氨吹脱塔单元设计示例.docVIP

4.4.1氨吹脱塔单元 4.4.1.1设计说明 设计采用循环空气吹脱，气液比可取1500-3000，取3000。 4.4.1.2设计尺寸 （1）吹脱塔的计算 已知沼液中NH3-N约为2.5g/kg（2.5g/L），即摩尔分率为0.0026。入吹脱塔的沼液流量为5.6m3，即为311.11kmol/h，设定回收率为90%。同时在101.3kPa和30℃时，该氨水稀溶液的氨分压为0.2kPa，故亨利系数E为76.923kPa，m=(0.2/101.3)/0.0026=0.7592。 30℃空气的分子量为29，密度1.165kg/m3。 ①实际气液比 （G/L）min=(X1-X2)/(Y2e-Y1)=(0.0026×90%)/(0.0026×0.7592)=1.186 （G/L）=(1.1-2)×（G/L）min=1.8×1.186=2.135 (取系数为2) 所以G=2.135×311.11×29/1.165=16534.23m3，即为664.22kmol/h。 故实际气液比（体积比）为： （G/L）v=16534.23/5.6=2952.54 ②理论板数确定 吸收因子A=L/mG=0.617，即脱吸因子S=A-1=1.62 N理论：X1-X2/X1-0=SN+1-S/SN+1-1 0.0026×90%/0.0026=(1.62N+1-1.62)/(1.62N+1-1) 所以N=3.09，取N=4 气相中氨的摩尔分率Y2=(X1-X2)/(G/L)=1.096×10-3； ③塔的有效高度Z 根据Drickanmer-Bradfood法：ET =0.17-0.616lgμ 30℃，进料液体的摩尔粘度μ为0.8007cp（设计应选取最恶劣的条件，故中温35℃发酵，考虑到冬季热损失，选用20℃的进料，此时进料液体的摩尔粘度为1.005cp） 故ET=0.17-0.616lgμ=0.169 实际板数N=NT/ET=23.66 取24 同时取板间距为450mm 故Z=(18-1)×0.45=7.65m ④塔高的确定 塔顶高1m，设置进料口（40mm），人孔（500mm）； 塔底高2m，（按照可以储存10min的容量测算），进气管内径40mm。 ⑤塔径的确定 FLV=L/V×(ρL/ ρv)0.5=1/2952.54 (1000/1.165)0.5=9.923×10-3； 取板间距HT=0.45m； 图筛板塔的泛点关联图 查图得C20=0.08, 对数值进行修正C=C20(σ/20)0.2=0.08(71.2/20)0.2=0.103； 最大空速的确定：Umax=C(ρL-ρv / ρv)0.5； =0.103{（1000-1.165）/1.165}0.5=3.016m/s; 实际流速确定= Umax×0.8=2.41m/s； 所以D={(4×16534.23/3600)/(3.14×2.41)}0.5=1.56m， 圆整后取1.6m。 实际取堰长Lw为0.7×1.6=1.12m；则下液管宽度wd=0.143D，Af/AT=0.0878。（参见化学工艺设计手册153页弓形宽度和面积） 根据塔径可以算出： AT=3.14×1.62/4=2.01m2； Af=0.0878×AT=0.176 m2； An= AT- Af =1.834 m2； un=V/An=16534.23/3600/1.834=2.504m/s 实际泛点百分率为：un/ Umax=2.504/3.016=83% ⑥塔板详细设计 采用平顶溢流堰、单溢流管溢流，筛板结构。取堰高hw=0.05m。 采用垂直弓形降液管和普通平底受液盘， 堰上液上高度how=2.84/1000×E×(Lh/Lw)2/3=2.84/1000×(5.6/1.12)2/3=0.0083m 取0.009m。(一般情况下，液流收缩系数取1) 板式清液层高度hL=0.05+0.009=0.059m。 降液管底隙高度：小塔径降液管底隙高度取25mm 取筛板孔径do为6mm,孔间距t=2.5do=15mm，筛板取不锈钢塔板,厚度为3mm。 下液管宽度wd=0.143D=0.229m。安全区ws=0.07m，无效区wc=0.05m。 开孔区面积Ak =2[x(r2-x2)0.5+r2arcsin(x/r)]=1.426m2 其中x=（D/2）－（wd+ws）=0.8-0.279=0.521 r=（D/2）－wc=0.8-0.05=0.75 由于考虑到塔板增设安装手柄，占据部分开孔区面积，实际取80%Ak=1.14 则筛板开孔数为n=n1×Ak=(1158000/t2) Ak=5867.2，取开孔数5868个。 ⑦塔压降 a干板压降Hd Hd=0.051×(u