设备计算与选型孙景海.docxVIP

3.3 设备计算及选型3.3.1 贫液冷却器的计算与选型根据工艺可知，进入脱硫塔之前的脱酸贫液要进行降温，选用低温水进行冷却。将脱酸贫液从T1=40℃冷却到T2=24℃，而低温水的进口温度为t1=16℃和出口温度为t2=24℃。该温度下流体物质特性见表3-1中。表3-1 流体物质特性黏度/Pa·s比热容/kJ/（kg·℃）密度/（kg/m3）低温水0.72×10-34.187998.2脱硫贫液0.24×10-34.187916.03.3.1.1试算和初步选择换热器的规格首先，计算热负荷与低温水流量：此换热过程中无相变化，根据公式，式中 Q-换热器的热负荷，kJ/h或w；W-流体的质量流量，kg/h或kg/s；cp-流体的平均定压比热容，kJ/(kg·k)；T-热流体的温度，℃；t-冷流体的温度，℃；h,c-分别代表热流体和冷流体。换热器的热负荷：低温水的流量：其次，计算两种流体的平均温度差。本次设计按单壳程、多管程计算。逆流时的平均温度差为：根据P和R两因数，从《化工原理》资料中温度差校正系数值图（单壳程）中，可查得。故，Δtm=φΔtΔtm,最后，初选换热器规格。根据两种流体的情况，假设传热系数，所以传热面积因为因此不需要考虑热补偿。据此，由换热器系列标准（参考附录）中选定型换热器，有关参数如下表3-2。表3-2 型换热器参数表壳径600mm管子尺寸25mm2.5mm公称压力2.5MPa管长6m公称面积107.5m2管子总数232管程数2管子排列方法正三角形排列中心排管数16实际传热面积为如果选择此型号的换热器，那么就要求此过程的总传热系数为3.3.1.2 核算压力降首先，管程压力降核算：p1=(Δp1+Δp2)FtNp式中 Δp1-直管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa； Δp2-回弯管中因摩擦阻力引起的压力降，Pa；Ft-结垢校正因数，量纲为1，对25mm2.5mm的管子，取1.4； Np-管程数，取双管程，Np=2。管程流通面积式中 di-管子内径，m；n-管子总数；Np-管程数。管程流体流速雷诺数设管壁粗糙度由《化工原理》资料中λ-Re关系图中查得：λ=0.035，故则，管程压力降其次，壳程压力降核算：式中 Δp1,-流体横过管束的压力降，Pa；Δp2,-流体通过折流板缺口的压力降，Pa；Fs-壳程压力降的结垢校正因数，量纲为1，液体可取1.15；Ns-串联的壳程数，取Ns=1。管子为正三角形排列，F=0.5。取折流挡板间距h=0.14m。壳程流通面积壳程流体流速雷诺数当所以计算表明，管程和壳程压力降都能满足题设要求。3.3.1.3 核算总传热系数首先，管程对流传热系数：以上已求出Rei=11091.1（湍流）普朗特数所以其次，壳程对流传热系数：取换热器列管之中心距t=32mm。则流体通过管间最大截面积为取。故最后，总传热系数K0（管壁热阻忽略）：管内、外污垢热阻分别取Rsi=0.00019m2·℃/w,Rs0=0.00017m2·℃/w则由前面的计算可知，选用此型号的换热器时要求该过程的总传热系数是457.9w/(m2·℃),在规定的流动条件下，计算出来的K0是505.1w/(m2·℃)，安全系数是，在1025之间，所以选择的换热器是合适的。3.3.2 脱硫塔设备计算在此脱硫塔中，焦炉煤气与脱酸贫液及浓氨水接触，在净化过程中，物系有显著腐蚀性，陶瓷材料具有耐腐蚀性、耐湿性强的特点，且价格便宜，所以选择以陶瓷拉西环为填料以乱堆方式充填的填料塔。3.3.2.1 填料塔塔径D的计算焦炉煤气的质量流量：焦炉煤气的实际体积流量：焦炉煤气的密度：脱酸贫液的质量流量：脱酸贫液的体积流量：脱酸贫液的密度：洗涤液的密度：式中的ρL2=602.800kg/m3为浓氨水的密度。那么根据横坐标值在埃克特通用关联图上作垂线与散装填料的泛点线相交，读取交点纵坐标数值为0.12，即查陶瓷拉西环散装填料特性数据表可知50mm×50mm×4.5mm陶瓷拉西环（乱堆）的填料因子Ф=220m-1；液相为脱酸贫液与浓氨水的混合物，所以液体密度校正系数为；液相的黏度。泛点气速为空塔气速由下面经验公式确定：式中 uF-泛点气速，m/s；u-空塔气速，m/s。取空塔气速为泛点气速的80，即则圆整塔径D=2.0m。再计算空塔气速，即返点率因为塔径与填料尺寸50mm×50mm×4.5mm之比大于8。因此，由下式计算填料喷淋密度：式中 σ-填料的比表面积，m2/m3；Umin-最小喷淋密度，m3/(m2·s)；（Lw）min-最小润湿速率，m3/(m·s)。对填料尺寸不大于75mm的填料，取（Lw）min为0.08m3/(m·h)，由资料查得陶瓷拉西环填料的σ