2.03X10-3=0.01210.0341S知=35IVe0137=31.4X1.227-134X2O65-0125XO.O121037=2.203kd=Shd奪=2.2032X10-9』X=0.0217X10-4m/s2.03X10~3水相傳質(zhì)系數(shù)為水相傳質(zhì)單元高度為0.123X10-2對萃取過程，傳質(zhì)單元數(shù)為對所研究的過程中，日郎=——==0.123X10-2對萃取過程，傳質(zhì)單元數(shù)為對所研究的過程中，皿Kwa0.343X10~5X745二=】法m=r3；；仁="所以4.391.69X0.25一0.0974Nnv=Zrt=7.074.39"4.39-11.69X0.002-0.002因此當(dāng)兩相均為理想置換狀態(tài)時，，塔操作區(qū)的高度H=上」.三...=dM=】二。為了確定包括縱向混合的塔高，用逐次逼近法求出傳質(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)。

嘰H0.123XIO-2X8嘰H0.123XIO-2X8Pew==t——=13.9wEw7.07X10~4表現(xiàn)的傳質(zhì)單元高度可按下式計(jì)算+土+虬：y一―廠月叩彼克列系數(shù)二和二按下式計(jì)算[1-exp(~PeQ)]_靖峋j<沖A。％7.07X10~4%[1-exp(~Pew-)]_在逐次逼近時，忽略上式中的右邊第二項(xiàng)，則得[l-expt-8.77^=]云9)W=(!-8.77[l-exP(-13.9)]rl=ios13.9求得傳質(zhì)單元表觀高度的逼近值為29.1X10-47.07X29.1X10-4=0.481-F+—?0.123X10一，X1.081.69X130.319XIO-2X1.129=1.197m當(dāng)取=也...時，相應(yīng)的塔高為H=NnvHnv=7.07X1.197=8.46m因?yàn)檗D(zhuǎn)盤之間的距離二=。=1二，所以這樣高的塔應(yīng)有塔盤數(shù)為H8.46.,'=/稿=S5塊圓整塔盤數(shù)為22塊，則傳質(zhì)區(qū)的高度H=22X0.4=8.8in在計(jì)算液滴尺寸之初曾取塔德段數(shù)為20，若用：'：=二，則得到的平均液滴直徑為1.98mm，與、:"二時所得到的d值相差2.5%，這個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力參數(shù)是沒什么意義的，而且與塔高有關(guān)的分散相分傳質(zhì)系數(shù)基本上也不會改變。

3.2.6澄清區(qū)尺寸在轉(zhuǎn)盤萃取塔中，操作區(qū)和澄清區(qū)的直徑一般相同。澄清區(qū)LIX984N液滴凝聚所需時間為0.034101188.8X\2.03X10~30.034101188.8X\2.03X10~377X9.81X(2.03X10-3)0.0341=14.74s上澄清區(qū)的體積為七"0.003611X14.7400.8%=2X；:=2M—=0.14m3故上澄清區(qū)的高度為0.8臧-"-4X0.14=,=0.13m3.14X1.22在該萃取塔中，裝盤區(qū)是發(fā)生強(qiáng)烈的液體運(yùn)動的操作區(qū)。強(qiáng)烈運(yùn)動的液體進(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。由于反萃取時所需要的溫度壓力等各項(xiàng)控制條件未知，所以無法進(jìn)行反萃取塔的核算。3.3汽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Ail，溫度為25°C，pH=11。擬將其中N-七-濃度由3z.<降至。_三二。其中，25C時，氨的亨利常數(shù)H=二亍5、口二，且進(jìn)入汽提塔底的空氣中不含任何形態(tài)的氨。下式中各符號說明見表3-3:符號LGPGPLCf日LxBnBnA物性液體負(fù)氣體負(fù)氣體液體填料填液體動NHa-NNHa-N水的荷率荷率密度密度充系數(shù)力粘度的摩爾分?jǐn)?shù)的物質(zhì)的量物質(zhì)的量單位Icg/m1-￡fcg/ni3W/-m!■3molmol表3-3汽提塔部分符號說明(1)進(jìn)出汽提塔液體中NHa-N摩爾分?jǐn)?shù)依據(jù)公式匕=三工可求得進(jìn)出塔N-七-的摩爾分?jǐn)?shù):L=驀'3=3176x10-3moi詠18~+170.1Cs=QQ71?n1=0106X10-3moiNHm/mtJ詠"J1jp.U?_L18~+17離開汽提塔空氣中代玦-代摩爾分?jǐn)?shù)(0.75atm)(molmoZ^KTOC\o"1-5"\h\zH=:=(0.75atm)(——)(moiJVH3/moZ7X)moZhiH0.75atm詠口^..y.=—Cn.=(——IX3.176X10-3moZNHJmo琲■八PT01.0atm空氣』3=2.382X10~3molNH3/mo&.氣（3）計(jì)算氣-液比因?yàn)镚PtCq_CCq_CL~HXCo-yp故G_3.176-0.106m（?2空氣）_】③空氣）L2.382（mo詠（mt?球（4）空氣和水的用量對于25°C空氣「三=】3二】=3：33L對于25C水二=壬=。。二L則氣液比為G31.33,「aZ=^=1741L/L=1741m/m（5）理想條件下所需空氣總量毛而1741X5m33?需要工二里=——_—7—=145坦3/mm60mm/h.3.3.2汽提塔直徑和高度的計(jì)算汽提塔內(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,壓降為二，*代、「："：，則氨的如：=。二斐三一】。（1）汽提系數(shù)為3時的橫縱坐標(biāo)值GH空氣28.8^詠GgGfkgS=-X—=0.75XX——-±—X=1.2—=1.2——-LPtZ/mo琲■氣L9L*故算得Lf_3_G11.2kg/kg'則=25x（翳廣=0.質(zhì)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=255=25】3B=3庭云*-三（3）求汽提塔直徑D=[314X5X^7X?]0.s=q.606m（4）求傳質(zhì)單元高度和傳質(zhì)單元數(shù)

HTU==S一駝伽=0.385mK^aA0.0125X0.6062X=4.52S豈S-1)+1NTU=InLs—1」s（5）汽提塔內(nèi)填料高度=4.52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=1.74m3.4吸收罐物料衡算及設(shè)備工藝設(shè)計(jì)3.4.1吸收流程的計(jì)算及設(shè)計(jì)已知從汽提塔出來的氨氣為23"二-?二】氨】空氣，計(jì)算得氨氣摩爾分?jǐn)?shù)=W乙,:二一：。混合氣體流量二二二Sn】"】二in，設(shè)計(jì)要求濃氨水含量大于21%。由已知條件得所需氨水摩爾濃度為21yNHi：—=12.316mol/L=12316mol/m3997因此，設(shè)計(jì)從汽提塔出來的氣體進(jìn)入吸收罐進(jìn)行吸收，濃縮。計(jì)算得氨氣的摩爾流量為=72.5X2.376X10-3=0.3445m3/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：單位體積內(nèi)達(dá)到規(guī)定濃度所需吸收時間t=12316mol/m3/15.38mol/min=800.78min/m3設(shè)吸收罐體積為了二】；，有效體積了=，一5則吸收所需時間T=三=M/=■E】】"：?亨一，疽="。沁訂】從通入氣體到吸收進(jìn)行8008min后停止通氣，然后進(jìn)行放液（同時打開與之相聯(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火"「En，有效體積為二仃，T擂=T二-=10/5=2min那么，加液排液共需時間T泣Ki】】。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，罐的高徑比在1?2之間，封頭H-=:253，封頭體積:\一=匚13二：。設(shè)土,二=2，已知，..-=_；：；，且土=H-==-。翌二=￥5二(罐體總高度為H,封頭高度土，罐體高度土，直徑為二)。那么由公式\一=三D勺：-：】3二L代入數(shù)據(jù)可得二=2。_】二，H==W】】】，查表圓整得二=二二］】】】】】H=r：二】】】】】】。壁厚計(jì)算已知公式_PcXDis2g］t_pc查表得設(shè)計(jì)壓力二=二M3,D.=二二］】】］】】，上"=1：637*,七=3斐:■?、［*,2=1：(雙面焊對接接頭，100%檢測)，代入數(shù)據(jù)得_PcX_2.16X2000_'一2可一『—2X163X1-2.16—”取:二=】】二】二，查表：：］=，"」】】，則二=：二一上=_B】二】二，故!/=-：=!/=-!=■=二】】二】二，圓整后取s=二】二】二，選用20mm厚的16MnR鋼板作罐體。封頭設(shè)計(jì)已知公式并計(jì)算得PcXDi2.16X2000sF===17.34mm2［a］1-0.5Pc2X163X1-0.5X2.16取=-_=】】二】二，查表：二二：Em，則二二二］一上=】*二】二，故-二=竟3r-】==二二［二［二，圓整后取S=二】二】二，所以封頭厚度也取厚度20mm的16MnR鋼板作罐體。附件選取法蘭：根據(jù)公稱直徑2000mm,工程壓力0.25MPa,選平焊法蘭甲型，標(biāo)準(zhǔn)號為JB4701-92,法蘭材料為Q235-A。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，防止因通入氣體使罐內(nèi)壓力過大。除此之外，灌頂同時有測壓接管、測溫計(jì)。工藝控制條件及自控設(shè)計(jì)換熱：以C101B為備用換熱器，在出口檢測溫度調(diào)節(jié)冷卻水流量。液體緩沖：以F102A為優(yōu)先存儲，根據(jù)檢測的PH調(diào)整堿液進(jìn)入流量。F103為備用安全保障儲罐，保證上下游罐體安全。萃?。簷z測來流物料流量調(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，則檢測來流物料流量，出料量，進(jìn)入空氣量可計(jì)算出料濃度，通過調(diào)整空氣流量保證濃度。在塔體檢測壓力降，與溫度通過調(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)壓力溫度檢測調(diào)節(jié)進(jìn)水流量，以F104B為備用和安全保障儲罐，在F104A設(shè)液位檢測若過高調(diào)整去F103B同時若發(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。5.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)一覽流程編號名稱介質(zhì)管程數(shù)溫度(°C)壓力流量赤/h)平均溫差(C)熱負(fù)荷(kJ/h)傳熱系數(shù)m/g吃))傳熱面積(m2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)