湿法填料式吸收塔脱硫塔设计

《湿法填料式吸收塔脱硫塔设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《湿法填料式吸收塔脱硫塔设计（13页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、湿法脱硫塔设计 一般吸收塔的结构如下图 2-2：12图2-2填料料式吸收塔结构示意图1气体出口； 2液体分布器； 3壳体； 4人孔； 5支承与液体分 布 器之间的中间加料位置； 6壳体连接法兰； 7 支承条；8 气体入口；9 液体 出口； 10 防止支承板堵塞的整砌填料； 11液体再分布器； 12液体 入口包括塔体(筒体，封头)、填料、填料支承、液体分布器、除雾器等。5.4.1 引言根据前人的研究成果， 我们可得出以下结论 11 ：(1) 萘醌法用于脱除沼气中 硫化氢时，对吸收液的组成进行适当改进,可以使脱硫率达到99 %995 %(2)吸收和再生操作 都可以在常温、常压下进行。 (3) 吸收

2、液的适宜配方为 :Na2CO3 为 2.5 % ,NQS 浓度为 1.2 mol/m3 ,FeCl3 浓度为 1.0 % ,EDTA 浓度为 0.15 % ,液相 pH 值 8.58.8 ,吸收操作 的液气比 (L/ m3) 为 11123。5.4.2 吸收塔的设计(分子栏目)( 1 号图 1 张)根据前期计算沼气产气量为60.83 m3沼气/h。设定沼气的使用是连续性的， 缓冲罐设置成容纳日产气量的 1/12，为 121.66 m3；吸收塔处理能力121.66 m3沼气/h在沼气成分中甲烷含量为55% 70%g、二氧化碳含量为28%44%、，因此近似 计算沼气的平均分子密度为1.221 kg

3、/m3，惰性气（CH4、CO2）的平均分子量为25.8,混合气量的重量流速为121.66 1.221 9.81456kgf/h,硫化氢平 均含量为0.6%,回 收 H2S 量为 99。1. 浓度计算硫化氢总量1456 0.006=8.736kgf/h,8.736 =0.257kmol/h34硫化氢吸收量8.736 0.99=8.649 kgf/h,8.649 =0.254 kmol/h34惰气量1520-8.736=1511.26 kgf/h, =58 58kmol/h 25.8硫化氢在气相进出口的摩尔比为：Y1 = 0.257 =0.004458.58Y2=0.257 0.2545858=0

4、.000051硫化氢在进口吸收剂中的浓度为 X2=0设出口吸收剂中硫化氢浓度为 8, 则硫化氢在出口吸收剂中的摩尔比 X1= 8/17=0.009292/18由此可计算出吸收剂的用量：L VXYX58.58 004(4000(0051 =27.7kmol/h=27.7*18=498.6mX1 X 20.0092 0kgf/h根据混合气的物性算得：气相重度v =52kgf/ m3硫化氢在气相中的扩散系数:Dg=00089 rrf/h液相重度 L=998kgf/m3；3液相粘度 l=785 10 5 kgf?s/ m2表面张力 =00066kgf/m；溶剂在填料表面上的临界表面张力 C=00034

5、kgf/m2 塔径计算气相平均重量流率1456 1456 8649=145168 kgf/h液相平均重量流率4986 4986 8649=50292 kgf/hV= D 2 u4(2-1)V=121.66 m3沼气/h=0.0338 m3沼气/s , u 取 0.5m/s；所以，代入式 (2-1)中得3.14121.662 D 2 0.54得 D=0.293m , 取 D=0.3m3. 填料高度计算填料高度 Z=H OG*NOG4传质单元数：用近似图解法求得： NOG=4.25(1)因 H2S 在吸收剂中的溶解过程，可看作气膜控制过程，按传质系数公式得：(2-2)3600 Gg 3vDGad

6、2式中B常数，对般填料B=5.23a 填料比表面积G 气相粘度d填料尺寸，选用25mm金属矩鞍环v气相重度DG 硫化氢在气相中的扩散系数kGaDG BRTGvGV=3.01kmol/1451.68Gv=3600 0.785 0.325.71 6=197 三2194 1.58 10 6 9.813600 GgVDG0.7irf h*at2 =5.71kg/近 s3600 1.58 10 6 9.81 3=11.065.2 0.0089ad 2 12294 0.025 2 =0.04253600 Gg 3ad 2DG194 0.00895.23 197.22 1.06 0.04250.082 32

7、5GL=502.92 =0.8793600 0.785 0.45 0.452 0.05l220.8792 1949982 9.81=1.7410.0034 0-75 0.75=0.6080.0066GL20.8792998 0.0066 194 9.810.144ag1.194=1941-exp-1.45 0.608 1.194 1.741 0.144=44.99283 m2 /m3Ky=ky=Pk G =11.53 3.01=3470kmol/近 hV58.58829kmol/ irf h，于是得传质单兀高度:m0.785 0.32 2V829H OGm0.5334.70 44.998yaw

8、填料高度：Z HOGNOG0.53 4.25 2.25 m考虑到填料塔上方还要安装液体分布器和除雾器等设备，选取填料塔高度 为 4.0m 。 此时沼气经过填料塔的时间约为 11 秒，符合工程设计的要求。2.2.3 吸收塔的塔体圆筒及封头设计1 、内压圆筒的计算 本设计采取沼气经罗茨风机加压后进入吸收塔进行吸收， 罗茨风 机的出压力选49.0kPa，设计压力取工作压力的2.0倍，则设计压力为980kPa (以下 计算 按照设计压力为 98kpa 计算)(1)设计温度下圆筒的计算厚度按(2-3)式计算，公式的适用范围为pj 04 Og4。0PcDi0 2 t Pc2-3)其中 Di=0.3m ；P

9、c=98kPa_ot =1250kgf/ cm2 =12500 kpa其中塔体的焊接采用单面对焊，局部无损探伤，取申=0.7所以98 0.300 2 12500 0.7 98=0.00168m=1.68mm（ 2）设计温度下圆筒的实际厚度按（ 2-4）式计算：CCC0123（2-4）C3可取零其中当腐蚀裕量 C2 取 1mm 时，如果钢板的负偏差按 2mm 厚的钢板选取，即C1=018mm,则算出的8=1.68+1+0.18=286mm超，过了 2mm,所以钢板的负偏差 不能按 2mm 厚的钢板选取。由表可见厚度在 2.8mm 至 3.0mm 的钢板其负偏差 均为0.22mm，故此处应取C1=

10、022mm,于是0C1 C2C3=1.68+1+0.22=2.9mm取厚度为 3.0mm 的钢板制造填料塔的圆筒筒体。（3）设计温度下圆筒的计算压力按（ 2-5）式计算： （应力校核 ） 必须满足 t t t pc（Di 0）20（2-5）Di=0.3m ；pc=98kPa；80=1.68mm=0.00168m；所以 t =8799kPat98 （0.3 0.00168）2 0.00168 t =12500kPa ,满足条件 t t 。4）设计温度下圆筒的最大允许工作压力按（ 2-6）式计算20 t（Di0）2-6)Di=0.3m ；5e=1 68mm=0.00168m99=0 7t =125

11、00kPa计算得2 000168 12500 079745 kPa(03 000168)2、受内压标准椭圆形封头的计算： 吸收塔采用标准椭圆 封头 （1）标准椭圆形封头的计算厚度按（ 1-7）式计算4：2-7)pcDici2 t05pcDi=03m； pc=98kPa； t =12500kPa9=07所以得98 0.32 12500 0.7 0.5 98=0.00168m=1.68mm0.15%。按照规定，标准椭圆形封头的有效厚度应不小于封头内直径的 经验证，取1.68mm符合标准2） 标准椭圆形封头的实际厚度按（ 2-8）计算5 =5 +C2-8）壁厚附加量 C=C1+C2+C3C3可取零其

12、中当腐蚀裕量C2取1mm时，如果钢板的负偏差按2mm厚的钢板选取，即C1=018mm,则算出的8 =1.68+1+0.18=286mm超，过了 2mm,所以钢板的负偏差 不能按2mm厚的钢板选取。由表可见厚度在2.8mm至30mm的钢板其负偏差均为0.22mm，故此处应取C1=022mm,于是8 =81+ C2+C3=1.68+1+0.22=2.9mm取厚度为 3.0mm 的钢板制造塔体的椭圆形封头（3） 椭圆形封头的最大允许工作压力按（ 2-9）式计算：2-9)2 t(Di0.5 )8 =1 68m; m t =12500kPa申=0.7 （DG800mm,采用单面对焊，局部无损探伤，取申=

13、07）Di=0.3m=300mm；=97.73kPa2 1.68 12500 0.7 所以【P】300 0.5 1.682.2.4.填料塔附属结构及选型1.液体分布器131415主要有以下几种型式管式喷淋器，液体直接由管口流出，为避免水力冲击瓷环，下面加一块圆形挡板。适用于塔径 300mm 的填料塔，优点是便宜，易于安装。缺点是喷淋不均匀液体流向塔壁，大塔中的顶部填料无效。莲蓬式喷洒器，适用于塔径600mm的填料塔。优点是便宜，易于安装缺点 是易于产生雾沫夹带；往往有大量液体喷到塔壁，以致无效。多孔直管式，适用于塔径 300mm 的填料塔，优点是便宜，易于安装。缺点是 喷洒不均匀。要求液体清洁

14、，否则小孔易堵。多孔盘管式，适用于塔径15mm的溢流管，分布盘的直径为塔径的06一 0.8倍，气体由盘和塔壁之间通过。适用于塔径800mm以上，液体为清液，液体负荷变化不大的填料塔。优点是分布较均匀，缺点是对分布板的水平度 要求高。筛孔盘式，盘上开50 3的角钢组成，板间距25mm，造价便宜但效率低。丝网式一般取丝网厚度H=100 150mm。除雾效率高，可达99%，但价格贵因此综合考虑,本设计选取丝网式除雾器。3. 液体再分布器主要有以下几种形式 16：截锥式,适用于塔径小于 600mm 的塔,结构简单但喷洒不均匀,只适 宜于小塔。升气管式，气相由升气管的齿缝走， 液相由小孔及齿缝的底部溢流

15、下去。 适用于 大中型塔，优点是气相通过的截面积较大，可超过塔横截面积的 100%，缺点是结构复 杂。边圈槽形，适用于塔径为3001000mm的填料塔。结构简单，气体通过截面较 大，但是喷洒不均匀。金属全截面式， 气体上升的方形槽间以液体溢液的孔板， 适用于大型塔。 优点 是可起支承板与在分布器的双重作用，液体分布均匀，缺点是自由截面 较低。罗赛脱式，适用于塔径小于 600mm 的塔，结构简单，气液通道大， 不易液 泛，但只适宜于小塔，大塔洒液不均。本设计填料塔的塔径为300mm,属于小型塔，综合造价等因素，此处采用罗 赛脱式液体再分布器。4. 填料支承板分为三种：栅条式、升气管式和多孔板式。

16、栅条式多用竖扁钢制造,结构简单、强度大,但是自由截面较低,可能 小于 65%,气速大时易于引起液泛。多孔板式结构简单,但自由截面小,强度低。综合本设计的特点,为免引起液泛,我们采用多孔板式来作为填料支承 板。5. 填料的主要类型及选用填料的主要类型有拉西环、 弧鞍形填料、矩鞍形填料、 鲍尔环、阶梯环、 十字环、螺旋环、以及网形填料等等 17 。其中拉西环为最普通的填料形式设计,使用经验丰富,价格便宜,易于 形成壁流 和内部沟流。弧鞍形填料和矩鞍形填料传质效率比拉西环高, 对塔壁形成的侧压力比 拉西环 低,但容易破碎,价格较贵。鲍尔环是性能优良的填料之一,传质效率高,液体分布均匀,流通截面 积大,液泛点高,压力降小,处理量大。阶梯环与鲍尔环相似，但比表面积和空隙率都比较大，填料之间呈点接 触。十字环常用整齐排列，作为支撑板上的第一层填料，与其他整砌填料相 比，沟流 减少。没有侧压力。螺旋环气液接触有产生漩涡的优点，接触表面比拉西环、十字环更大。 压力降 高，结构复杂价格高，目前很少采用。网形填料的空隙率大，比表面积大，表面润湿率高，液流分布均匀，传 质效率 高，压力降小，处理量大，操作弹性大，适于高精度的分离过程。但 价格昂贵，不适用 于有腐蚀性及污垢物料 17 。综合考虑设备的性能和造价，选取矩鞍环为填料。