水蒸氣蒸氨塔的設(shè)計(jì).doc

ANYANG INSTITUTE OF TECHNOLOGY 本 科 畢 業(yè) 論 文 水蒸氣蒸氨塔的設(shè)計(jì)The Design of the Ammonia Vapor Tower 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25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：指導(dǎo)教師： 職 稱：工程師摘要 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,并將蒸氨廢水送至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 The Design of the Ammonia Vapor TowerAbstract Bubble tower is one of the first plate of the tower, it has been nearly two hundred years of history. Blister tower because of its flexible operation, tray efficiency, large capacity,are widely used in distillation, absorption and other fields. In ammonia recovery industry, blister tower has a pivotal position, as the bubble tower flexible operation, so that ammonia and ammonia recovery process has greatly improved and, more importantly, the recovery tower, not only in the product conservation of resources and reduce pollution. Ammonia recovery process in the design, the design of bubble-cap tower in particular is greater attention。This paper study the object is the ammoniac distilling system of GangTie JiaoHua corporation, Ammonia distilling is to distill the residual ammonia from the blast section in an ammonia still, which evaporate the volatile ammonia into the saturator to increase the production of vitriol ammonia and send waste water to biochemistry section to decontaminate. Therefore, if it is abnormal in ammonia distilling section, the production of vitriol ammonia will be unqualified and the biochemistry section will be Abnormal, as a result, the total coking plant emission standard. In this paper, the experience of a simplified chemical equation for ammonia process steam consumption of high ammonia tower shorter life cycle issues, summed up the experience of production operations and the basis of theoretical analysis to identify the remaining ammonia and steam temperature process of ammonia data.Key words Ammonia Process Blister Direct steam Tray引 言隨著社會(huì)的發(fā)展，化工在人們的生活中占有越來越重要的地位。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。我國是農(nóng)業(yè)大國，農(nóng)業(yè)在我國的國民經(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提供了充足的勞動(dòng)力的光環(huán)下也給予了最大的問題，那就是吃飯問題。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，世界各國都十分重視氨的加工回收技術(shù)的開發(fā)。德國是世界上最早加工煤焦油的國家之間之一，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發(fā)方面處于優(yōu)勢地位。此外，美國，前蘇聯(lián)，印度等國的煤焦油加工技術(shù)也均由獨(dú)到之處。與這些國家相比，我國煤焦油加工工業(yè)存在的問題有：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，必須通過過程改進(jìn)，設(shè)備更新才能解決。因此從化學(xué)工程的角度來看，最根本的問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)我國經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，改善我國的勞動(dòng)人民的生活水平，帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。我們希望通過蒸氨塔的設(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)簡單蒸餾釜串聯(lián)起來，由于原料液中組分的揮發(fā)度不同，每經(jīng)過一個(gè)蒸餾釜蒸餾一次，蒸汽中輕組分的含量就提高一次，即yn+1ynx（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)越來越少，接近于零。將這些蒸餾釜疊加起來，在結(jié)構(gòu)上加以簡化即成為精餾塔。1.1.2工藝流程從界區(qū)外送來的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，與塔釜出來的精餾殘液換熱回收熱量后，氨水被加熱到140160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203左右。塔頂蒸汽溫度約43進(jìn)入冷凝器 冷凝，在此部分氣氨冷凝為液氨，未冷凝氣氨進(jìn)入冷凝器進(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辟了新的途徑，取消了加工剩余氨水過程中蒸汽、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Aspen Plus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94.3kgt(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，若要在我國實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用還需解決一些關(guān)鍵問題。 蒸氨節(jié)能工藝可降低直接蒸汽單耗到89kgt(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)室做的開發(fā)才是技術(shù)，工程不是技術(shù)，就是畫畫圖，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)?，F(xiàn)在的工藝計(jì)算傾向于使用軟件如Aspen，Pro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)值來自于工程實(shí)踐，書本上是學(xué)不到的。 化工設(shè)備你要了解動(dòng)設(shè)備、靜設(shè)備等。因?yàn)楣に囀峭ㄟ^設(shè)備實(shí)現(xiàn)的。選擇合理的設(shè)備對(duì)工藝來說十分重要。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Table 2-1 Path blister diameter relations with Tajikistan 表2-2 標(biāo)準(zhǔn)泡罩規(guī)格（JB-1212-73）Table 2-2 Standard Specifications blister 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度和較好的鼓泡效果；而長方形及梯形齒縫則因齒縫開度過小，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)，三角形齒縫開度過大，鼓泡效果變壞；而長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，說以選擇梯形齒縫。由氨水流量65m3/h.可估算塔徑在1.23.0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1 可選標(biāo)準(zhǔn)泡罩 Dg=100 根據(jù)表2-2可選 類 （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=0.075m1 、氣囪底界面直徑d2d2=D=0.1m、氣囪直徑d2d2=0.6 d1=0.06m 氣囪的截面與塔圈截面的比例大小要根據(jù)通過氣體量確定，一般在15%20%之間、氣囪截面積Sv=0.0028m、氣囪口至泡罩間距H3 H3=d2/4=0.015m、氣囪頂端至泡罩垂直筒形面積SaSa=d2H2=0.0028m、氣囪外壁至泡罩內(nèi)壁環(huán)形面積SbSb=0.005m氣囪高度H2H2=0.0517m、齒縫總面積SbSb=nS0=*0.005=0.0033m式中：n泡罩齒數(shù)，個(gè); S0每個(gè)齒縫面積，m2、泡罩齒距t t=b+S1=0.005+0.0015 =0.0065mb齒縫寬度，mS1泡罩壁厚，m、泡罩齒數(shù)nn= 泡罩齒的形狀，長短大小應(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，汽，液接觸適宜。、氣泡下面流出的氣體平均速度蒸氨塔通過下面流出的氣體平均速度至是比較高的，一般在30-40m/s之間。這里取 =35m/s、氣囪地板至泡罩齒尖高度h4 h4=c+b-hs=0.10+0.005-0.028=0.077m b泡罩下氣速厚度，m hs齒高，；c泡罩下性情液層高度。系根據(jù)經(jīng)驗(yàn)選用。基于蒸氨塔存在結(jié)疤，一般推薦用0.100.15、出口溢流擋板距泡罩齒根靜止距離液面深度h2這個(gè)值與塔的自由截面氣體流速成反比，一般在050mm之間，蒸氨時(shí)一般可取2530mm為理想尺寸。這里取 H2=30mm代表齒尺寸符號(hào)如圖21 圖1代表齒尺寸符號(hào)hs齒高； t齒距；s1齒底寬sb齒尖寬；b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。1 、溢流堰寬L0根據(jù)液體流量而定： VL=L0h1式中流量系數(shù)，可取0.6；g重力加速度，ms2整理后可得 L=0.565VL/h12=1m(2)、溢流管出口堰高度H4H4=VL/L0=65/(3600*0.1*1)=0.18m溢流管允許液體流速，m/s.(可取0.10.2m/s)這里取=0.2m/s(3)、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Table 2-3 percentage cap for each bubble size and bubble size and bubble size ratio of teeth由表2-3選泡帽中心距P=1.25D2.2.3塔徑計(jì)算(1)計(jì)算設(shè)計(jì)負(fù)荷下齒縫全開（開度為100%）時(shí)所需的最小總齒縫面積長方形齒縫 AS=0.585AS塔板最小齒縫面積，VS設(shè)計(jì)氣體負(fù)荷，shS-齒縫高度，mL,V-液體，氣體（操作條件下）重度，kg/m3（2）計(jì)算所需鼓泡面積Ab則可知 m=3.54Ab=mAS=3.540.585=2Ab-鼓泡面積，m-鼓泡面積與齒縫面積之比（3）估算塔徑按鼓泡面積占塔截面積80%估算 D=1.8m表2-4泡罩直徑與塔徑的關(guān)系Table 2-4 Path blister diameter relations with Tajikistan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 Table 2-5 Recommended for a round bubble cap tray spacing 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：N= 實(shí)現(xiàn)蒸氨過程的基礎(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), 長期以來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12一書之附表提供的數(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）Table 2-6 The surface of aqueous solutions and aqueous solutions containing vapor phase% of the content (weight)就蒸氨塔而言，若建設(shè)過程無熱損失，同時(shí)溫度，壓力為恒值，二元混合物汽化潛熱相等。這樣在塔的高度上，上升氣量與下降液量也就恒定（不考慮過程的熱力性質(zhì)）,那么可以根據(jù)NH3-H2O系統(tǒng)平衡曲線表-6和蒸餾液，氨水的x-y曲線圖2求出二元混合物NH3-H2O的平衡線。 圖2-2 蒸餾液，氨水的x-y曲線 Figure 2-2 distilled liquid ammonia the x-y curve通過驗(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=0.0033 xW=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： =0.8實(shí)際塔板效率： N=120.8=152.2.6塔高HH=NH1=150.6=9m2.2.7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（1）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(2)降液管面積AdAd=L/(3600W0)=65/(36000.08)=0.226（3） 液體在降液管中停留時(shí)間=AdH3600L=6s式中-L-液體負(fù)荷，m3/h（4） 弓形降液管弦長L1對(duì)于單溢流塔板L1=0.6-0.8D； 降液管弦長即是溢流堰長 L1=0.71.8=1.3m（5） 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/(L1Ud3600)=0.14m式中 Ud液體在降液管底緣出口處的流速，一般采用 0.10.3米s，這里采用低速即取0.1米s；(6)塔板布置 L1/D=0.7由圖2-3可得Wd/D=0.145Ad/At=0.09則 Wd=0.1451.8=0.261（）Ad=0.090.7851.82=0.229（m）按三角形排列，以比例尺布置泡帽，P=1.25100=125()，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Wd與截面積AdFigure 2-3 Arched downcomer width Wd and the cross-sectional area Ad L1/D圖2-4泡帽塔板布置圖Figure 2-4 Bubble cap tray layout第三章 流體力學(xué)計(jì)算3.1流體力學(xué)計(jì)算、氣體通過泡罩升氣管及環(huán)形面積壓力降hrWr=6/(870.016)=4.31(m/s)由表3-1可查的K=0.25 hrc=KWr2v/l=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)KTable 3-1 Trachea or rotary annular channel and the resistance coefficient K圖3-1齒縫開度Figure 3-1 Opening teethVS-設(shè)計(jì)氣體負(fù)荷，m3/sVmax-實(shí)際總齒縫面積下齒縫全開時(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/Vmax30%、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=8743.07=3747(cm2)=0.3747(m2)齒縫開度為100%時(shí)氣體負(fù)荷。VS/Vmax100%=81.5%由圖-5查得齒縫開度為85%，則齒縫壓力降hSOhSO=h=0.850.028=0.0238(m液柱):hw=25 :hw=50 :hw=75 hw=100圖3-2液面梯度關(guān)系圖Figure 3-2 Relationship between surface gradient=nCV=71.20.00165=0.0139m、液面梯度按塔徑計(jì)算的液流強(qiáng)度為L/D=65/1.8=36.1m3/hm(塔徑)F=1.05V=1.5又 hw=62mm, hck=10mm由圖3-2可查得=0.00165,CV=1.2、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/0.785D2(1-2Ad) =6/0.7851.82(1-20.229) =4.35(m/s)又 0.85W=2.85 圖-7泡沫因數(shù)值Figure -7 factor value of the bubble 由圖3-3可查得=0.6hL=（hrc+hso+/2）=0.6(0.003+0.0238+0.007)=0.0168(米液柱) 、塔板壓力降H H=hrc+hso+hL=0.003+0.0238+0.0168=0.0436(米液柱)、蒸汽分配比 （hrc+hso）=0.3190.5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)Table 4-1 Material data物料酚g/m3氰g/m3氨氮g/m3CODg/m3流率M3/h比熱容KJ/(kgK)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NH3 652.5=162.5廢水中的NH3 13.260.3=4 162.5-4=158.5一噸基準(zhǔn)產(chǎn)品中的NH3 10000.25=250當(dāng)量 158.5250=1.577、進(jìn)口氨水中的NH3量 1.577652.51715.074(kmol/t) 102.505(kg/t)、廢水中的NH3量 1.57713.260.3170.369(kmol/t) 20.646(kg/t)、蒸汽量 1000+20.4993.28=886.23(kg/t) 49.235(kmol/t)4.2 熱量衡算進(jìn)口氨水溫度75,出口廢水溫度40，壓力40kpa、熱量收入進(jìn)口氨水?dāng)y帶的熱量 Q1=102.5053.264348=116433kJ、熱量支出1、產(chǎn)品帶出的熱量Q2=10004.66467=217622kJ/t2、廢水帶走熱量Q3=20.6463.556313=22991kJ/t、熱量衡算 Q入=Q1=116433 kJ/tQ出=Q2+Q3=217622+22991=240613 kJ/t實(shí)際熱耗，即蒸汽補(bǔ)充熱值Q,MJ/tQ= Q出-Q入=124180 kJ/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2708 kJ/kg則 124180/2708=45.86kg/t熱量衡算表見表4-2 表4-2蒸氨塔熱量衡算表Table 4-2 ammonia tower heat balance sheet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)使一部分氨無法蒸出，一致塔底排出廢水中氨的含量過高；再者，原料量過大，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)到的問題，通過這次畢業(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，更要從祖國的高度看待一些大局上的問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，也必然會(huì)讓我在未來的工作學(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)展前景充滿信心，無論給水系統(tǒng)排水系統(tǒng)還是消防系統(tǒng)，我都采用了一些新的技術(shù)和設(shè)備他們有著很多的優(yōu)越性但也存在一定的不足，這新不足在一定程度上限制了