金属环矩鞍填料 化工传质案例教学
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填料塔的填料层高度和塔径计算实例段全军,周桂亭,樊守传(青岛天元化工股份有限公司,山东胶南266400)[关键词]不锈钢矩鞍环;气相总传质单元高度;空塔气速;最小喷淋密度;压降[摘 要]用闲置金属鞍环填料对填料塔进行防腐处理。
介绍了利用现有引风机的条件下,填料塔塔径、塔高的计算示例。
[中图分类号]T Q028.2 [文献标识码]B [文章编号]1008-133X(2005)04-0023-03一般情况下,选用耐氯腐蚀的材料或对塔做一些防腐处理。
例如,小塔采用PVC材料,使用钢材的塔里应该采用衬胶等措施。
填料塔的填料最好采用塑料鲍尔环,因为它耐氯气腐蚀,而且环内空间及环内表面的利用率高,气体流动阻力降低,液体分布均匀。
由于鲍尔环上的两排窗孔交错排列,才使得通过环的气体流动通畅,避免了液体严重的沟流及壁流现象,因此,鲍尔环的操作弹性大,是选择的理想填料。
青岛天原公司有大量常年闲置的25mm 不锈钢矩鞍环,所以,选择了不锈钢矩鞍环和限制引风机来计算填料塔的计算事例。
1 前提条件已知:气体工作温度20 ,工作压力104.9 Pa,入塔气体流量10000m3/h,气体平均相对分子质量33.2,20%烧碱耗用量112752kg/h。
吸收塔采用25mm的金属鞍环。
2 物料衡算逆流吸收塔的物料衡算图见图1。
V单位时间内进塔空气的摩尔流量,kmol/s;L单位时间内进入塔的20%碱量,kmol/s;Y1进塔气体中氯气量的摩尔分数,%;Y2进塔及出塔气体中氯气量的摩尔分数,%;X1进塔液体中氯气量的摩尔分数,%;X2出塔液体中氯气量的摩尔分数,%图1 逆流吸收塔的物料衡算图2.1 混合气体的质量流量混合气体V S=10000m3/h,即2.78m3/s。
w V=10000!273!104.9!33.2/[101.3! (273+35)!22.4]=13604(kg/h)=3.78(kg/s)。
进塔气体的摩尔流量为410kmol/h,即0.114 kmol/s。
精馏典型散堆填料应用来自工厂的实际案例不用介绍,大家也知道,散堆填料是一个个具有一定几何形状和尺寸的颗粒体,因为是以随机的方式堆积在塔内,所以被称为散堆填料或颗粒填料。
阶梯环、鲍尔环、矩鞍环等作为典型的散堆填料,它们在国内的应用案例有哪些?小7今天为大家介绍一些,希望能对大家有所帮助。
阶梯环的应用在炼油厂减压蒸馏塔中应用炼油厂减压蒸馏塔顶油汽冷凝段(φ4.2m)用Dg50碳钢阶梯环代替原三层圆泡帽塔盘,填料层高度1.36m。
更换后压降为3mmHg,仅为原来的11.5%,填料的取热量为22~32万kcal/h·m3。
塔顶温度调节灵敏,可稳定在60~80℃。
蒸发层的真空度比以前提高很多,每小时可节约蒸汽4.6吨。
用于脱碳系统的吸收塔和再生塔某锦纶厂制氢车间设计能力为1000m3(标)/h。
其脱碳系统的吸收塔和再生塔原都采用35*35*4的瓷拉西环作填料。
改用碳钢和聚丙烯阶梯环后,生产能力达到1307m3(标)/h,超过了原来的最高水平1267m3(标)/h;吸收塔压降仅为0.02~0.03MPa,约为拉西环的30%;吸收与再生能力显着提高,传质系数大约提高50%;操作平稳、质量良好。
中型化肥厂合成氨脱碳装置中应用Ⅰ某厂以前二次脱碳采用陶瓷拉西环,传质效率低,且易破碎并堵塞换热器;二次脱碳气中CO2含量经常超标,导致甲烷化超温,影响催化剂寿命,且氢耗增加。
自1984年二次脱碳及二次再生采用阶梯环后,在日产180吨合成氨的高负荷下,二次脱碳气中CO2含量仍小于0.1%。
将二次脱碳吸收塔陶瓷拉西环改为金属阶梯环,同时对填料支承栅板及液体分布板进行更新改造;并将二次脱碳再生塔陶瓷拉西环改用金属和聚丙烯阶梯环,就取得了明显的效果。
改造后的技术效果和经济效益:①彻底消除了因二次脱碳气中CO2含量超标引起甲烷化催化剂超温的因素;②经测定,二次脱碳塔阻力由原来的0.05MPa降到0.03MPa;处理气量由原设计的14800m3(标)/h增至17690m3(标)/h,生产能力提高约20%;③提高了二次脱碳气的净化度,CO2含量由原先的0.3~0.4%;降至0.07~0.09%;④再生塔溶液再生不必开蒸汽加热,低变工艺气体热量完全满足溶液再生所需热量;以二次脱碳气中CO2含量降低0.2%计算,在现有的能力下,甲烷化反应少消耗的氢气可使每天增产合成氨1.47t;同时合成氨驰放气减少排放,使日增产合成氨1.83t,两项共计增产3.3t/d。
填料塔化⼯原理课程设计摘要在化⼯⽣产中,⽓体吸收过程是利⽤⽓体混合物中,各组分在液体中溶解度或化学反应活性的差异,在⽓液两相接触是发⽣传质,实现⽓液混合物的分离。
在化学⼯业中,经常需将⽓体混合物中的各个组分加以分离,其⽬的是:①回收或捕获⽓体混合物中的有⽤物质,以制取产品;②除去⼯艺⽓体中的有害成分,使⽓体净化,以便进⼀步加⼯处理;或除去⼯业放空尾⽓中的有害物,以免污染⼤⽓。
实际过程往往同时兼有净化和回收双重⽬的。
吸收是利⽤混合⽓体中各组分在液体中的溶解度的差异来分离⽓态均相混合物的⼀种单元操作。
在化⼯⽣产中主要⽤于原料⽓的净化,有⽤组分的回收等。
⽓液两相的分离是通过它们密切的接触进⾏的,在正常操作下,⽓相为连续相⽽液相为分散相,⽓相组成呈连续变化,⽓相中的成分逐渐被分离出来。
填料塔是⽓液呈连续性接触的⽓液传质设备,属微分接触逆流操作过程。
塔的底部有⽀撑板⽤来⽀撑填料,并允许⽓液通过。
⽀撑板上的填料有整砌和乱堆两种⽅式。
填料层的上⽅有液体分布装置,从⽽使液体均匀喷洒于填料层上。
填料层的空隙率超过90%,⼀般液泛点较⾼,单位塔截⾯积上填料塔的⽣产能⼒较⾼,研究表明,在压⼒⼩于0.3MPa 时,填料塔的分离效率明显优于板式塔。
这次课程设计的任务是⽤⽔吸收空⽓中的⼆氧化硫,然后再进⾏解吸处理得到⼆氧化硫。
要求设计包括塔径、填料塔⾼度、塔管的尺⼨等,需要通过物料衡算得到所需要的基础数据,然后进⾏所需尺⼨的计算得到各种设计参数,为图的绘制打基础,提供数据参考。
⽬录摘要.............................................................. I ⽬录............................................................. II 第⼀章设计⽅案的内容 (1)1.1流程⽅案 (1)1.2设备⽅案 (1)第⼆章设计⽅案的确定 (2)2.1吸收流程选择 (2)2.1.1吸收⼯艺流程的确定 (2)2.1.2流程装置的确定 (3)2.2吸收剂的选择 (3)2.3吸收剂再⽣⽅法的选择 (4)2.4操作温度和压⼒的确定 (4)2.4.1操作温度的确定 (4)2.4.2操作压⼒的确定 (5)第三章吸收塔设备及填料类型与选择 (6)3.1吸收塔设备的选择 (6)3.2填料类型的选择 (6)3.3填料规格的选择 (7)3.4填料材质的选择 (7)第四章吸收塔⼯艺条件的计算 (8)4.1基础物性数据 (8)4.1.1液相物性数据 (8)4.1.2⽓相物性数据 (8)4.2确定⽓液平衡的关系 (9)4.3吸收剂及操作线的确定 (9)4.3.1吸收剂⽤量的确定 (9)4.3.2操作线⽅程的确定 (10)4.4塔径计算 (11)4.4.1采⽤Eckert通⽤关联图法计算泛点速率 (11) 4.4.2操作⽓速: (13)4.4.3塔径计算: (13)4.4.4单位⾼度填料层压降的校核 (14)4.5填料层⾼度计算 (14)4.5.1传质系数的计算 (14)4.5.2 填料层⾼度 (17)4.6填料塔附属⾼度的计算 (18)第五章填料吸收塔附属装置的选型 (19)5.1液体分布器的简要设计 (19)5.1.1液体分布器的选型 (19)5.1.2分布点密度及布液孔数的计算 (20)5.2.塔底液体保持管⾼度的计算 (21)5.3其它附属塔内件的选择 (22)5.3.1 填料⽀撑板 (22)5.3.2 填料压紧装置与床层限制板 (22)第六章辅助设备的选型 (23)6.1管径的选择 (23)6.1.1进液管管径 (23)6.1.2出液管管径 (23)6.1.3进⽓管管径 (24)6.1.4出⽓管管径 (24)6.2泵的选取: (24)6.3风机的选型: (26)第七章关于填料塔设计的选材 (27)参考⽂献 (28)附录 (29)致谢 (34)第⼀章设计⽅案的内容1.1流程⽅案指完成设计任务书所达的任务采⽤怎样的⼯艺路线,包括需要哪些装置设备,物料在个设备间的⾛向,哪些地⽅需要有观测仪表、调节装置,那些取样点以及是否需要有备⽤设备等,按上述内容绘制流程图。
一、前言塔器作为汽-液及液-液之间进行传质与传热的重要设备,广泛应用于炼油、石化、精细化工、化肥、农药、医药、环保等行业的物系分离,涉及蒸(精)馏、吸收、解吸、汽提及萃取等化工单元操作。
塔器分为板式塔和填料塔两种。
板式塔通常结构较为简单,易于放大,造价较低;但板式塔普遍存在效率较低,压降较高,持液量大等缺点。
为了解决这种问题,填料塔应运而生,填料塔近年来发展很快,尤其是随着各种新型填料及其它新型塔内件开发成功,应用填料塔似乎成了一种潮流。
与传统的板式塔相比,填料塔具有生产能力大、分离效率高、压降小、操作弹性大、持液量小等优点,而且新型填料、新型塔内件的开发应用和基础理论研究的不断深入,使填料塔的放大效应取得了实质性的突破,填料塔在化工企业得到了很好的应用,使其与板式塔的竞争变得更为激烈。
二、适用范围填料塔应用范围极广,相对于板式塔更适用于以下工况:①传质速率受气膜控制的系统以及要求持液量小、停留时间短、压降小的物系;②有腐蚀性、热敏性、易起泡沫及粘性物料的条件;③难分离物系及产品纯度要求很高的场合;④与高效液体分布器相匹配,还可适用于10:1以上的高操作弹性条件。
主要应用领域有:①炼油厂常减压塔,气体分离塔,催化裂化吸收稳定系统、脱硫塔、烷基苯分馏塔等;②乙烯装置汽油分离塔、乙烯/苯乙烯精馏塔的改造及其他石油化工产品的加工;③化肥行业脱硫、脱碳、再生塔、热水饱和塔、尿素除尘塔等;④天然气分离装置、空气分离装置;⑤制药、食品、环保、精细化工等行业。
近几年来,蒸馏装置发展趋势是现代填料塔逐步取代传统填料塔,并部分取代大型板式塔,国外有专家预言,不就的将来采用规整填料将成为蒸馏操作唯一可取的途径。
三、新型散装填料介绍散装填料是具有一定几何尺寸的颗粒体,在塔内以散堆方式堆积。
近年一些新型高效散装填料的出现以及在一些行业的成功应用,如环保行业从烟气中除去HC1和S02等,说明散装填料将在某些领域得到新的发展。
化工原理课程设计题目:SO2气体吸收塔的设计系别:化学与环境工程学院专业:过程装备与控制工程姓名:***学号: ************ 指导老师:***2015年 6 月 22 日目录一设计任务书二设计方案简介三工艺计算一设计任务书(一)设计题目过程填料吸收塔的设计:试设计一座填料吸收塔,用于脱除混水吸收SO2,其余为惰性组分,采用清水进行吸收。
合气体(先冷却)中的SO2(二)操作条件(1)操作压力常压(2)操作温度 20℃(三)设计内容(1)流程的选择:本流程选择逆流操作;(2)工艺计算:吸收剂量求取、操作线方程式、填料塔径求取、填料层高度、最小润湿速度求取及润湿速度的选取、单位填料层压降的求取、吸收塔高度等的计算;(3)附件选型:液体分布,分布器及再分布器、支座等的选型;(4)编写设计说明书和设计结果一览表,绘制填料塔的工艺条件图。
二设计方案简介2.1方案的确定2.1.1装置流程的确定本流程选择逆流操作。
2.1.2吸收剂的选择吸收剂为清水2.1.3操作温度与压力的确定(1)操作压力常压(2)操作温度 20℃2.2填料的类型与选择的过程,操作温度及操作压力较低,工业上通常选用塑料对于水吸收SO2散装填料。
本流程选用N38塑料鲍尔环填料。
2.3设计步骤本课程设计从以下几个方面的内容来进行设计:(1)吸收塔的物料衡算;(2)填料塔的工艺尺寸计算;主要包括:塔径,填料层高度,填料层压降;(3)设计液体分布器及辅助设备的选型;(4)绘制有关吸收操作图纸。
三 工艺计算3.1基础物性数据3.1.1 液相物性数据20℃时水的有关物性数据如下: 密度为 ρL =998.2 kg/m 3 粘度为 µL =1.0050mPa ·s 表面张力为σL =72.6×103 N/mSO 2在水中的扩散系数为 D L =147×10-9m 2/s=5.29×10-6m 2/h (依Wilke-Chang 0.518r 0.6()1.85910M TD V φμ-=⨯计算,查《化学工程基础》)3.1.2 气相物性数据设进塔混合气体温度为20℃, 混合气体的平均摩尔质量为M Vm =Σy i M i =0.04×64+0.96×29=30.4g/mol 混合气体的平均密度为 ρVm =RT PM =293314.84.30325.101⨯⨯=1.2645kg/ m 3混合气体的粘度可近似取为空气的粘度,查化工原理得20℃空气的粘度为 μV =1.81×105Pa ·s查手册得SO 2在空气中的扩散系数为 D V =1.08×10-5m 2/s=0.039 m 2/h3.1.3 气液相平衡数据由手册查得,常压下20℃时SO 2在水中的亨利系数为 E=3.55×103kPa 相平衡常数为m=E/P=3.55×103/101.3=35.04 溶解度系数为H=ρ/EM=998.2/(3.55×103×18)=0.0156kmol/kN ·m 3.1.4 物料衡算(1)进塔混合气中各组分的量 塔平均操作压强为101.3kPa ,故: 混合气量=3000×20273273+×4.221=124.79 kmol/h混合气SO 2中量=124.78×0.04=4.99 kmol/h =4.99×64=319.44kg/h 设混合气中惰性气体为空气,则混合气中空气量=124.78-4.99=119.79kmol/h =119.79×29=3473.88kg/h(2)混合气进出塔的摩尔组成y 1=0.04 y 2=0.0014(3)混合气进出塔摩尔比组成 进塔气相摩尔比为 Y 1=11y 1y -=04.0104.0-=0.04167出塔气相摩尔比为 Y 2=22y 1y -=0014.010014.0-=0.001401963(4)出塔混合气量出塔混合气量=119.79÷(1-0.0014)=119.96kmol/h (5)吸收剂(水)的用量L该吸收过程属低浓度吸收,平衡关系为直线,最小液气比可按下式计算12min 12()Y Y LY V X m -=-对于纯溶剂吸收过程,进塔液相组成为X 2=0(V L )min =004.3504167.0001401963.004167.0--=33.86取操作液气比为min 4.1)(V L V L = 404.4786.334.1=⨯=VL53.567879.119404.47=⨯=L kmol/h(6)塔底吸收液组成X 11212()()V Y Y L X X -=-000848.0)(211=-=LY Y V X (7)操作线方程 依操作线方程0014.0404.47)(22+=-+=X X VLY X V L Y 3.2填料塔的工艺尺寸的计算3.2.1塔径的计算采用Eckert 通用关联图计算泛点气速。
金属矩鞍环 38 填料等板高度金属矩鞍环(Metal Saddle Ring)是一种常用于填料塔内的填料材料。
它具有独特的结构和形状,适用于各种化工过程中的质量传递和热传递操作。
金属矩鞍环的外形类似于一个倒置的蜂窝,由一系列平行排列的金属片组成。
每个金属片都是沿着其中心轴向外围弯曲成三维曲面,形成一个鞍状结构。
这种特殊的形状使得金属矩鞍环具有较高的表面积和孔隙率,从而增加了气体与液体的接触面积,提高了传质效果。
金属矩鞍环的优点之一是其开放的结构。
相比于其他填料材料,金属矩鞍环更容易受到气体和液体的穿透,从而形成更好的流体分布和均匀的气液接触。
这种开放的结构还使得填料塔内的堵塞和压降降低,从而减少了操作成本和能源消耗。
金属矩鞍环的另一个重要特点是它的高度可调。
根据任务名称所给出的要求,填料等板的高度达到38,金属矩鞍环可以根据实际需要进行叠加和堆积,灵活调整填料的厚度来满足要求。
这种高度可调的特性使得金属矩鞍环适用于各种填料塔和设备,可以灵活应对不同的工艺需求。
金属矩鞍环具有良好的耐腐蚀性能,适用于各种化学介质的传质过程。
它可以耐受高温、高压和强酸碱条件,并且能够保持较长时间的使用寿命。
这是由于金属矩鞍环采用了高质量的金属材料制造,具有较高的抗腐蚀能力和机械强度。
这种耐腐蚀性能使得金属矩鞍环成为一种可靠稳定的填料选择。
在工业应用中,金属矩鞍环广泛应用于各种填料塔和反应塔中,用于化工过程中的质量传递和热传递操作。
它可以用于气体吸收、吸附、脱硫、脱氧、精馏、萃取等过程中,提供高效的传质效果和均匀的气液接触。
同时,金属矩鞍环还可以用于化学反应过程中的传热操作,提高反应速率和产物纯度。
综上所述,金属矩鞍环是一种应用广泛的填料材料,具有独特的结构和形状,适用于各种化工过程中的质量传递和热传递操作。
它具有高表面积和孔隙率、开放的结构、高度可调和耐腐蚀性能等优点。
金属矩鞍环在填料塔和反应塔等设备中起到了至关重要的作用,提高了传质效果和操作效率。
金属矩鞍环填料标准全文共四篇示例,供读者参考第一篇示例:金属矩鞍环填料是一种在化工领域广泛应用的填料,可用于各种塔内填料,如塔板塔顶填料、塔内填料等,具有良好的传质效果和机械强度。
金属矩鞍环填料标准制定了金属矩鞍环填料的生产和使用规范,确保了金属矩鞍环填料的质量和应用效果。
一、金属矩鞍环填料的分类和特点金属矩鞍环填料是一种金属制成的塔内填料,常见的有不锈钢、碳钢等材质。
金属矩鞍环填料具有表面积大、孔隙率高、传质效果好、耐腐蚀性强等特点,适用于各种化工反应器、分离塔、冷凝器等设备中,被广泛应用于石油、化工等领域。
金属矩鞍环填料按形状可分为平面矩鞍环和弯曲矩鞍环两种,其中平面矩鞍环适用于高装液层高冲击的反应器,弯曲矩鞍环适用于低装液层高塔塔板,具有较好的液体均匀性和传质效果。
金属矩鞍环填料的标准主要包括以下几个方面:1. 材质和规格:金属矩鞍环填料应选用符合标准的不锈钢、碳钢等金属材质制成,规格应符合设计要求。
2. 表面处理:金属矩鞍环填料的表面应进行除油、磷化等处理,以提高其耐腐蚀性能。
3. 孔隙率和表面积:金属矩鞍环填料的孔隙率和表面积应符合设计要求,以保证其良好的传质效果。
4. 机械性能:金属矩鞍环填料应具有良好的机械强度和耐磨性,以确保长期使用的稳定性。
5. 安装和使用:金属矩鞍环填料的安装应符合相关规范,使用时应注意避免挤压变形、碰撞损坏等情况。
1. 传质效果好:金属矩鞍环填料具有大表面积和高孔隙率,传质效果好,可大大提高化工设备的反应速率。
2. 耐腐蚀性强:金属矩鞍环填料选择高质量的金属材质制成,具有良好的耐腐蚀性能,适用于各种腐蚀性介质。
4. 维护方便:金属矩鞍环填料安装简便,维护方便,能够减少设备维护成本。
金属矩鞍环填料标准的制定和执行,有利于保证金属矩鞍环填料在生产和使用过程中的质量,有效提高化工设备的传质效率和运行稳定性。
希望在未来的发展中,金属矩鞍环填料能够得到更广泛的应用,为化工行业的发展做出更大的贡献。
不锈钢矩鞍环imtp标准不锈钢矩鞍环IMTP标准是指在化工、石油、制药等领域中常用的一种填料。
它是一种高效的填料,具有良好的传质性能和阻力特性,广泛应用于各种化工反应器、吸收塔、萃取塔、蒸馏塔等设备中。
下面我们来详细了解一下不锈钢矩鞍环IMTP标准的主要内容。
一、不锈钢矩鞍环IMTP标准的基本介绍不锈钢矩鞍环IMTP标准是一种由不锈钢制成的填料,其形状为矩形,四周有四个倒角,中间有一个凸起的矩形。
它的表面有许多小孔,可以增加填料的表面积,从而提高传质效率。
不锈钢矩鞍环IMTP标准的优点是具有良好的传质性能和阻力特性,能够有效地提高反应器的效率。
二、不锈钢矩鞍环IMTP标准的主要特点1. 高效性能:不锈钢矩鞍环IMTP标准具有良好的传质性能和阻力特性,能够有效地提高反应器的效率。
2. 耐腐蚀性:不锈钢矩鞍环IMTP标准采用不锈钢材料制成,具有良好的耐腐蚀性能,能够在酸、碱等恶劣环境下使用。
3. 稳定性:不锈钢矩鞍环IMTP标准具有良好的稳定性,能够在高温、高压等恶劣条件下使用。
4. 易于安装:不锈钢矩鞍环IMTP标准的安装非常简单,只需要将填料放入反应器中即可。
三、不锈钢矩鞍环IMTP标准的应用范围不锈钢矩鞍环IMTP标准广泛应用于各种化工反应器、吸收塔、萃取塔、蒸馏塔等设备中。
它可以用于气体吸收、液体萃取、蒸馏分离等过程中,具有良好的传质性能和阻力特性,能够提高设备的效率。
四、不锈钢矩鞍环IMTP标准的规格参数不锈钢矩鞍环IMTP标准的规格参数包括填料高度、填料直径、比表面积、孔隙率等。
不同的规格参数适用于不同的反应器和设备,用户可以根据自己的需要选择合适的规格参数。
五、不锈钢矩鞍环IMTP标准的优势不锈钢矩鞍环IMTP标准具有良好的传质性能和阻力特性,能够提高设备的效率。
它采用不锈钢材料制成,具有良好的耐腐蚀性能和稳定性,能够在恶劣环境下使用。
不锈钢矩鞍环IMTP标准的安装非常简单,易于操作。
已知:1=0.023Y 、2=0.0002Y 、10.006X =、20X =,0.846m =。
38DN 金属环矩鞍填料:比表面积23112/a m m =,堆积密度3365/P kg m ρ=,个数324680n m -=,空隙率96%ε=,干填料因子1126m -Φ=。
解:(1) 改造方案1.增加填料高度,保持L V 不变2.增加填料高度,改变液体流量L ,使得吸收剂出口1X 组成不变3.只增加液体流量L4.提高操作压力,保持L V 不变,令'p p η=5.改变填料的有效比表面积a ,保持L V 不变,令'a a η=6.串联一个相同塔径的塔,保持L V 不变(2)工艺计算方案一:增加填料高度,保持L V 不变原工况物料衡算: 112()VX Y Y L=- 1120.006==0.2632()0.023-0.0002X V L Y Y =- 1212min 1120.0230.0002()0.8460.83860.0230Y Y Y Y L m Y Y V X m mϕ---===⋅=⨯=-- 校正项 min 114.5()0.26320.8386L V L V ==⨯=采用传质单元数法计算○1解析法——脱吸因数法: 原工况:0.8460.26320.2226mVS L==⨯=1222-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2226)0.2226]=5.7831--1-0.22260.0002-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++ 3.80.65715.783OG OG Z H m N === 新工况,当出塔气体组成'-6-525010510Y =⨯=⨯时,S 不变;'12'-522-110.023-0ln[(1-)]ln[(1-0.2226)0.2226]7.5641--1-0.2226510-0e OG e Y Y N S S S Y Y =+=+=⨯OG Y OG V LH K a V H =Ω⋅Ω∴和不变不变''0.65717.564 4.970OG OG Z H N m =⋅=⨯= '- 4.970-3.8 1.170Z Z Z m ∆===既填料塔高度增加1.170m 即可。
已知:1=0.023Y 、2=0.0002Y 、10.006X =、20X =,0.846m =。
38DN 金属环矩鞍填料:比表面积23112/a m m =,堆积密度3365/P kg m ρ=,个数324680n m -=,空隙率96%ε=,干填料因子1126m -Φ=。
解:(1) 改造方案1.增加填料高度,保持L V 不变2.增加填料高度,改变液体流量L ,使得吸收剂出口1X 组成不变3.只增加液体流量L4.提高操作压力,保持L V 不变,令'p p η=5.改变填料的有效比表面积a ,保持L V 不变,令'a a η=6.串联一个相同塔径的塔,保持L V 不变(2)工艺计算方案一:增加填料高度,保持L V 不变原工况物料衡算: 112()VX Y Y L=- 1120.006==0.2632()0.023-0.0002X V L Y Y =- 1212min 1120.0230.0002()0.8460.83860.0230Y Y Y Y L m Y Y V X m mϕ---===⋅=⨯=-- 校正项 min 114.5()0.26320.8386L V L V ==⨯=采用传质单元数法计算○1解析法——脱吸因数法: 原工况:0.8460.26320.2226mVS L==⨯=1222-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2226)0.2226]=5.7831--1-0.22260.0002-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++ 3.80.65715.783OG OG Z H m N === 新工况,当出塔气体组成'-6-525010510Y =⨯=⨯时,S 不变;'12'-522-110.023-0ln[(1-)]ln[(1-0.2226)0.2226]7.5641--1-0.2226510-0e OG e Y Y N S S S Y Y =+=+=⨯OG Y OG V LH K a V H =Ω⋅Ω∴和不变不变''0.65717.564 4.970OG OG Z H N m =⋅=⨯='- 4.970-3.8 1.170Z Z Z m ∆===既填料塔高度增加1.170m 即可。
○2解析法——对数平均推动力法: 原工况:3112112---0(0.0230.8460.006)0.00023.943100.0230.8460.006ln ln 0.0002m Y mX Y Y Y mX Y --⨯-∆===⨯--⨯()()1230.0230.00025.7833.94310OG m Y Y N Y ---===∆⨯ 3.80.65715.783OG OG Z H m N === OG Y OG V LH K a V H =Ω⋅Ω∴和不变不变新工况,当出塔气体组成'-6-525010510Y =⨯=⨯时,LV不变,OG H 不变;1'12'5-3121()()(0.023510)0.2632 6.03910X V L Y Y Y Y VX L-=--⋅∴==-⨯⋅=⨯'-353112-31152---0(0.0230.846 6.03910)510 3.034100.0230.846 6.03910ln ln 510m Y mX Y Y Y mX Y ----⨯⨯-⨯∆===⨯--⨯⨯⨯()()'-5'12'30.0235107.5643.03410OGm Y Y N m Y ---⨯===∆⨯ ''0.65717.564 4.970OG OG Z H N m =⋅=⨯='- 4.970-3.8 1.170Z Z Z m ∆===既填料塔高度增加1.170m 即可。
方案二:增加填料高度,改变液体流量,使得吸收剂出口1X 组成不变 原工况;112()VX Y Y L=- 1120.006==0.2632()0.023-0.0002X V L Y Y ∴=- 0.8460.26320.2226mVS L==⨯= 1222-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2226)0.2226]=5.7831--1-0.22260.0002-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++新工况,当出塔气体组成'-6-525010510Y =⨯=⨯时,'1'-5120.006==0.2614()0.023-510X V L Y Y =-⨯() ''()0.8460.26140.2212VS m L =⋅=⨯='''12''-522-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2212)0.2212]=7.5521--1-0.2212510-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++⨯OG Y OG V LH K a V H =Ω⋅Ω∴和不变不变OG OG Z H N =⋅又''7.5523.84.9625.783OG OG N Z Z m N ∴=⋅=⨯='- 4.962-3.8 1.162Z Z Z m ∆===既填料塔高度增加1.162m ,此时,气体流量V 不变,液体流量变为''0.2632 1.0070.2614V L L L L L V L =⋅=⋅=,吸收剂出口组成1X 不变。
方案三:只增加液体流量L 原工况:1120.006==0.2632()0.023-0.0002X V L Y Y =- 0.8460.26320.2226mVS L==⨯= 1222-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2226)0.2226]=5.7831--1-0.22260.0002-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++新工况:OG OG Z H N =而OG Y VH K a =⋅Ω与液体流量无关,OG H 不变' 5.783OG OG OGZN N H ∴===''12'22-1ln[(1-)]1--e OG e Y Y N S S S Y Y =+ 即 '''-510.023-05.783ln[(1-)]1-510-0S S S =+⨯ 利用Excel 单变量求解,得'0.07S =-,所以,此方法不合适。
方案四:提高操作压力,保持LV不变,令'p pη=OG Y G V VH K a K p a ==⋅Ω⋅⋅⋅Ω''OG OG OG H pH H p η∴=⋅= 又E m p=''p m m m p η∴=⋅= ''V m V S S m L L ηη∴=⋅=⋅= ''12'22-1ln[(1-)]1--e OG e Y Y N S S S Y Y ∴=+ ''12'22-1ln[(1-)]1--e OG OG OG e Y Y H Z N H S S S Y Y η∴=⋅=+⋅ (4-1)其中,0.6571OG H m =, '0.2226=S S ηη=即(4-1)化简为 -510.22260.0230.22260.65713.8ln[(1-)]0.22265101-ηηηη=+⋅⨯ 利用polymath 6.0, 解得=1.249 1.3η≈即操作压力提高为原来的1.3倍,填料塔填料高度不变,可达到要求。
方案五:改变填料的有效比表面积a ,假设保持L V不变,令'aaη=原工况:112()VX Y Y L=- 1120.006==0.2632()0.023-0.0002X V L Y Y ∴=- 0.8460.26320.2226mVS L==⨯=1222-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2226)0.2226]=5.7831--1-0.22260.0002-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++新工况,当出塔气体组成'-6-525010510Y =⨯=⨯时,OG Y VH K a =⋅Ω''OG OG OG H aH H a η∴=⋅= 又'12'-522-110.023-0ln[(1-)]ln[(1-0.2226)0.2226]7.5641--1-0.2226510-0e OG e Y Y N S S S Y Y =+=+=⨯OG OG Z N H =⋅''15.7830.76457.564OG OG OG OG H N H N η∴==== '11.3080.7645a a a a η∴=⨯=⋅=即有效比表面积为原来的1.308倍。
原采用的DN38 金属环矩鞍填料的比表面积23112a m m =,设新填料为DN25金属环矩鞍填料,其比表面积'23185a m m =, 其中 '185112 1.65 1.308a a ==>,可达到要求。
方案六:串联一个相同塔径的塔,保持L V不变原工况;112()VX Y Y L=- 1120.006==0.2632()0.023-0.0002X V L Y Y ∴=- 0.8460.26320.2226mVS L==⨯= 1222-110.023-0ln[(1-)]=ln[(1-0.2226)0.2226]=5.7831--1-0.22260.0002-0e OG e Y Y N S S S Y Y =++3.80.65715.783OG OG Z H m N === 新工况,当串联一个相同塔径的吸收塔时,进第二个塔气体组成'10.0002Y =,出第二个塔气体组成'-6-525010510Y =⨯=⨯时,OG Y OG V LH K a V H =Ω⋅Ω∴和不变不变''12'-522-110.0002-0ln[(1-)]ln[(1-0.2226)0.2226] 1.5481--1-0.2226510-0e OGe Y Y N S S S Y Y =+=+=⨯=1.5480.6571=1.017OG OG Z N H m ∴=⋅⨯即串联一个填料高度为1.017m 的相同塔径的填料塔可满足要求(3)方案比较89(4) 实施方案确定对所有方案进行比较,达到要求的方案中,其中方案五(改变填料的有效比表面积a )是最简易,费用较低的一种方案,所以决定采用方案五设施改造。