发布时间 : 星期三 文章毕业设计 2万m3h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计更新完毕开始阅读8c8d5bd152ea551811a68777
太原科技大学毕业设计（论文）
第4章 填料塔的结构设计
4.1 确定吸收塔塔径及相关参数
4.1.1 求取泛点气速和操作气速
已知量：入塔气： V1=20000m3/h=20000÷22.4×18.8=16786kg/h，
出塔气： V2=14012.48m3/h=6462 kg/h， 出塔液： L1=867588+11123=878711kg/h， ， 入塔液： L2=867588kg/h，
选择d=50mm塑料阶梯环，其填料因子φ=143.4m-1，ε=0.927，比表面积at=114.2m2/ m3，Bain-Hougen关联式常数A=0.204，K=1.75。
混合气体的密度:
PM1.5?106?18.8?10?3?G???11kg/m3
RT8.315?308.315泛点气速uF可由Eckert通用关联图或Bain-Hougen关联式求取，现按Bain-Hougen关联式计算泛点率关联式求解uF
2?uFL14?G18a?G0.2?=A?1.75()() (4-1) lg?(3)?L?G?L?g??L?2?uF114.211?867588?0.2?=lg????2.1730.204?1.75???39.811184167860.927????14?11???? ?1184?18得: uF=0.1528m/s
取: u=0.8uF=0.8×0.1528=0.122 m/s 4.1.2 求取塔径
操作状态下的气体体积流速：
V=20000?脱碳塔径D
D=
实际取塔径?2200mm
- 14 -
0.101273?401??=0.423m3/s 1.527336004V4?0.423==2.124m ?u3.14?0.122太原科技大学毕业设计（论文）
4.1.3 核算操作气速
??4.1.4 核算径比
4V4?0.423?=0.111m/s 22?D3.14?2.2D/d=2200/50=44, 满足阶梯环的径比要求
4.2 填料层高度计算
吸收过程传质系数KG的计算 [6]
KG = A?u1.3CPC0.1B-0.01 =20×(0.122)1.3×(10.209)0.1×(27.29)-0.01 (4-2)
=1.584 kg/m2·h·MPa
式中 KG － 传质系数，kg/m2·h·atm ；
A － 经验数，A = 20； u － 操作气速，m/s ； CNa－ 溶液中Na2CO3的含量， CPC= C×MPC =0.1×102.09=10.209g/L； B－ 吸收过程液气比，B = 27.29 吸收过程平均推动力ΔPm
ΔPm = (P1-P1*)-(P2-P2*)/ [㏑(P1-P1*)/ (P2-P2*)] (4-3)
=（4.1884-0.05624）/㏑（4.188÷0.05624） =2.91atm ；
式中 P1－ 吸收塔入口气相CO2分压 ，atm ；
P1 = 4.1884atm
P2－ 吸收塔出口气相H2S分压 ，atm ； P2 = 1.5/0.1013×0.0038 = 0.05624 atm； P0－ 吸收塔入口压力 ，atm ，P0 = 1.48atm ； Pi－ 吸收塔出口压力 ，atm ，Pi = 1.48atm ；
P1*，P2*－ 吸收塔入，出口气相H2S平衡分压 ，Mpa ，溶液中H2S含量很低，可以忽略。P1*= P2*=0 所需传质面积的计算
- 15 -
太原科技大学毕业设计（论文）
AP = G/ KG△Pm = 10969/1.584×2.91 =2379m2 式中：G － CO2脱出量
G=20000×（0.283-0.0038）×44/22.4=10969kg/h 填料层高度的计算
HP = AP/0.785D2α=2379/0.785×2.22×114.2 = 5.48m 取填料层高度:HP =6 m 对于塑料阶梯环填料，而实际
H6??2.73 D2.2H?4.5 D计算得填料层高度为6000mm,故无需分段
4.3 填料层压降计算
采用Eckert通用关联图，查文献[7]，计算填料层压力降 横坐标为
?L?V0.5877588110.5()?()=5.039 ?V?L167681184查文献[5],填料因子 ?P=116m-1
u2?P??V0.20.1222?116?1.4511??2.1730.2 纵坐标为 ?L=
9.811184g?L=0.0112
查图（内插）得：?PZ=15×9.81=147.15Pa/m 填料层压降为： 6=882.9Pa ?P=147.15×
4.4 设备厚度计算
4.4.1 圆筒的厚度
选用16MnR钢板，查《化工设备机械基础》[8]表9-4得：[?]t?189MPa，焊接采用双面焊100%无损探伤检查，焊接接头系数??1.00，则由筒体的计算厚度为：
??PCDi (4-4) t2[?]??PC- 16 -
太原科技大学毕业设计（论文）
?1.5?2200
2?189?1?1.5=8.76mm
查《化工设备机械基础》得C1=0.3mm，取腐蚀裕量C2=2mm，则 设计厚度?d???C2?8.76?2?10.76mm 圆整后取名义厚度?n??d?C1?V=12mm 4.4.2 封头的厚度
???PCDi (4-5) t2[?]??0.5PC1.5?2200
2?189?1?0.5?1.5=8.75mm
设计厚度?d???C2?8.75?2?10.75mm 圆整后取名义厚度?n??d?C1?V=12mm
4.5 塔设备的选取
4.5.1 液体分布器
查《化工设备设计手册》[9]，液体分布器选用槽式溢流型分布器，如图4.1
槽式溢流型分布器，操作时，液体由上部进入分配槽，漫过分配槽顶部缺口流入喷淋槽，喷淋槽内的液体经槽的底部孔道和侧部的堰口分布在填料上。分配槽通过螺钉支承在喷淋槽上，喷淋槽用卡子固定在塔体的支持圈上。
- 17 -