脫硫塔的設(shè)計計算

1、5.設(shè)備計算及選型選塔體材料為Q235-B5.1 脫硫塔的設(shè)計計算脫硫吸收塔采用填料塔，填料為 450X30X 1.5聚丙烯鮑爾環(huán)，公稱直徑為 50cm,空隙率為£ =027,比表面積為a 414.m2/m3,采用亂堆的方式。5.1.1塔徑計算泛點氣速法泛點氣速是填料塔操作氣速上限，填料塔的操作空塔氣速必須小于泛點氣 速，操作空塔氣速與泛點氣速之比稱為泛點率。對于散裝填料，具泛點率的經(jīng)驗值為u/uf=0.5 0.85填料的泛點氣速可由貝恩 一霍根關(guān)聯(lián)式計算：lg uF2 x 1 ：0.2=A . K（L）14（；。）18 g ； LG L式中 uf泛點氣速，m/s ;g重力加速度，9

2、.81m/s ;a填料總比表面積，m2/m3 ;& 填料層空隙率，m3/m3 ;卬、a 氣相、液相密度，kg/m3 ；小 液體粘度，mPa S ;仙=0.837 mPa - SL、G 液相、氣相的質(zhì)量流量，kg/h ;A、K 關(guān)聯(lián)常數(shù)，與填料的形狀及材料有關(guān)。查下表得出 A=0.204,K=1.75o表3.2.1不同類型填料的A K值散裝填料類型AK規(guī)整填料類型AK塑料鮑爾環(huán)0.09421.75金屬階梯環(huán)0.1061.75金屬鮑爾環(huán)0.11.75瓷矩鞍0.1761.75塑料階梯環(huán)0.2041.75金屬環(huán)矩鞍0.062251.75其中,A_K(GL)l4G)18= 0.204-1.75

3、(711.7 1044.03 i40.869 91126 )0.869 18()81044.03-1.0583因此,“J.10583g 1 g10 M g M M -a : lu F _ 1U0210-10583 9.81 0.9273 1044.03所以uF1140.8730.20.869 = 2.575 ms取泛點率為 0.5,貝Uu=0.68uF = 1.751m/s根據(jù)操作態(tài)的每小時氣體處理量算出塔徑D, mD = . 4Vs/ 3式中：D吸收塔直徑，m；Vs氣體的體積流量，m3/sD=4 911263600 父九 m 1.751=4.2902m圓整后D取4.3m壁厚的計算Q235-B

4、 當(dāng)6在 3-4mm的范 圍內(nèi)時 5】=11M3 P a 操作一3PC = Pgh = 990.2kg/m M9.8N/kg 黑 12m = 117.388k p a,設(shè) 計壓力p=1.1pc =129.126kpa = 0.1293Kpa ,選取雙面焊無損檢測的比例為全部,計算壁厚：、LplpCC0.1293 4300 八 八 C1 C22 113 1-0.1293壓力為：所以取Ci=0.2, C2=1所以 6d =2.46 +0.2 + 1 ='3.66mm圓整后取 6n =4mm.5.4強(qiáng)度校核求水壓試驗時的應(yīng)力。因為Q235-B的屈服極限 6s = 235Mp a,所以0.96

5、stp = 0.9 m 1 m 2 35= 21 15MPa ,Pt(De)""2"' k-1，Pt= 1.25P71、e =、n -C =4-(1 0.2) =2.8= 99.35MPa0.1293 (4300 2.8)-T =2 2.8% <0.Wos水壓試驗滿足要求4.6封頭的設(shè)計封頭又稱端蓋，按其形狀可分為凸形封頭、錐形封頭和平板型封頭3類。其 中凸形封頭包括半球形封頭、橢圓形封頭、蝶形封頭和球冠形封頭。錐形封頭分 為無折邊與折邊兩種。平板封頭根據(jù)它與筒體連接方式不同也有多種結(jié)構(gòu)。4.6.1 封頭的選擇從工藝操作考慮，對封頭形狀無特殊要求。球

6、冠形封頭、平板封頭都存在 較大的邊緣應(yīng)力，且采用平板封頭厚度較大，故不宜采用。理論上應(yīng)對各種凸形 封頭進(jìn)行計算、比較后，再確定封頭形狀。但由定性分析可知：半球形封頭受力 最好，壁厚最薄，但深度大，制造較難，中、低壓小設(shè)備不宜采用；碟形封頭的 深度可通過過渡半徑r加以調(diào)節(jié)，但由于碟形封頭母線曲率不連續(xù)，存在局部應(yīng) 力，故受力不如橢圓形封頭；標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭制造比較容易，受力狀況比碟形封 頭好，故可采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓形封頭。4.6.2 封頭材料的選擇封頭材料白選擇：Q235-B4.6.3 封頭的高因為長軸：短軸=2即：-=2 所以hi =° = 1075mm2hi4其中D 吸收塔的內(nèi)徑hi 封頭

7、的高直邊高度為：h50 m m(查 JB/T4337-95 可知)4.6.4 封頭的壁厚計算壁厚：對于標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，K=1取封頭是由整塊鋼板沖壓而成 中=1,所以品:,嚴(yán)+C1+C2=0.12眈4300+1 + 0.2 = 3.66 圓整后取25 】中-0.5p2X113-0.5X0.12931n = 4mm4.6.5 強(qiáng)度校核校核筒體與封頭水壓試驗強(qiáng)度，根據(jù)式 、=，(:九0as式中2 , e、.e =、.n -C =4-(1 0.2) =2.8Pt(D ' e)2-Pt-1.25Phk- t6s =235MPa , s/0.1293 (4300 2.8)99.35MPa2 2.8仃

8、T c 0.9中仃s滿足條件且、e =、.n -C =4-(1 0.2) =2.8T ： 0.9 D s 0.15% =4300 0.15% 0.9 -5.805mm所以6 s A D M 0.15%滿足條件5.1.2填料高度計算(a)吸收過程傳質(zhì)系數(shù)Kg計算KG=AW1.3Na0.1B-0.01式中：Kg傳質(zhì)系數(shù)，Kg / (m2hatm); A經(jīng)驗數(shù)，取A=20;W吸收塔操作氣速，m/s；Na溶液中Na+含量，g/L；B吸收過程液氣比，L/m3。1.3 46 5 23 50.6 0.1647 .q.oi2K G = 20 1.820( )()60.4072 kg m .h.atm10684

9、91126(b)計算吸收過程平均推動力 A PM, atmPMln(Pi - n)-(P2 -P2)-*rd)*P2 -P2式中：Pi吸收塔入口氣相H2s分壓，atm；P2吸收塔出口氣相H2s分壓，atm；Pi = (64.79/34) / (91126/18.1) X1.25=4.7312 1兇-4 atmP2 = (0.137/34) / (91126/18.1) X1.25=1.0004 17atmP1*, P2* 吸收塔入、出口 H2s分壓，atm,溶液中H2s含量很低, 可以忽略，P1* = P2* =004.7312 10%-1.0004 10,5.PM = =7.6656 104

10、.7312 10”ln IZ6-11.0004M10 _FP 二G1Kg：PM式中：G1KgH2s脫除量，Kg/h;傳質(zhì)系數(shù)，Kg / (m2 h atm)；A PM-吸收過程平均推動力,64.653atm。FP 二-560.4072 7.6656 10(d)根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算出填料高度2=13962.199m(c)計算傳質(zhì)面積FP, m2HPFP20.785D a式中 a-填料比表面面積13962.199HP28.4381m0.785 4.3114約為8.5m ,分兩段填料。上段4m ,下段4.5m。5.1.3液體分布器采用蓮蓬頭式噴淋器。選此裝置的目的是能使填料表面很好的濕潤，結(jié)構(gòu)簡單,制造

11、與維修方便，噴曬比較均勻，安裝簡單。(1)小孔個數(shù)n的確定：流量系數(shù)中取0.820.85,本次設(shè)去0.84,推動力7柱高度H取0.06m。則小孔液體流速 w= 2gh =0.842 9.81 0.06 = 0.9113m/s小孔輸液能力Q =-L =7117 =0.1977m3/s36003600由Q=Ww 得，小孔的總面積為f = & =0.1977= 0.2583m3w 0.84 0.9113所以，小孔個數(shù) n = Jw_ = 0.2583父 0.9113 = 2997.063,即為 2998 個孔。九12九c c/2d0.0144式中，d小孔直徑，一般取410mm,視介質(zhì)污潔而異

12、，本次設(shè)計取 10mm。(2)噴曬器離球面中心到填料表面距離計算蓮蓬頭安裝離填料表面的距離一般為(0.51) D,本次設(shè)計去h=0.5D,WJ, h =0.5D =0.5 4.3= 2.15m(3)蓮蓬頭直徑范圍為d蓮 % D ,取% D =0.86m(4)噴火彎曲半徑R的確定取 R=0.3D則 R=0.3D=0.3 4.3=1.92m5.1.4液體再分布器液體在亂堆填料層內(nèi)向下流動時，有偏向塔壁流動現(xiàn)象，偏流往往造成塔中心的填料不被潤濕。為將流動塔壁處的液體重新匯集餅引向塔中央?yún)^(qū)域，可在填料層內(nèi)每隔一定高度設(shè)置液體再分配器。在液體再分配器中，分配錐最簡單。本設(shè)計采用分配錐分配器。(1) 截錐

13、小頭直徑一般為 D' (0.70.8) D,取D=0.75D=3.225m(2)液體再分配器高度h(D -D)(4.3 -3.225)h = = = 0.6 4 0 62 tan：2 tan405.1.5 填料支撐板的選擇本次設(shè)計選用分塊式開孔波形板。這種支撐板的波形結(jié)構(gòu)承載能力好，空隙率大。在波形內(nèi)增設(shè)加強(qiáng)板，可提高支撐板的剛度表5-1 支撐架尺寸（采用不銹鋼）/ mr/mrm/mrm/mr43004295425565.1.6 塔底設(shè)計溶液在釜內(nèi)停留15min,裝料系統(tǒng)取0.5塔底高（h）：塔徑（d） =2:1塔底料液量Lw=LT=711.7m3/h=0.1977 m3/s塔底體積V

14、w = Lw /0.5 = 0.1 9 7/T0.5 = 0.3 9 5 4因為所以Vw=兀 d2h/4,h=2d3Vw=0.5 兀 d1/31/32 0.39540.6 3 1 5d = 2VW/二二3.14h=2X0.6315=1.227m5.1.7 塔頂空間高度塔的頂部空間高度是指塔頂?shù)谝粚铀P到塔頂封頭切線的距離。為了減少塔頂出口氣體中夾帶的液體量，頂部空間一般取1.21.5m,本設(shè)計取1.2m。5.1.8 全塔高度計算表5-2填料塔各部分高度列表單位：mm封頭高度塔頂噴頭彎曲半徑噴淋高度填料層高度11001200192021508500再分配器高度塔釜支座6401227600H=11

15、00+1200+1920+2150+8500+640+1227+600=17337mm5.2噴射再生梢的計算5.2.1 梢體計算(a)再生槽直徑計算再生槽直徑計算可用下式計算:D1GA0.75A式中：Ai吹風(fēng)強(qiáng)度，m3/ ( h m2),取 Ai =70 m3/ (h m2);D1槽體直徑，m；Ga空氣量，m3/h o而空氣量用下式計算：Ga=Lt G =711.7 2.4=1708.08式中：Ci噴射器抽吸系數(shù)，m3/ m3;取Ci=2.4 m3/ m3所以有:Di1708.08 0.75 70= 5.7m(b)計算再生槽擴(kuò)大部分直徑D2, mD2=0.4+DiD2=0.4+5.7=6.1m

16、(c)計算再生槽高度HT, mHT= Hi + H2 + H3Hi 再生槽有效高度，m；H2 噴射器出口到槽底距離，取 H2 =0.5m;H3 擴(kuò)大部分高度，取H3=1.5m;再生槽有效高度Hi下式計算：HiLt 0.785Di2 60式中：溶液在再生槽內(nèi)停留時間，min, 一般取Lt溶液循環(huán)量，m3 / h;Di槽體直徑，m0.785二 /4再生槽有效高度Hi =711.7 23= 6.05m0.785 5.760再生槽高度 HT= 6.05+ 0.5 +i.5=8.05m=i3min5.2.2噴射器計算(a)噴嘴計算噴嘴個數(shù)(n)確定:LtLi式中：LiLt每個噴射器溶液量，m3/h,取L

17、i =40m3-溶液循環(huán)量，m3 / h0/ h；n= 7ii.7/ 40=i7.79取 n=i8噴嘴孔徑（dj）, mdjLi0.785 3600 wj式中 wj噴嘴處溶液流速，m/s,取wj =20 m/sodj400.785 3600 20=0.027m(2)噴灑器球面中心到填料表面距離計算2h = r c o t g-22W sin式中r噴灑圓半徑，r =D-(75i00)24300r=-100 = 2.05m2a -噴灑角，即小孔中心線與垂直軸線間的夾角,W小孔中液體流速，任 40°，取 a =404Li4 40W/ =$ - 19.42 m s3600t d；3600 父

18、九 x 0.02722h =2.05cot40.2 =2.58m2 19.42 sin 40(3)蓮蓬頭直徑范圍為d 蓮1/5D,取 1/5D=0.86m5.2.3接管的計算與選擇(a)噴嘴管計算噴嘴孔徑(dj), m.0.785 3600 Wj噴嘴處溶液流速，m/s,取Wj =20 m/s0dj400.785 3600 20=0.027m溶液入口管直徑dL, mdL =3djdL =3 ：0.027=0.081m=81mm取 89 X 熱軋無縫鋼管；噴嘴入口收縮段長度L5, mL5dL -dj2t an1 2式中 因一一噴嘴入口收縮角，通常取ai=14L50.081 -0.0272 tan1

19、4=0.033m噴嘴喉管長度Lo, m通常噴嘴喉管長度取L0=3mm。噴嘴總長度L, mL=L o+ L5L=0.003+ 0.033=0.036m（b）混合管計算混合管直徑（dm）：dm = 1.13 0.785 dj2 M式中:M一噴射器形狀系數(shù)，通常取M=8.5dm 1.13 x0.785x0.0272 x8.5 = 0.079m取 89M 熱軋無縫鋼管混合管長度（L3）:L3 = 25dmL3 = 25 0.079=1.957m（c）吸氣室計算空氣入口管直徑da, mmGada =18.8、1.w2n式中 W2管內(nèi)空氣流速，m/s,取=3.5m/s;GA空氣流量,m3/h ； n 噴嘴個數(shù)1708.