水蒸氣蒸氨塔的設(shè)計(jì)

J?Mx2ANYANGINSTITUTEOFTECHNOLOGY本科畢業(yè)論文水蒸氣蒸氨塔的設(shè)計(jì)TheDesignoftheAmmoniaVaporTower系（院）名稱：化學(xué)與環(huán)境工程系專業(yè)班級(jí)：化學(xué)工程與工藝2班學(xué)生姓名：指導(dǎo)教師姓名：指導(dǎo)教師職稱：工程師2009年3月

水蒸氣蒸氨塔的設(shè)計(jì)專業(yè)班級(jí)：化學(xué)工程與工藝（2）班學(xué)生姓名：摘要指導(dǎo)教師：職稱：工程師泡罩塔是最早的板式塔，它已有近二百年的歷史。泡罩塔因其操作彈性大、塔板效率高、生產(chǎn)能力大等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于蒸餾、吸收等領(lǐng)域。在氨的回收工業(yè)中，泡罩塔有著舉足輕重的地位，由于泡罩塔操作彈性較大，且使蒸氨工藝中氨的回收率有很大的提高，更重要的是塔不僅在回收了產(chǎn)品節(jié)約了資源，而且減小了污染。因此在氨回收工藝設(shè)計(jì)中，泡罩塔的的設(shè)計(jì)尤其要受到更大的重視。本文以鋼鐵焦化廠蒸氨系統(tǒng)為研究對(duì)象，蒸氨生產(chǎn)主要是將來(lái)自鼓風(fēng)冷凝崗位的剩余氨水在蒸氨塔內(nèi)進(jìn)行蒸餾處理，使剩余氨水中的揮發(fā)氨蒸出后，送回到煤氣中以增加煤氣含氨量，進(jìn)而提高硫酸氨的產(chǎn)量，并將蒸氨廢水送全生化污水處理工序進(jìn)行處理。因此，蒸氨工序生產(chǎn)不正常,不僅硫氨工序的產(chǎn)品有可能不合格,而且會(huì)直接導(dǎo)致生化工序的不正常,致使焦化廠總排超標(biāo)。本文應(yīng)用化工簡(jiǎn)化的經(jīng)驗(yàn)方程，針對(duì)蒸氨工序中消耗較高，蒸氨塔使用周期較短的問(wèn)題，總結(jié)生產(chǎn)操作經(jīng)驗(yàn)和理論分析的基礎(chǔ)上，找出了剩余氨水溫度及蒸氨的工藝數(shù)據(jù)關(guān)鍵字：蒸氨工藝泡罩直接蒸汽摘要TheDesignoftheAmmoniaVaporTowerAbstractBubbletowerisoneofthefirstplateofthetower,ithasbeennearlytwohundredyearsofhistory.Blistertowerbecauseofitsflexibleoperation,trayefficiency,largecapacity,arewidelyusedindistillation,absorptionandotherfields.Inammoniarecoveryindustry,blistertowerhasapivotalposition,asthebubbletowerflexibleoperation,sothatammoniaandammoniarecoveryprocesshasgreatlyimprovedand,moreimportantly,therecoverytower,notonlyintheproductconservationofresourcesandreducepollution.Ammoniarecoveryprocessinthedesign,thedesignofbubble-captowerinparticularisgreaterattention。ThispaperstudytheobjectistheammoniacdistillingsystemofGangTieJiaoHuacorporation,Ammoniadistillingistodistilltheresidualammoniafromtheblastsectioninanammoniastill,whichevaporatethevolatileammoniaintothesaturatortoincreasetheproductionofvitriolammoniaandsendwastewatertobiochemistrysectiontodecontaminate.Therefore,ifitisabnormalinammoniadistillingsection,theproductionofvitriolammoniawillbeunqualifiedandthebiochemistrysectionwillbeAbnormal,asaresult,thetotalcokingplantemissionstandard.Inthispaper,theexperienceofasimplifiedchemicalequationforammoniaprocesssteamconsumptionofhighammoniatowershorterlifecycleissues,summeduptheexperienceofproductionoperationsandthebasisoftheoreticalanalysistoidentifytheremainingammoniaandsteamtemperatureprocessofammoniadata.KeywordsAmmoniaProcessBlisterDirectsteamTray隨著社會(huì)的發(fā)展，化工在人們的生活中占有越來(lái)越重要的地位。特別是化工在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛使用，化工為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)提供了各種肥料，殺蟲(chóng)劑，除草劑，提高了農(nóng)產(chǎn)品的產(chǎn)量，使農(nóng)業(yè)的機(jī)械化進(jìn)程成為了可能。我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，農(nóng)業(yè)在我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)。農(nóng)業(yè)不僅僅產(chǎn)出糧食還為工業(yè)提供了原料。世界上最多的人口在為我國(guó)提供了充足的勞動(dòng)力的光環(huán)下也給予了最大的問(wèn)題，那就是吃飯問(wèn)題。所以高速發(fā)展農(nóng)業(yè)是必須要給與重視的。怎樣提高農(nóng)業(yè)產(chǎn)量是解決問(wèn)題的重中之重。氨不僅是非常重要的化工產(chǎn)品，更是生產(chǎn)農(nóng)業(yè)氮肥的原料，由于氨氮有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，世界各國(guó)都十分重視氨的加工回收技術(shù)的開(kāi)發(fā)。德國(guó)是世界上最早加工煤焦油的國(guó)家之間之一，蒸氨技術(shù)也處于世界領(lǐng)先地位位居。日本的焦化工業(yè)也比較發(fā)達(dá)，在瀝青系碳素纖維的開(kāi)發(fā)方面處于優(yōu)勢(shì)地位。此外，美國(guó)，前蘇聯(lián)，印度等國(guó)的煤焦油加工技術(shù)也均由獨(dú)到之處。與這些國(guó)家相比，我國(guó)煤焦油加工工業(yè)存在的問(wèn)題有：煤焦油加工率低，加工深度差，產(chǎn)品品種少，回收水平低，分離提純水平不高，一些重要的煤焦油產(chǎn)品還得從國(guó)外進(jìn)口，煤焦油加工分散，規(guī)模偏小。分析上述可知主要是加工工藝落后，設(shè)備陳舊造成，必須通過(guò)過(guò)程改進(jìn)，設(shè)備更新才能解決。因此從化學(xué)工程的角度來(lái)看，最根本的問(wèn)題在于提高煤焦油分離提純的程度，特別是提高煤焦油初鎦和蒸氨過(guò)程的分離效率。氨的分離具有重要的實(shí)際意義。這不僅對(duì)我國(guó)農(nóng)業(yè)的發(fā)展有巨大的推動(dòng)作用，而且也能極大的帶動(dòng)我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善我國(guó)的勞動(dòng)人民的生活水平，帶來(lái)很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我們希望通過(guò)蒸氨塔的設(shè)計(jì)，能夠?qū)φ舭惫に嚭土蛩徜@的合成工藝進(jìn)一步了解，同時(shí)盡自己的努力我為回收氨工業(yè)做出應(yīng)有的貢獻(xiàn)。第一章文獻(xiàn)綜述1.1精餾原理及工序流程1.1.1精餾原理把液體混合物經(jīng)過(guò)多次部分氣化和部分冷凝，使液體分離成相當(dāng)純的組分的操作稱為精餾，連續(xù)精餾塔可以想象是由一個(gè)個(gè)簡(jiǎn)單蒸餾釜串聯(lián)起來(lái)，由于原料液中組分的揮發(fā)度不同，每經(jīng)過(guò)一個(gè)蒸餾釜蒸餾一次，蒸汽中輕組分的含量就提高一次，即yn+1>yn>x(y代表氣相組成，x代表液相組成)，增加蒸餾釜的個(gè)數(shù)就可得到足夠純的輕組分，而塔釜中殘液中所含輕組分的量會(huì)越來(lái)越少，接近于零。將這些蒸餾釜疊加起來(lái)，在結(jié)構(gòu)上加以簡(jiǎn)化即成為精餾塔。1.1.2工藝流程從界區(qū)外送來(lái)的15%氨水進(jìn)入稀氨水槽，經(jīng)稀氨水泵加壓到1.7MPa(a)左右打到熱交換器，與塔釜出來(lái)的精餾殘液換熱回收熱量后，氨水被加熱到140~160°C左右進(jìn)入蒸氨塔；蒸氨塔下部的再沸器采用>2.2Mpa飽和蒸汽間接加熱釜液，保持溫度在?203C左右。塔頂蒸汽溫度約43C進(jìn)入冷凝器I冷凝，在此部分氣氨冷凝為液氨，未冷凝氣氨進(jìn)入冷凝器II進(jìn)一步冷凝為液氨，兩冷凝器中冷凝的液氨部分直接流入蒸氨塔作為回流，另一部分作為產(chǎn)品流入儲(chǔ)氨罐，經(jīng)高壓氣體加壓后，壓到液氨罐區(qū)。蒸氨塔底含量很低的殘液經(jīng)熱交換器回收熱量后，送到界區(qū)外。蒸氨工序是焦化企業(yè)化產(chǎn)回收不可或缺的部分，選擇合適的蒸氨工藝非常重要。傳統(tǒng)的蒸氨工藝多為直接蒸氨工藝,近幾年，蒸氨工藝也有了一些新的變化，間接蒸氨工藝陸續(xù)被各廠家采用，本文將就直接蒸氨工藝和間接蒸氨工藝進(jìn)行比較，本發(fā)明提供一種焦化行業(yè)剩余氨水的加工工藝，在剩余氨水中加入微量的氫氧化鈉后在換熱器與廢水進(jìn)行換熱，進(jìn)入經(jīng)真空泵減壓后的蒸氨塔，在負(fù)壓狀態(tài)下使剩余氨水中的氨揮發(fā)，氨氣經(jīng)冷卻后，由真空泵加壓輸送至下道工序。其特征是在剩余氨水中加入氫氧化鈉分解固定銨鹽；利用真空泵對(duì)蒸氨塔進(jìn)行減壓；蒸氨塔采用填料式；塔底部分廢水與循環(huán)氨水換熱后返回蒸氨塔。本發(fā)明對(duì)剩余氨水的加工工藝開(kāi)辟了新的途徑，取消了加工剩余氨水過(guò)程中蒸汽、煤氣等資源的消耗，極大降低了運(yùn)行成本。該工藝在低溫、低壓下運(yùn)行，對(duì)設(shè)備及填料的材質(zhì)要求不高，前期投資較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)效益。剩余氨水是焦化廠的主要排放污水，為了防止剩余氨水對(duì)環(huán)境受納水體造成污染，氨水需經(jīng)過(guò)廢水處理后才能排放。剩余氨水中氨氮濃度較高，在生化處理前對(duì)剩余氨水進(jìn)行蒸氨處理，部分回收氨水中的氨，降低廢水中的氨含量。本論文是對(duì)直接蒸汽加熱法蒸氨工藝的節(jié)能研究，針對(duì)寶鋼化工廠三期蒸氨工序蒸汽能耗高的問(wèn)題，研究蒸氨節(jié)能工藝，為寶鋼三期蒸氨工序的節(jié)能技術(shù)改造提供參考和指導(dǎo)。本論文首先以寶鋼三期蒸氨工藝為原型，采用AspenPlus模擬軟件模擬其工藝流程，模擬結(jié)果與實(shí)際生產(chǎn)情況十分接近，其相對(duì)誤差控制在5%之內(nèi)，因此用模擬的方法進(jìn)行蒸氨系統(tǒng)的節(jié)能研究具有較高的可行性。負(fù)壓蒸氨技術(shù)具有較好的節(jié)能效果，在50kPa條件下，直接蒸汽單耗為94.3kg/t（氨水），節(jié)約直接蒸汽量16%，而且該工藝具備有對(duì)蒸氨塔腐蝕程度小，不易造成堵塞等優(yōu)點(diǎn)。但由于負(fù)壓蒸氨技術(shù)對(duì)設(shè)備和材質(zhì)都有較高的要求，若要在我國(guó)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還需解決一些關(guān)鍵問(wèn)題。蒸氨節(jié)能工藝可降低直接蒸汽單耗到89kg/t（氨水）水平，節(jié)約蒸汽22%。該工藝運(yùn)用蒸汽噴射閃蒸技術(shù)，降低直接蒸汽單耗，回收蒸氨廢水中的低品位熱量。1.1.3工藝計(jì)算：工藝計(jì)算是工藝設(shè)計(jì)中不可缺少的，這也是你真功夫的時(shí)候，以為自己在實(shí)驗(yàn)室做的開(kāi)發(fā)才是技術(shù)，工程不是技術(shù)，就是畫(huà)畫(huà)圖，我鄙視有這種想法的人。工程是技術(shù)，而且是很關(guān)鍵的技術(shù)。現(xiàn)在的工藝計(jì)算傾向于使用軟件如Aspen，ProII等。我不會(huì)這些軟件，我主要用Excel和可以積分的計(jì)算器，現(xiàn)在正在學(xué)Matlab。工藝計(jì)算要合理使用一些估算和經(jīng)驗(yàn)，這些經(jīng)驗(yàn)值來(lái)自于工程實(shí)踐，書(shū)本上是學(xué)不到的?；ぴO(shè)備你要了解動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備等。因?yàn)楣に囀峭ㄟ^(guò)設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。選擇合理的設(shè)備對(duì)工藝來(lái)說(shuō)十分重要。對(duì)于動(dòng)設(shè)備機(jī)封的選擇很重要，選擇何時(shí)的機(jī)封形式很重要，我想搞設(shè)備專家應(yīng)該同意這種說(shuō)法。1.1.4工藝設(shè)計(jì)心得我想結(jié)合我的體會(huì)和對(duì)該專業(yè)的認(rèn)識(shí)談?wù)勛约旱目捶?。工藝設(shè)計(jì)其實(shí)涵蓋了很多內(nèi)容，是整個(gè)工程設(shè)計(jì)的龍頭。如果你是項(xiàng)目經(jīng)理，拿到一個(gè)項(xiàng)目后，物料衡算，熱量衡算，時(shí)間平衡等是必須清楚的。尤其的熱量衡算（也包括反應(yīng)熱的計(jì)算），如果反應(yīng)熱不會(huì)計(jì)算，那是很可怕的；其次，要懂控制方案，是比值控制、串級(jí)控制還是前饋控制等要很清楚；再者，要懂設(shè)備，懂設(shè)備選型、材質(zhì)，加工特點(diǎn)，動(dòng)設(shè)備，靜設(shè)備；你還要懂土建，不懂土建的項(xiàng)目經(jīng)理是不稱職的；在強(qiáng)電方面你還要有所了解。熱量計(jì)算，現(xiàn)在很多反應(yīng)的熱量很難查到資料。所以大部分要靠估算，那么如何估算呢？這需要你有扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)，需要化工熱力學(xué)和物理化學(xué)知識(shí)。你至少要知道Beson估算法。熱量計(jì)算可以說(shuō)十分重要，它涉及到再沸器、冷凝器和反應(yīng)器的設(shè)計(jì)。還有相平衡方面的計(jì)算，在精餾計(jì)算是有些數(shù)據(jù)是需要的，尤其是計(jì)算相對(duì)揮發(fā)度。.2塔體設(shè)計(jì)表2-1泡罩直徑與塔徑關(guān)系Table2-1PathblisterdiameterrelationswithTajikistan尊鏗D,米泡帽處稱直楝。取事米】十口1網(wǎng)

表2-2標(biāo)準(zhǔn)泡罩規(guī)格(JB-1212-73)Table2-2StandardSpecificationsblisterLII登[1IBHiS'g哄?印有世.上日:碎g叮r件外帝乂借甲J八、技松W吝"寸ft犬舊此度%吁1WfF57651忡⑴X1釜1：*泓153k3ItW心'.&rBGwSI*2.TG95?IDR14flkl.E心82IEEKL.：-2-jZ]wJrrr心志鞏尚尋季*汽劇啰L'￡::.354SUm戲—龍?湛三包電吐標(biāo)高苴%?<!j12J<■溟3.31-1—?i：z=-■5齒力節(jié)路升飛甄r.GA訐日管凸曰由,垂利1環(huán)可旬職.斥g前--~.3；>16-Ofi姓.即3t--■.一土k啟-■■■?I-7.7IErj.uj%i罰aa.oc很2:E比Ifa苛.iiqwq】I3.\l:lim-73.a?勺權(quán)必1氓、國(guó)號(hào)::也a。廳一史任_:!■Ji,'；'fU.j■：■:：:」"MA3i,2T43.叫4^.47吶萬(wàn)脫/卉H昏走K泡汩鬼，套斤1.54—0-67LMd—L?L1.Z1.55T應(yīng)L?M1L]3瓦指黃■崩..劉卓「勞I蠢才士而漢tif.3危屏偵s夸禁睥圓皿，2.2.1泡罩設(shè)計(jì)與選型當(dāng)氣體負(fù)荷較低時(shí)，三角形齒縫有較大的齒縫開(kāi)度和較好的鼓泡效果；而長(zhǎng)方形及梯形齒縫則因齒縫開(kāi)度過(guò)小，氣體呈脈動(dòng)現(xiàn)象，鼓泡效果不好。當(dāng)氣體負(fù)荷較大時(shí)，三角形齒縫開(kāi)度過(guò)大，鼓泡效果變壞；而長(zhǎng)方形和梯形齒縫的鼓泡效果較好。梯形齒縫的操作彈性較大，說(shuō)以選擇梯形齒縫。由氨水流量65m3/h.可估算塔徑在1.2?3.0米之間，一般認(rèn)為直徑小的泡罩，

能較充分利用塔板鼓泡面積，塔板效率較高，但造價(jià)及安裝及費(fèi)用較高，所以由表一1可選標(biāo)準(zhǔn)泡罩Dg=100啞根據(jù)表2-2可選II(1Gr18Ni9)，則可知所選泡罩有關(guān)尺寸:公稱直徑Dg=0.1齒縫高度hs=0.028m齒縫寬度b=0.005m泡帽高度H3=0.075m⑴、氣囪底界面直徑d2d=D=0.1m2⑵、氣囪直徑d2d「0.6dj0.06m氣囪的截面與塔圈截面的比例大小要根據(jù)通過(guò)氣體量確定，一般在15%?20%之間⑶、氣囪截面積Sv兀d二=0.0028m⑷、氣囪口至泡罩間距⑷、氣囪口至泡罩間距H3H=d/4=0.015m32⑸、氣囪頂端至泡罩垂直筒形面積⑸、氣囪頂端至泡罩垂直筒形面積SaSa=兀d2H「0.0028m⑹、氣囪外壁至泡罩內(nèi)壁環(huán)形面積⑹、氣囪外壁至泡罩內(nèi)壁環(huán)形面積SbSb=4(d12-d22)=0.005m(7)氣囪高度H2H2=2h-H=0.0517m⑻、齒縫總面積SbSb=nS0=2s=2*0.005=0.0033m式中：n——泡罩齒數(shù)，個(gè);—每個(gè)齒縫面積，m2⑼、泡罩齒距tt=b+S=0.005+0.0015=0.0065m1b—齒縫寬度，m泡罩壁厚，m⑽、泡罩齒數(shù)nn=匝=3.14*0.06=29t0.065泡罩齒的形狀，長(zhǎng)短大小應(yīng)當(dāng)根據(jù)處理塔液的物性和鑄造條件選定。蒸氨母液含大量焦油既臟又容易結(jié)疤。所以就必須選用大齒，齒縫面積的設(shè)計(jì)要是氣泡細(xì)小分散；同時(shí)又要做到齒縫氣速不要太快，達(dá)到齒縫全開(kāi)，汽，液接觸適宜。、氣泡下面流出的氣體平均速度3蒸氨塔通過(guò)下面流出的氣體平均速度3至是比較高的，一般在30-40m/s之間。這里取3=35m/s、氣囪地板至泡罩齒尖高度h4h=c+b-hs=0.10+0.005-0.028=0.077m4b一泡罩下氣速厚度，mhs一齒高，；c一泡罩下性情液層高度。系根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用?；谡舭彼嬖诮Y(jié)疤，一般推薦用0.10—0.15、出口溢流擋板距泡罩齒根靜止距離一液面深度h2這個(gè)值與塔的自由截面氣體流速成反比，一般在0?50mm之間，蒸氨時(shí)一般可取25?30mm為理想尺寸。這里取H2=30mm代表齒尺寸符號(hào)如圖2—1圖一1代表齒尺寸符號(hào)hs—齒高；t一齒距；si―齒底寬sb—齒尖寬；b一氣流厚度2.2.2溢流管設(shè)計(jì)蒸氨塔的溢流管設(shè)計(jì)考慮到處理物料太臟，都毫無(wú)例外地采用外溢管。具體計(jì)算要注意溢流堰的寬和高兩個(gè)因素；進(jìn)入堰帶塔液要維持一定高度。使溢流管保證有很好的液封。⑴、溢流堰寬L0根據(jù)液體流量而定：VL=2pL0hi3式中p一流量系數(shù)，可取0.6；g—重力加速度，m?s2整理后可得L=0.565VL/h12=1m、溢流管出口堰高度H4H4=VL/pL0=65/(3600*0.1*1)=0.18mp一溢流管允許液體流速，m/s.(可取0.1一0.2m/s)這里取p=0.2m/s、溢流堰高度H5H5=B-H4=1-0.18=0.82m式中B溢流管寬度，m由于液體流入溢流管中時(shí)，帶有一定沖力，為使溢流液夾帶的氣泡順利逸出此處可取低限值。表2-3每個(gè)泡帽所占鼓泡面積及鼓泡面積與齒縫面積之比Table2-3percentagecapforeachbubblesizeandbubblesizeandbubblesizeratioofteeth齒霎敞毫來(lái)P—I.2,口1p*L31W8D|P-\-375。用澎a.更弟.ab底霍11m2C454,141,5ft[24.it我.095ItM.t-J.6]I34.S凱睫/3104.6隊(duì)”，一拘舞［戲3.&0163.J4.27L94.51G&,J禮A［心103+I3.3t>E4.332】藥.占UG163.】3.30呼43如」15。35訂1i.nX僦33注；①為督個(gè)泊情國(guó)占的ir八定形落板函女，如鼓芯面戰(zhàn)g酉漣血貴由表2-3選泡帽中心距P=1.25D2.2.3塔徑計(jì)算計(jì)算設(shè)計(jì)負(fù)荷下齒縫全開(kāi)(開(kāi)度為100%)時(shí)所需的最小總齒縫面積長(zhǎng)方形齒縫AS=L：——L=—\^^597=0.5851.57\七(yl—y/1.57\i0.028(910-0.597)m2As一塔板最小齒縫面積，廿Vs—設(shè)計(jì)氣體負(fù)荷，m^/shs-齒縫高度，mYL,YV-液體，氣體(操作條件下)重度，kg/m3計(jì)算所需鼓泡面積Ab則可知m=3.54Ab=mXAS=3.54X0.585=2廿A「鼓泡面積，廿m-鼓泡面積與齒縫面積之比估算塔徑按鼓泡面積占塔截面積80%估算D=:Ab=1.8m\0.80.785表2-4泡罩直徑與塔徑的關(guān)系Table2-4PathblisterdiameterrelationswithTajikistan域任邛.來(lái)泡帽A神直程。.亭米Ft隊(duì)1?3+0A.o1S4有表2-4可知塔徑計(jì)算符合標(biāo)準(zhǔn)2.2.4板間距H塔板間距H的大小與塔效率及操作彈性有著密切的關(guān)系。一般而言，塔板間距小，在一定的汽液負(fù)荷和塔徑條件下，霧沫夾帶量大，板效率低，操作彈性也變小。但塔板間距過(guò)大，整個(gè)塔體增高，材料消耗和造價(jià)就均隨之增肌。另外物料的起泡性能及塔板的安裝檢修要求，均與塔板間距有關(guān)系。在蒸氨裝置中，適宜的泡罩塔板間距如表2-6表2-5推薦的適宜圓泡帽塔板間距Table2-5Recommendedforaroundbubblecaptrayspacing

塔根間睛蠟忒353菇"IGtO450頑i500S3BCD7(J0琵04-妃tn對(duì)7(*08QQ7於800由上表可選適宜的板間距H=0.6m2.2.5理論板的計(jì)算n由于本設(shè)計(jì)是直接蒸汽加熱，可按下面經(jīng)驗(yàn)式計(jì)算:lg[N=lgKGlgKGW實(shí)現(xiàn)蒸氨過(guò)程的基礎(chǔ)在于汽液兩相平衡時(shí)，兩相的組成不同。因此，在分析和計(jì)算蒸氮塔時(shí)，汽液平衡數(shù)據(jù)是最基本的依據(jù)。在蒸氨塔中，因氣液兩相含CO2、H2O、HCN等組分甚少，在許多計(jì)算中可以忽略不計(jì)，而把蒸氨塔處理的物料看成是NH3一H2O二元物系。對(duì)于一二元物系的平衡數(shù)據(jù)，長(zhǎng)期以來(lái)均選用柯洛布恰斯基等在《煉焦化學(xué)產(chǎn)品回收設(shè)備的計(jì)算》〔1)〔2)一書(shū)之附表提供的數(shù)據(jù)，茲將其表題及常用的部分?jǐn)?shù)據(jù)示于下表。表2-6水溶液中和水溶液面上汽相中％含的含量(重量)Table2-6Thesurfaceofaqueoussolutionsandaqueous

solutionscontainingvaporphase%ofthecontent(weight)

氣相中y液相中X汽相中V液相中XI汽相中：?液相中X|0410.00110.455121.4440,250#0250.551U1.G8803LM0.G'13項(xiàng),°*70.075D.G751Gr1,962j11*00.170.3；16.22.01130.15j80.933172.1332.00.2|1?。ia2,2662.9D.31.0B6192.399j3.00.313101________1.2201潟3.70.411.1.322I212,643503('20K.024S%I11~I~1「一|rF503('20K.024S%I11~I~1「一|rF1|1J_1|I|I~|I|r~|U為職閭80心)tt政淬中NH,含屋二圖2-2蒸餾液，氨水的x-y曲線Figure2-2distilledliquidammoniathex-ycurve通過(guò)驗(yàn)算，當(dāng)濃度以滴度計(jì)時(shí)，可得K值等于1.3.液體中含氨的摩爾量較少，所以可以近似求的xf=0.0033xW=0.0003液體流率：W=65m3/h=0.018m3/s氣體流率：G=6m3/sn=12取塔板效率：n=0.8實(shí)際塔板效率：N=12/0.8=152.2.6塔高HH=NXH=15X0.6=9m12.2.7降液管的設(shè)計(jì)降液管有圓形及弓形兩種形式。圓形降液管面積小，不能充分利用塔板面積，且溢流效果不好，容易因泡沫分離不好造成液泛。因此除液體負(fù)荷很小的小塔有用圓形降液管外，一般均用弓形降液管。確定降液管大小應(yīng)考慮下述因素：液體在降液管中的流速，泡沫分離要求和停留時(shí)間等。下面分別介紹流速和停留時(shí)間的確定方法或經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。本設(shè)計(jì)采用弓形降液管液體在降液管中的流速W0常用流速一般為0.08-0.1米/s這里取W0=0.08米/s降液管面積AdA=L/(3600XW0)=65/(3600Xd0.08)=0.226廿液體在降液管中停留時(shí)間TT=AdXHX3600/L=6s式中-L-液體負(fù)荷，m3/h弓形降液管弦長(zhǎng)L1對(duì)于單溢流塔板L=0.6-0.8D；降液管弦長(zhǎng)即是溢流堰長(zhǎng)1L=0.7X1.8=1.3m1降液管的底緣距塔板高度S降液管底緣距塔板的高度S應(yīng)小于堰高h(yuǎn)W以保證有足夠的液封S=L/(L1XUdX3600)=0.14m式中Ud一液體在降液管底緣出口處的流速，一般采用0.1—0.3米/s,這里采用低速即取0.1米/s；塔板布置L/D=0.7由圖2-3可得1W/D=0.145dA/At=0.09d則W=0.145X1.8=0.261(廿)dA=0.09X0.785X1.82=0.229(m)d按三角形排列，以比例尺布置泡帽，P=1.25X100=125(mw),與液流垂直方向布置泡罩排數(shù)為7排，共87,布置如下圖2-4圖2-3弓形降液管的寬度W與截面積A

ddFigure2-3ArcheddowncomerwidthWdandthecross-sectionalareaA,d0.4D.L1/D圖2-4泡帽塔板布置圖Figure2-4Bubblecaptraylayout第三章流體力學(xué)計(jì)算3.1流體力學(xué)計(jì)算⑴、氣體通過(guò)泡罩升氣管及環(huán)形面積壓力降hrWr=6/(87X0.016)=4.31(m/s)由表3-1可查的K=0.25hrc=KWr2Yv/Y1=0.003(米液柱)表3-1升氣管回轉(zhuǎn)通路及環(huán)隙阻力系數(shù)KTable3-1TracheaorrotaryannularchannelandtheresistancecoefficientK濯帽公區(qū)宣罷，。一K值--ion0-2B150G,30圖3-1齒縫開(kāi)度Figure3-1OpeningteethVs-設(shè)計(jì)氣體負(fù)何，ms/svmax-實(shí)際總齒縫面積下齒縫全開(kāi)時(shí)的氣體負(fù)荷，r-梯形上底與下底之比，r=0時(shí)是三角形齒縫；此圖適用于Vs/Vmax>30%⑵、齒縫壓力降hso由表3-2查得每個(gè)泡帽齒縫面積為43.07cm2，則總面積為AV=87X43.07=3747(cm2)=0.3747(m2)齒縫開(kāi)度為100%時(shí)氣體負(fù)荷。VS/VmaxX100%=81.5%由圖-5查得齒縫開(kāi)度？為85%，則齒縫壓力降hSOh=qh=0.85X0.028=0.0238(m液柱)I:h=25II:h=50III:h=75IVh=100圖3-2液面梯度關(guān)系圖Figure3-2Relationshipbetweensurfacegradient△=nC△'=7X1.2X0.00165=0.0139mV⑶、液面梯度△按塔徑計(jì)算的液流強(qiáng)度為L(zhǎng)/D=65/1.8=36.1[m/h?m(塔徑)]3F=1.05VX寸yv=1.5又h=62mm,hk=10mm由圖3-2可查得△'=0.00165,C=1.2V⑷、氣相穿越液層壓力降hL計(jì)算液流面積下的氣體速度WW=V/<0.785XD2X(1-2Ad)>=6/<0.785X1.82X(1-2X0.229)>=4.35(m/s)又0.85W\.、=2.85圖-7泡沫因數(shù)6值Figure-7factor0valueofthebubble由圖3-3可查得6=0.6hL=p-(hrc+hso+A/2)=0.6X(0.003+0.0238+0.007)=0.0168(米液柱)⑸、塔板壓力降HH=hrc+hso+hL=0.003+0.0238+0.0168=0.0436(米液柱)⑹、蒸汽分配比A/（、+、）=0.319<0.5符合要求第四章塔的衡算4.1物料衡算以1噸25%的氨水產(chǎn)品為基準(zhǔn)計(jì)算基礎(chǔ)數(shù)據(jù)如表4-1表4-1物料數(shù)據(jù)Table4-1Materialdata物料酚g/m3氤g/m3氨氮g/m3CODg/m3流率M3/h比熱容[KJ/(kg-K)]相對(duì)密度Kg/m3進(jìn)口氨水15002025005000653.264910廢水50020300200013.263.556980進(jìn)口氨水中的NH365X2.5=162.5kg廢水中的NH313.26X0.3=4k162.5-4=158.5kg一噸基準(zhǔn)產(chǎn)品中的NH31000X0.25=250k當(dāng)量158.5：250=1.577⑴、進(jìn)口氨水中的NH3量1.577X65X2.5：17=15.074(kmol/t)102.505(kg/t)⑵、廢水中的NH3量1.577X13.26X0.3：17=0.369(kmol/t)20.646(kg/t)⑶、蒸汽量1000+20.49—93.28=886.23(kg/t)49.235(kmol/t)4.2熱量衡算進(jìn)口氨水溫度75°C，出口廢水溫度40°C，壓力40kpa⑴、熱量收入進(jìn)口氨水?dāng)y帶的熱量Q=102.505X3.264X348=116433kJ1⑵、熱量支出1、產(chǎn)品帶出的熱量Q=1000X4.66X467=217622kJ/t22、廢水帶走熱量Q=20.646X3.556X313=22991kJ/t3⑶、熱量衡算Q入二Q1=116433kJ/tQ出二Q2+Q3=217622+22991=240613kJ/t實(shí)際熱耗，即蒸汽補(bǔ)充熱值Q,MJ/tQ=Q出-Q入=124180kJ/t單位產(chǎn)品母液蒸餾蒸汽消耗量，kg/t設(shè)使用蒸汽壓力為200kpa,熱焓為2708kJ/kg則124180/2708=45.86kg/t熱量衡算表見(jiàn)表4-2表4-2蒸氨塔熱量衡算表Table4-2ammoniatowerheatbalancesheet熱量收入熱量支出名稱熱值kJ/t百分率%名稱熱值kJ/t百分率%母液帶入熱量11643348.39廢液帶走熱量229929.56蒸汽補(bǔ)充熱量12418051.61產(chǎn)品帶出熱量21762289.44合計(jì)240613100合計(jì)240614100第五章結(jié)論通過(guò)蒸氨泡罩塔的設(shè)計(jì)，使我對(duì)蒸氨工藝的了解程度進(jìn)一步加深，不僅從層面上掌握了工藝流程，并且弄懂一些以前疑惑的地方。知道了蒸氨廢水不合格的原因有很多，直接蒸汽不足，致使塔頂溫度上不去，會(huì)使一部分氨無(wú)法蒸出，一致塔底排出廢水中氨的含量過(guò)高；再者，原料量過(guò)大，也就相對(duì)直接蒸汽量不足，也會(huì)是廢水不合格；另外，堿泵上不去，螺旋板換熱器內(nèi)部串漏也都是蒸氨廢水不合格的主要原因。在泡罩蒸氨塔的設(shè)計(jì)過(guò)程中，許多公式都是不是很嚴(yán)格的經(jīng)驗(yàn)式，利用這些公式計(jì)算出的工藝數(shù)據(jù)與實(shí)際塔的工藝要求有時(shí)差別很大，因此在使用過(guò)程中，要時(shí)常進(jìn)行修正，以便能更準(zhǔn)確的接近真是工藝。畢業(yè)論文是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的給排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，并且意志品質(zhì)力，抗壓能力及耐力也都得到了不同程度的提升。這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。雖然畢業(yè)設(shè)計(jì)內(nèi)容繁多，過(guò)程繁瑣但我的收獲卻更加豐富。各種系統(tǒng)的適用條件，各種設(shè)備的選用標(biāo)準(zhǔn)，各種管道的安裝方式，我都是隨著設(shè)計(jì)的不斷深入而不斷熟悉并學(xué)會(huì)應(yīng)用的。和老師的溝通交流更使我從經(jīng)濟(jì)的角度對(duì)設(shè)計(jì)有了新的認(rèn)識(shí)也對(duì)自己提出了新的要求，舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子：市政給水管網(wǎng)引入管的管徑如果選擇不當(dāng)就將造成上萬(wàn)元的直接經(jīng)濟(jì)損失，這些本是我工作后才會(huì)意識(shí)到的問(wèn)題，通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我提前了解了這些知識(shí)，這是很珍貴的。在設(shè)計(jì)過(guò)程中一些管道的設(shè)計(jì)讓我很頭痛，原因是由于本身設(shè)計(jì)受到建筑圖本身的框定，而又必須考慮本專業(yè)的一些要求規(guī)范，從而形成了一些矛盾點(diǎn)，這些矛盾在處理上讓人很難斟酌，正是基于這種考慮我意識(shí)到：要向更完美的進(jìn)行一次設(shè)計(jì)，與其他專業(yè)人才的交流溝通是很有必要的，這其中也包括更好的理解建筑甲方的各種要求，更要從祖國(guó)的高度看待一些大局上的問(wèn)題更好的處理各種矛盾。提高是有限的但提高也是全面的，正是這一次設(shè)計(jì)讓我積累了無(wú)數(shù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，使我的頭腦更好的被知識(shí)武裝了起來(lái)，也必然會(huì)讓我在未來(lái)的工作學(xué)習(xí)中表現(xiàn)出更高的應(yīng)變能力，更強(qiáng)的溝通力和理解力。順利如期的完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)給了我很大的信心，讓我了解專業(yè)知識(shí)的同時(shí)也對(duì)本專業(yè)的發(fā)展