解吸塔及蒸氨塔的改造与计算
蒸氨塔
蒸氨塔1、CJST不锈钢蒸氨塔的技术特点:CJST不锈钢蒸氨塔采用专利技术—CJST径向侧导喷射塔板，CJST塔板是在新型垂直筛板的基础上开发的一种新型高效气液喷射塔板，依靠气体动能，将液相破碎成大量小颗粒的液滴，有效地缩短了氨分子在液相中的传递路径，大大增加了汽液接触面积，强化了汽液相界面的快速更新。
故蒸氨效率远高于各类泡罩、隔栅等塔内件。
1.1 效率高：CJST蒸氨塔内设约20层塔盘，塔径比泡罩塔小200mm以上；塔顶氨汽浓度可达20%以上，塔底废水含氨小于150 mg/l，氨蒸脱率达98%（传统蒸氨塔一般低于90%）；节约蒸汽30%以上；抗堵塞，运转周期长，检修安装方便；设备及土建总投资比铸铁塔略高。
1.2 运行费用低：剩余氨水蒸氨节能是很重要的，这个塔是能耗大户，100万吨/年焦化厂，如果每吨氨水消耗蒸汽下降30%，就是约60kg蒸汽。
一年按处理21万吨氨水计算，可节省蒸汽1.26万吨，价值约190万元（吨蒸汽按150元计算）。
相当于两台CJST不锈钢蒸氨塔投资。
[1]1.3 检修方便：CJST不锈钢蒸氨塔不需要水泥框架，采用钢平台，利用人孔检修，不象铸铁塔那样破坏塔保温层才能检修，所以安装检修很方便。
1.4 抗堵性好：这是CJST不锈钢蒸氨的一大优势，焦化蒸氨塔的抗堵性是一个很重要的指标，多数蒸氨塔检修就是因为堵塔造成。
2、蒸氨塔的设计、改造与选型2.1塔体和内件的材质由于蒸氨塔内温度较高，而且腐蚀性的物质较多，大多数装置运行时间不长，腐蚀情况就十分明显，所以设计单位和业主在塔体材质的选择上比较慎重。
蒸氨塔顶部、进料处、下部温度不同,介质浓度不同, 且介质属碱性, 而在碱性溶液中对钢铁的腐蚀最有影响的是水中溶解的氧, 当微量氧存在时就发生了电化学反应。
溶液中超量的Cl-存在使腐蚀速度大大加剧,吸附理论认为:由于Cl-具有很强的、可被金属吸附的能力, 反应速度快, 吸附后便形成可溶性物质[3]。
吸收解吸塔的详细设计计算(做CO2吸收塔和解吸塔的同学不用愁了)
课程设计任务书
学生姓名： 指导教师：
一、课程设计题目 填料吸收塔的设计 二、工艺条件
专业班级： 工作部门：
1．煤气中含苯 2%（摩尔分数） ，煤气分子量为 19； 2．生产能力：每小时处理含苯煤气 2000m³，连续操作； 3．吸收塔底溶液含苯≥0.15%（质量分数） ； 4．吸收回收率≥95%； 5．吸收剂为洗油：分子量 260，相对密度 0.8； 6．吸收操作条件为：1atm、27℃；解吸操作条件为：1atm、120℃； 7．冷却水进口温度＜25℃，出口温度≤50℃。 8．吸收塔汽-液平衡 y* = 0.125x； 解吸塔汽-液平衡为 y* = 3.16x； 9．解吸气流为过热水蒸气，经解吸后的液体直接用作吸收剂，正常操作下不再补充新 鲜吸收剂过程中热效应忽略不计； 10.年工作日及填料类型：自选。
3 吸收塔的工艺计算
工艺计算包括塔径的计算，填料层高度的计算，总高度的计算和流体力学参 数计算。
3.1 塔径计算
取 P=101.325Kpa
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
ρ
G
=
PM 101.325 × 10 3 × 20.18 = = 0.8198kg / m 3 RT 8.314 × (27 + 273)
液相密度可以近似取为： ρ L = ρ 洗油 = 0.8 × 10 3 kg / m 3 液体黏度为： η L = 1.2 × 10 −3 pa ⋅ s = 1.2mpa ⋅ s
教研室主任签名： 年 月 日
-1-
目
解吸塔课程设计
解吸塔课程设计一、教学目标本节课的教学目标是让学生掌握解吸塔的基本原理、结构和设计方法。
知识目标包括了解解吸塔的定义、工作原理和主要组成部分，掌握解吸塔的工艺参数和设计计算方法。
技能目标包括能够运用所学的知识对解吸塔进行设计和分析，能够阅读和理解相关的工程图纸。
情感态度价值观目标包括培养学生的工程意识、创新意识和团队合作意识。
二、教学内容本节课的教学内容主要包括解吸塔的基本原理、结构和设计方法。
首先，介绍解吸塔的定义和作用，解释其工作原理。
然后，讲解解吸塔的主要组成部分，包括塔体、塔内件和塔底再生系统。
接着，介绍解吸塔的工艺参数，如塔径、塔高、塔内流速等，并讲解其设计计算方法。
最后，通过案例分析，让学生运用所学的知识对解吸塔进行设计和分析。
三、教学方法为了激发学生的学习兴趣和主动性，本节课将采用多种教学方法。
首先，通过讲授法，讲解解吸塔的基本原理和设计方法。
其次，通过案例分析法，让学生通过实际案例来运用所学的知识。
此外，还采用讨论法，让学生分组讨论解吸塔的设计和应用问题，培养学生的团队合作意识。
最后，通过实验法，让学生亲自动手进行解吸塔的实验，增强学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学内容和教学方法的实施，我们将选择和准备适当的教学资源。
教材方面，将使用《化工原理》一书作为主教材，辅以《化工工艺学》等参考书。
多媒体资料方面，将制作和解吸塔相关的PPT课件，并提供相关的视频和图片资料，以丰富学生的学习体验。
实验设备方面，将准备解吸塔的模型和实验器材，让学生进行实际操作和观察。
五、教学评估本节课的评估方式将包括平时表现、作业和考试三个部分。
平时表现评估将根据学生在课堂上的参与度、提问和回答问题的表现来打分。
作业评估将根据学生完成的作业质量和及时性来打分。
考试评估将采用闭卷考试的形式，考察学生对解吸塔基本原理、结构和设计方法的掌握程度。
评估方式将客观、公正，全面反映学生的学习成果。
六、教学安排本节课的教学安排如下：共计4课时，每课时45分钟。
吸收(或解吸)塔的计算
h = H OG N OG
对液相总传质系数和推动力： 对液相总传质系数和推动力：
X L dX h= ∫X X X K X a
b a e
若令
HO L =
L K X a
NO L = ∫
Xb
Xa
dX Xe X
h = H OL N OL
液相总传质单元高度， HOL —— 液相总传质单元高度，m； 液相总传质单元数，无因次。 NOL —— 液相总传质单元数，无因次。
L, Xa
VYb + LX a = VYa + LX b
下标“ 代表填料层上顶截面 代表填料层上顶截面； 下标“a”代表填料层上顶截面； 进塔惰性气体流量V和组成Y 进塔惰性气体流量V和组成Yb由吸收 下标“ 代表塔内填料层下底截面 代表塔内填料层下底截面。 下标“b”代表塔内填料层下底截面。 任务规定的，进塔吸收剂温度和组成Xa 任务规定的，进塔吸收剂温度和组成Xa 惰性气体B的摩尔流率kmol/s kmol/s； V —— 惰性气体B的摩尔流率kmol/s 一般由工艺条件确定， 一般由工艺条件确定，吸收剂用量由设 ； 计者给出，出塔气体组成Ya kmol/s； Ya则由任务给 计者给出，出塔气体组成Ya则由任务给 吸收剂S的摩尔流率kmol/s L —— 吸收剂S的摩尔流率kmol/s； 定或由给定的吸收率求出， 吸收率求出 定或由给定的吸收率求出，由上式可求 ； 溶质A在气相中的摩尔比浓度； Y —— 溶质A在气相中的摩尔比浓度 算出吸收剂出口浓度X 算出吸收剂出口浓度Xb。 溶质A在液相中的摩尔比浓度。 X —— 溶质A在液相中的摩尔比浓度。
h = ∫Y
Yb
a
V dY kY a Y Yi L dX k X a X i X
洗氨塔填料高度计算书
洗氨塔填料高度计算书一．原料组成原料冷冻尾气组成：H2 67.86%、N2 26.03%、NH3 5.96%、CH4 0.03%、Ar 0.13%。
要处理的尾气总量为1700Nm3/h（函件ZMEH001-PMT-17-001）。
二．操作条件吸收塔操作压力为0.4Mpa(g)；脱盐水量为1300kg/h，温度40℃；要求塔顶尾气氨含量≤20PPM。
三．模型建立利用Aspen 软件建立吸收塔模型，如下图所示。
软件自带详细的组分物性数据库，氨-水体系是常规的物料体系，其气-液平衡数据可以从软件里直接调用，物性方程采用ElecNRTL电解质模型。
另外，aspen里面自带有著名公司的塔内件参数，如板式塔的泡罩塔盘、筛板塔盘、固阀塔盘、浮阀塔盘，填料塔的各种型式的散堆填料、规整填料等等，用户可以自行调用。
本项目采用苏尔寿公司的明星产品—规整填料Mellapak 250Y，从aspen里面直接调用，如下图所示。
四．理论塔板数的确定做理论塔板数与塔顶尾气氨含量(mol)的灵敏度分析，分析结果如下：将分析结果数据作图，如下所示：从上述结果可以看出，当填料理论塔板数N T=8块时，尾气氨摩尔含量为12PPM，满足业主要求的尾气氨含量小于20PPM的指标；但考虑到操作情况的多变性，从上述曲线的平滑程度（稳定性）来看，我们选取填料的理论板数为12块。
五．实际填料高度的确定查资料手册，Mellapak 250Y规整型填料每米提供的理论级数为2.5~2.8，取下限2.5，安全系数取1.5。
=7.2m因此，填料高度H=1.5×.常见规整填料分段高度为4~6m，故本项目填料段数为2段，每段4m，共2X4m填料。
解吸塔及蒸氨塔的改造与计算
解吸塔及蒸氨塔的改造与计算唐伯国林长青张振欧黄洁(天津博隆塔器新技术开发有限公司300193)我国目前尿素装置多采用水溶液全循环法生产工艺。
在生产过程中会形成一定数量的含NH35%～8%的稀碳铵液,浓度太低不能利用,直接排放既污染环境又损失氨。
国家废液排放标准中要求含NH3≤0.07%(质量百分数,下同),随着人们对环保要求的重视,有些地方排放废水中含氨量要求指标更低。
利用解吸塔将碳铵液中残余的氨和CO2解吸出来,返回吸收系统,既提高氨的利用率,又可使排放废水达到排污标准。
这样对解吸塔的基本要求是:(1)解吸后的排放废液应尽量少地含氨,降低氨耗,减小污染。
(2)解吸后塔顶的解吸气要返回系统,含水量应尽量少,有利于实现系统水平衡。
近年来,世界能源供应日益紧张,节能降耗已成为主要发展方向,从合成氨尾气中回收有价值的气体并加以综合利用,已成为人们普遍关心的问题。
合成尾气主要由两部分气体组成:合成放空气和液氨贮槽弛放气,其组分与生产操作有关。
合成氨厂将其中的氨清洗后制成稀氨水,氨水浓度一般在15%,再利用蒸氨塔将稀氨水汽提得到99%以上的浓氨,使氨得到充分回收。
同时蒸氨塔塔底排放液也要达到排放标准,不会影响环境。
多年来我公司与各合成氨生产厂协作,完成了多项解吸塔与蒸氨塔的技改工作。
本文将以解吸塔和蒸氨塔的各一个改造实例,介绍它们的模拟计算工作,并对相关的问题提出分析意见。
1解吸塔某生产厂家原解吸塔为DN800,操作压力为0.35MPa,处理量较小,塔釜液出口含NH3指标为0.08%,不能达到国家的废液排放标准。
为了增大处理量并能够达到国家的排放标准,该厂决定新增1台解吸塔,委托我公司进行设计。
解吸液组分为:NH36.0%、CO20.99%、尿素0.94%,要求处理量为20～25m3/h、排放废液中含NH3≤0.03%。
对该塔进行了详细计算,最终确定设计方案,塔径为 1000、所选用的填料为规整填料。
开车后操作稳定,解吸塔塔顶解吸气中含NH3为35%,返回系统,塔底排放废液中含NH3为0.023%,满足设计要求。
吸收或解吸塔的计算
(3) 塔径计算；
(4) 填料层高度或塔板数的计算； (5) 确定塔的高度； (6) 塔的流体力学计算及校核； (7) 塔的附件设计。
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.校核计算的主要内容与步骤 (1) 吸收率的计算 (2) 吸收剂用量、组成及操作温度对吸收塔的影响
V, Yb
L, Xb
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
3.操作线方程与操作线
在任一截面与 L( X X a )
Y L L X Ya X a V V
V, Ya
V, Y
L, X V, Yb
操作线方程
L, Xb
例题： 在20℃，1atm下，用清水分离氨-空气的混合气体，混 合气体中氨的分压为1330Pa，经吸收后氨的分压降为 7Pa， 混合气体的处理量为 1020kg/h ，操作条件下平衡关系为 Ye=0.755X 。若适宜的吸收剂用量为最小用量的 2 倍，求所 需吸收剂用量及离塔氨水的浓度。
V, ya 吸 收 塔 V, yb xb=? xa , L=?
V, Ya
V, Yb
L, Xb
第四节 吸收（或解吸)塔的计算
2.吸收率的定义：
混合气中溶质A被吸收的量占总量的百分率，称 为溶质的吸收率或回收率，以φ表示，即：
L, Xa
Yb Ya Ya A 1 Yb Yb
V, Ya
Ya Yb (1 A )
已知进料中A的组成为50%（mol%）,要 求气体吸收率为90%，则塔顶尾气中A的组成： A:9% B:7% C: 5% D:3%
由物平可知通过该微元层物质的传递量为：
氨合成塔、CO2吸收塔、CO2再生塔等设备吊装方案
氨合成塔、CO2吸收塔、CO2再生塔等设备吊装方案1.编制说明由于招标文件所提供资料不全，一些吊装参数是根据我公司参加同类型工程经验编制的，具体施工时将根据现场实际情况修改。
2.概述本方案为CO2再生塔、CO2吸收塔、一段转化炉、二段炉、氨合成塔、压缩机等设备吊装的综合性方案。
3.CO2再生塔、CO2吸收塔卸车与吊装CO2再生塔：长×宽×高=6.1/3.1×6.1/3.1×59.4重：320吨；CO2吸收塔：长×宽×高=3.4/4.9×3.4/4.9×44.35重：360吨；以重塔CO2吸收塔为例受力分析：取动载系数1.1计算载荷：Q=360×1.1=396吨设备分段到货每段重量约：396/2=198吨卸车时每个吊点受力约：198/2=99吨桅杆吊点选在离设备重心较近处使其受力为125吨，则另一吊点受力：198-125=73吨选300吨桅杆一根，150吨履带吊车配合可将设备卸下。
150吨履带吊选杆长18米，工作半径6米，起重能力128.1-2.2=125.9吨＞73吨（2.2为吊车钩头重量）吊装时：（取动载系数1.1，不均衡系数1.1）计算荷重：P=1.1*K（Q+q）==446.5t抱杆与滑车组的夹角：α=tg-1[B-（e2+R）]/[L′-(n1+h)]= tg-1[6-（0.61+1.5）]/[67.8-（45+1.2）]=10度B——抱杆中心线至设备基础中心的距离B=6米R——设备半径1.5米L′——滑车组上部绑绳系点至抱杆底面的长度L′=67.8米e2——滑车组上部绑绳系点至抱杆中心的距离e2=0.61米n1——设备吊点的高度，设吊点高度n1=45米h——设备基础螺栓至地面的高度设h=1.2米滑车组的受力：P1=P/2cosα=446.5/2*cos10°=227吨选我公司自制H250×14D双排轮滑车组两组。
解吸水解存在的问题分析及改造措施
解吸水解存在的问题分析及改造措施吴华伟【摘要】A comparison is made of the desorption-hydrolysis operation in the A system and B system of the urea unit, and it is found that the desorption-hydrolysis in the A system is abnormal, because the heat exchange result is bad in the hydrolysis heat exchanger, leading to the temperature of the hydrolyzer feed to be on the low side, affecting the desorption result. After washing the hydrolysis heat exchanger and adding more steam lines, the ammonia and urea in the desorption waste liquor in mass fraction are ≤10 g/m and ≤5 g/m3 and can be used directly as boiler feed water.%对比了尿素装置A系统和B系统的解吸水解运行,发现A系统解吸水解运行不正常的原因是水解换热器换热效果不好,导致水解塔进料温度偏低,影响解吸效果.通过采取清洗水解换热器、增设蒸汽管线等措施后,解吸废液中含氨和尿素质量分数分别达到≤10 g/m3和≤5 g/m3,可直接作为锅炉给水.【期刊名称】《化肥工业》【年(卷),期】2012(039)005【总页数】3页(P58-59,63)【关键词】解吸;水解;问题分析;改造措施【作者】吴华伟【作者单位】山西晋丰煤化工有限责任公司山西高平048400【正文语种】中文0 前言山西晋丰煤化工有限责任公司2套“18·30”尿素装置(A系统和B系统)的工艺冷凝液均采用解吸水解工艺回收其中的氨和尿素。
化肥厂氨回收装置系统分析和解决方案
化肥厂氨回收装置系统分析和解决方案（王柱祥商恩霞郭秀玲邵小东）多年以来氨肥厂一直存在着废氨水、氨气排放问题，既污染了环境，又浪费了资源。
如果解决好不仅能彻底解决环保问题，又能为企业带来很大的收益。
这是一项双赢的事业，利国，利民，利企。
我们对化肥厂氨回收的工艺特点、装置和传质机理作了全面系统地研究分析，分别开发了循环冷却喷射塔板技术、等压复合吸收塔板技术、低阻膜喷射塔板技术，分别应用于碳化氨回收、等压回收塔、铜洗再生氨回收塔、蒸氨塔。
效果非常明显，几套装置的应用，彻底解决了氨外排问题。
1、碳化回收塔碳化尾气氨回收塔是用水将碳化尾气中的氨回收下来，在吸收氨的同时，主要利用形成的氨水将CO2也吸收下来。
一般要求塔顶气体指标为NH3≤0.1g/m3，CO2≤0.2%，软水的用量应确保吨氨吨水。
如有联醇生产软水的用量还应更低。
影响氨的回收主要有三个因素:其一是压力，压力越高越有利吸收。
其二是温度，温度越低越有利于吸收。
其三是吸收塔塔板的吸收效率。
压力是工艺本身一定的不能改变，常见的有0.6MPa和1.3MPa碳化系统。
1.3MPa尾气吸收塔软水耗量更小一些。
只能从温度和塔板效率解决。
吸收塔的温度控制最为关键，因为温度不仅影响氨的溶解度还影响氨的平衡分压。
氨吸收是一个放热反应，氨水温度每提升10℃，氨的平衡分压上升80%以上，吸收能力则下降一倍多，这也是为什么氨回收塔都有冷却水箱进行冷却的原因。
仅靠高效率的塔盘本身是不能完全解决的。
应该做到采用高效率的塔盘与冷却水箱很好的结合。
在吸收塔的下部，因气体中氨浓度较高，溶解量大，造成氨软温升高，因考虑用冷却将塔內热量移走，而塔上部几层塔盘氨浓度低，温升很小，没有必要加冷却。
而有些厂家也加了冷却，不仅未起好作用，相反起到负作用，原因是一般进塔软水要比冷却水温度低，上部冷却水不仅未起到降温的作用，反而起到了升温的作用。
结合本工段的工艺特点，我们开发的是循环冷却吸收塔盘，吸收和冷却在塔盘上一次完成。
气体解吸计算.
Y Y
*
*
2．减压解吸：
p pA pA
* A
3．加热解吸：
t x p pA pA
*
解吸能耗大，整个吸收过程的能耗主要在解吸。
3 解吸塔的计算
一、物料衡算与操作线方程
全塔物料衡算：
V, Y1
L, X1
V, Y
V(Y2 － Y1)=L(X2 － X1 )
操作线：
职业教育环境监测与治理技术专业教学资源库《化工单元操作》课程
项目四 吸收解吸及设备操作 分项目2：吸收与解吸过程工艺参数确定 ---气体解吸计算
天津职业大学
1 解吸条件及传质方向
使溶解于液相中的气体释放出来的操作称为解吸(desorption)或脱吸； 解吸是吸收的逆过程，相际传质推动力为 (y*-y) 或 (x-x*)； 降低气体溶解度(如减压、加温)和降低气相主体的溶质分压(如气提或汽提)都有
1 * * X1 X2 X2
N OL
X1 1 ln1 A 1 A X2
* X2 * X2
X m A
X
ln
* X1 X1 * X2 X2
式中 A=L/(mV) 为吸收因子。
利于解吸过程的进行；
工业解吸过程通常是将溶液由塔顶引入，惰性气体或蒸汽由塔底引入，使两相 在塔内逆流接触传质。此过程也称为气提或汽提(stripping)； 解吸操作过程和设备的计算方法及气液传质理论和吸收过程相同，相对应的计 算式形式也类似；
2 解吸方法
1．气提解吸：
pA p
* A 或
项要调换。
►用传质单元高度与传质单元数计算填料层高度
化工原理 第三节 吸收(或脱吸)塔的计算上
解：进入吸收塔的惰性气体摩尔流量为
GB
G 22.4
t
273 p (1 273 101.3
yb )
1000 22.4
273 273 27
105 (1 0.02) 101.3
41.27kmol
/
h
进塔气体中芳烃的摩尔比
Yb
yb 1 yb
0.02 0.0204 1 0.02
？！
出塔气体中芳烃的摩尔比 Ya Yb (1) 0.0204(1 0.95) 0.00102
Gb,yb Lb,xb
GB、LS ；比摩尔分率。
逆流吸收塔的物料衡算
对于A组分有： GBYb LS X a GBYa LS X b
GB (Yb Ya ) LS ( Xb X a )
Department of Chemical Engineering CTGU
Lai Qingke
式中各量的计算：
Lai Qingke
积分
ho
又 N A K y y y *
K yay y *dh Gdy
h 1, y ya; h ho , y yb
ho
yb G dy
dh
低浓度气体
0
ya K ya y y *
G yb dy
ho K ya ya y y *
气相传质方程
G yb dy
ho k ya ya y yi
yb ya
Δyb P Δx
Δy
R B’
A Δxa Δya Q
于是，ho计算式的积分项
A’
O
x
yb dy
ya y y*
yb ya
yb d y
yb ya ya y
6.3吸收(或解析)塔的计算
yb
N OG
ya
dy y y
无因次
NOG仅与气体的进出口浓度、相平衡关系有关，与塔的结构、操作条
件(G、L)无关，反映分离任务的难易程度。
(2) 传质单元高度
G H OG＝ K ya
kmol 2 m s m 单位： kmol 3 m s
HOG与操作条件G、L、物系的性质、填料几何特性有关，反映吸收设 备性能的高低。其值由实验确定，一般为0.15—1.5米。
xa xb
并流操作的操作线
L,xb
并流操作的塔
3.吸收剂用量的确定与最小液气比
Yb
B
Yb
Ya
A
Ya
X b max Xb Xa LS Y X X a Ya GB
Xa
X bX b max
最小液气比
Yb Ya Yb Ya LS G X X Xb Xa B min b max a
(1) 操作型问题的命题 第一类：已知塔高h0、L、G、xa、yb，相平衡关系,Kya、Kxa，求：
气液的出口浓度ya、xb。
第二类：已知h0、G、ya、yb，相平衡关系，Kya、Kxa，求：吸收 剂用量L及其出口浓度xb。
(2) 计算方法：仍利用物料衡算式、相平衡关系、吸收过程的基本方
程，但往往这些方程是非线性的，有时需试差。
GBY－ 气 相 中A 的 量 L S X－ 液 相 中A 的 量
Lb,xb
2、操作线方程
由前式知，如用y、x浓度表示，操作线方程为：
对塔顶到任一截面作物料衡算：
G y La xa Ga ya Lx
y G y La xa L x a a G G
解吸中载气用量的计算方法
混合气体 V，Y1
L----进入吸收塔的吸收剂用量，kmol/h；
V ----进入吸收塔的惰性气体量，kmol/h。
吸收液 L， X 1
图2 吸收
二、吸收中吸收剂用量与解吸中载气用量的计 算比较
如图3为解吸过程，气提解吸中载气用量计算式为：V＝ 式中： Y1 ----进塔惰性中吸收质的摩尔比；
图1 用水蒸汽解吸溶剂油中的烃
一、解吸中载气用量的计算方法
计算向导： 最小水蒸汽用量计算式： V小＝ L( X*2 X 1 )
Y2 Y1
X 2 X1 V 最小气液比计算式： L * 小 Y2 Y1
相平衡方程：
Y 33X
*
一、解吸中载气用量的计算方法
2．确定已知条件： 溶剂油流量：L=10kmol/h 溶剂油中烃的摩尔比： X 2 0.0255 解吸后溶剂油中烃的摩尔比： X 1 _______
空气中SO2的摩尔比： Y1 0
（因为空气不含SO2）
3．计算与平衡的气相摩尔比 用相平衡方程进行计算：
Y2* 30.9 X 2 30.9
4．计算最小气液比和操作气液比 最小气液比： 操作气液比：
__________
X X 1 0.02 ______ V __________ 2* L Y Y ______ 0 小 2 1
知识点编号：ZYKC20112902021101
解吸过程中气体用量的 计算方法
问题1：常压下，使含氨5%（物质的量比）的含氨混合气体与 X=0.1的氨水在塔内逆流接触，试判断氨气的传递方向？（稀氨水 的相平衡方程为Y*=0.94X） 回答：由题意可知Y=0.05，与液相浓度X=0.1相平衡的气相浓度 为Y*=0.94×0.1=0.094，因为Y*＞Y，所以氨气是由液相向气相 传递，发生解吸过程。 问题2：解吸的方法有哪几种？
蒸氨塔技术方案
蒸氨塔技术方案基础数据?氨水处理量：5t/h?氨水组成(wt)：NH3 :8.5%（100tt）、H2O:90.5% CO2:1.0%二、工艺流程介绍1、工艺流程简述：进料氨水与塔釜废液经进料预热器进行换热，被加热至90?左右进入操作压力约0.12MPa（A）的蒸氨塔中，利用直接蒸汽进行汽提蒸馏，塔顶氨分缩器后的氨汽（约70?）进入高位吸氨器吸收，氨分缩器冷凝所得液相直接进入塔内做回流。
2、工艺流程说明：? 塔釜供热方式可以采用直接蒸汽，也可以采用间接蒸汽（再沸器）。
直接蒸汽加热与间接蒸汽加热相比：废水量大，设备少，流程短；?70?氨气进入高位吸氨器温度偏高，也可以增加一个换热器，取决于冷排面积。
三、设计方案1.蒸氨塔采用氨分缩器置于塔顶的内回流形式：塔径Φ800mm,塔高约15.0m（含裙座约2m）；塔板层数24层，塔板间距***mm；塔内件型式：径向侧导喷射塔板（CJST）；材质：塔体及內件均为不锈钢304，裙座为碳钢。
2.氨分缩器采用不锈钢螺旋板式换热器，换热面积F=---m2。
四、满足工艺指标指标?塔顶气体含氨量?65%(Wt)?塔釜液组成：NH3?150ppm?直接蒸汽消耗 ?200kg/m3进料氨水五、CJST不锈钢蒸氨塔的技术优势1. CJST塔盘简介径向侧导喷射塔盘CJST，是我公司在早期研究成果新型垂直筛板塔的基础上研制开发的一种新型空间传质塔盘，是我公司的的专利技术，已获得国家专利，专利号为：ZL 2006 20025314.8。
该塔盘具有传质效率高、处理能力大、操作弹性好、抗堵塞能力强、检修方便等优点，并已成功应用在焦化、氯碱、化肥、石化及精细化工等行业，为企业的扩产、节能、降耗作出了巨大贡献，同时取得了良好的社会效益和经济效益。
CJST塔盘在2005年被天津市科学技术委员会列为科技发展计划项目，同年度获得国家科技型中小企业技术创新基金无偿资助项目。
2.传统的蒸氨塔存在的问题传统的蒸氨塔一般为泡罩和栅板两种，由铸铁制造。
解吸塔用作蒸氨的尝试
解吸塔用作蒸氨的尝试寸启龙;陆华;李海涛【摘要】阐述了昆明焦化制气有限公司正常生产时产生剩余氨水共约43 t/h,主要来自荒煤气经集气喷淋冷却和初冷器凝结所得的混合液经过分离后的液体以及焦油处理的分离水.剩余氨水含NH3量约为2 000 mg/L.正常生产时约有18 t/h剩余氨水未得到完全处理,造成NH3的损失,环保压力较大.于是昆明焦化制气有限公司想改造停产黄血盐生产装置的2台2#,3#解吸塔为蒸氨塔.经过工艺计算和设计,对解吸塔进行改造,实施后完全处理剩余氨水,蒸氨效果显著,解吸塔为蒸氨塔的尝试可行.【期刊名称】《有色金属设计》【年(卷),期】2016(043)001【总页数】5页(P17-20,32)【关键词】解吸塔;蒸氨塔;设备改造【作者】寸启龙;陆华;李海涛【作者单位】昆明有色冶金设计研究院股份公司,云南昆明650051;昆明有色冶金设计研究院股份公司,云南昆明650051;昆明焦化制气有限公司,云南昆明650211【正文语种】中文【中图分类】TQ44昆明焦化制气有限公司(以下简称：公司)于1986年建成投产，昆明首次可以用上清洁焦炉煤气能源。
公司经过多年的发展，目前已拥有1组JN43-80型42孔焦炉，1组JN43-99D型50孔单热式捣固焦炉，配套建设75 t/h和90 t/a的2套干熄焦装置，年产焦炭达130万t/a。
拥有1套完整的煤气净化装置，回收煤焦油、硫铵、粗苯、工业萘、硫磺、黄血盐等综合生产能力达4.7万t/a。
同时建有4台3.6 m二段式煤气发生炉，置换出焦炉煤气16万m3/d以及20万m3液化气掺混装置，年供城市煤气可达2.76亿m3。
具备15万 t/a焦油加工和5万t/a苯加氢装置。
公司已形成大型焦化制气的规模，为昆明“一湖四片”的发展战略和宏伟蓝图为核心，以卫星城市、县域、小城镇相环绕，形成良性互动协调发展的昆明市域城镇体系，打下坚实的基础。
同时作为昆明市管道煤气唯一气源产地的制气公司，所产煤气将作为主城区、呈贡新城、航天新区的主气源，实现3个片区的燃料气率达到95%以上的总体发展要求。
吸收塔的工艺计算
吸收塔的工艺计算3.1基础物性数据3.1.1液相物性数据对低浓度吸收过程，溶液的物性数据可近似取纯水的物性数据。
由手册查得，20℃时水的有关物性数据如下：密度为l998.2km/m3粘度为?l?0.001pa?s=3.6kg/(mh)表面张力为σl?72.6dyn/cm?940896kg/h2查手册得20?c时氨在水中的扩散系数为d??1.761?10?9m2/s3.1.2气相物性数据混合气体的平均摩尔质量为mvm??yimi?0.05?17?0.95?29?28.40kg/kmol混合气体的平均值密度为pmvm101.325?28.4?vm?=?1.161kg/m3rt8.314?29825?c时混合气体流量：2100?298.15?2292.2(m3/h)273.15混合气体的粘度可以对数取作空气的粘度,密手册得25?c时空气的黏度为:μv?18.1?10?5pa?s?0.065kg/(m?h)由手册查得,25?c时氨在空气中的扩散系数为:dv?0.236cm2/s?0.08496m2/h3.1.3气相均衡数据有手册查得氨气的溶解度系数为1h?0.725kmol/(kpa?m3)排序得亨利系数e??lhms?998.2?76.41kpa0.725?18.02二者平衡常数为e76.41m0.7543p101.33.2物料钢料进塔气相摩尔比为：y1?0.05?0.052631?0.05出来塔气相摩尔比为：y2?y1(1??a)?0.05263?(1?0.94)?0.003158对于氢铵溶剂稀释过程，进塔液相共同组成为：x2?0(清水)惰性气体流量：v?最轻液气比：2100?(1?0.05)?89.06(kmol/h)22.4y?y2y1?y2l0.05263?0.003158()min?10.7090vx1?x 2y1/m?x20.05263/0.7543?0取实际液气比为最小液气比的2倍，则可得吸收剂用量为：ll?2()min?2?0.7090?1.4180vvl?1.4180?89.06?126.287(kmol/h)x1?v(y1?y2)89.06?(0.0 5263?0.003158)??0.03876l113.6584v――单位时间内通过吸收塔的惰性气体量，kmol/s;l――单位时间内通过吸收塔的熔化剂，kmol/s;y1、y2――分别为进塔及出塔气体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;x1、x2――分别为进塔及出塔液体中溶质组分的摩尔比，kmol/kmol;23.3填料塔的工艺尺寸的计算3.3.1塔径的计算填料塔直径的排序使用式子d?4vs排序?u排序塔径关键就是确认空塔气速,使用泛点气速法确认空塔气速.泛点气速就是填料塔操作方式气速的下限,填料塔的操作方式空塔气速必须大于泛点气速就可以平衡操作方式.泛点气速uf(m/s)的排序可以使用eckert通用型关联图Kancheepuram排序,但结果不精确,且无法用作计算机已连续排序,因此可以使用贝恩-霍根公式排序:气体质量流量：wv?2292.2?1.161?2661.2kg/h液相质量流量可以对数按纯水的流量排序，即为：wl?126.287?18.02?2275.69kg/h2?t?v0.2ufwl0.25?v1lg[(3)()?l]?a?k()()8g??lwv?l式中g?9.8m12/s?t?114.2m2/m30.927?v?1.161kg/m33?l?998.k2gm/a?0.204k?1.75m4pa?s?l?1.00wl?2275.6kg9h/wv?2661.k2gh/代入以上数据Champsaur和泛点气速uf?4.219m/s挑u?0.8uf?3.352m/s3则塔径d?4?2292.2?0.492m3600?3.14?3.352圆整后取d?0.5m?500mm3.3.2泛点率校核u?2292.2/3600?3.244m/s0.785?0.52f?u3.244??100%?76.89%uf4.219f在50%-85%之间,所以符合要求.3.3.3填料规格校核存有d500??10?8即符合要求.d503.3.4液体喷淋密度校核对于直径不少于75mm的食用油填料塔,挑最轻润湿速率为：lwmin0.08m3/mh本设计中填料塔的喷淋密度为:lh2275.69u11.62m3/(m2?h)220.785d998.2?0.785?0.5最小喷淋密度:umin?(lw)min??t?0.08?114.2?9.136m3/(m2?h)u?umin说明填料能获得良好的润湿效果.经以上校核所述，填料塔直径采用d=500mm能够较好地满足用户设计建议。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
解吸塔及蒸氨塔的改造与计算唐伯国林长青张振欧黄洁(天津博隆塔器新技术开发有限公司300193)我国目前尿素装置多采用水溶液全循环法生产工艺。
在生产过程中会形成一定数量的含NH35%～8%的稀碳铵液,浓度太低不能利用,直接排放既污染环境又损失氨。
国家废液排放标准中要求含NH3≤0.07%(质量百分数,下同),随着人们对环保要求的重视,有些地方排放废水中含氨量要求指标更低。
利用解吸塔将碳铵液中残余的氨和CO2解吸出来,返回吸收系统,既提高氨的利用率,又可使排放废水达到排污标准。
这样对解吸塔的基本要求是:(1)解吸后的排放废液应尽量少地含氨,降低氨耗,减小污染。
(2)解吸后塔顶的解吸气要返回系统,含水量应尽量少,有利于实现系统水平衡。
近年来,世界能源供应日益紧张,节能降耗已成为主要发展方向,从合成氨尾气中回收有价值的气体并加以综合利用,已成为人们普遍关心的问题。
合成尾气主要由两部分气体组成:合成放空气和液氨贮槽弛放气,其组分与生产操作有关。
合成氨厂将其中的氨清洗后制成稀氨水,氨水浓度一般在15%,再利用蒸氨塔将稀氨水汽提得到99%以上的浓氨,使氨得到充分回收。
同时蒸氨塔塔底排放液也要达到排放标准,不会影响环境。
多年来我公司与各合成氨生产厂协作,完成了多项解吸塔与蒸氨塔的技改工作。
本文将以解吸塔和蒸氨塔的各一个改造实例,介绍它们的模拟计算工作,并对相关的问题提出分析意见。
1解吸塔某生产厂家原解吸塔为DN800,操作压力为0.35MPa,处理量较小,塔釜液出口含NH3指标为0.08%,不能达到国家的废液排放标准。
为了增大处理量并能够达到国家的排放标准,该厂决定新增1台解吸塔,委托我公司进行设计。
解吸液组分为:NH36.0%、CO20.99%、尿素0.94%,要求处理量为20～25m3/h、排放废液中含NH3≤0.03%。
对该塔进行了详细计算,最终确定设计方案,塔径为 1000、所选用的填料为规整填料。
开车后操作稳定,解吸塔塔顶解吸气中含NH3为35%,返回系统,塔底排放废液中含NH3为0.023%,满足设计要求。
1.1工艺流程(1)较早期的解吸塔工艺流程如图1所示。
图1较早期的碳铵解吸塔工艺流程示意图图2经改进的碳铵解吸塔工艺流程示意解吸液在解吸换热器与塔底的废液换热后进入解吸塔塔顶,底部通入汽提用蒸汽,此蒸汽多由再沸器提供,塔底达标废液排放,塔顶出来的解吸气进入解吸冷凝器,出冷凝器的气相返回系统,液相去贮槽。
(2)经改进的解吸塔工艺流程如图2所示,解吸液仍由塔顶加入。
图2和图1的区别主要是塔顶冷凝出来的液相不去贮槽,而是作为塔的回流进入塔顶。
(3)目前还有1种流程,它的碳铵解吸液进塔位置与流程图2不同,改塔顶进料为塔中部进料,将精馏原理应用到解吸塔中,增加一段精馏段。
为了对以上3种不同的解吸塔流程作出比较,本文运用多级模拟计算方法对它们分别给出计算结果,并进行讨论。
1.2模拟计算结果对于3种流程的计算条件都定为:解吸液组分:NH36.0%、CO20.99%、尿素0.94%,处理量为25m3/h,进料温度115℃,回流液温度120℃,要求废液含NH3为0.02%。
均取理论塔板数17,对于有精馏段的计算,进料位置在顶数第四块板。
计算结果见表1。
表1解吸塔3种流程方案的比较由表1可见,在同样塔釜排液含NH3200×10-6的情况下:(1)无回流流程虽然能耗最小,但通过PRO-Ⅱ模拟计算,塔顶冷凝水中含NH3达5.28%,与进液含氨浓度相差不大。
这部分稀氨水在工艺流程中如何处理仍然是个问题,可见这个流程不尽合理。
(2)流程2和流程3塔顶以气相排出,大部分含氨冷凝水均回流入塔,但这又会导致塔釜的蒸汽耗量有所增加。
(3)流程3比流程2的能耗更大些,其主要原因是因为流程3比流程2进料点至塔釜的填料段较低,所以为保证塔釜液含NH3达到200×10-6,只有加大汽提量,从而导致流程3能耗大。
由此,推荐在解吸塔中采用流程2较好,没有必要采用流程3设计。
1.3解吸塔计算解吸过程是吸收的逆过程,除了温度、压力及物性的影响外,气液间的接触状态也起着重要作用。
加入的稀氨水与塔底上升的水蒸气通过填料表面接触,不断进行传质和传热作用,使液相中的氨和CO2不断进入气相,实现解吸,并使排放废液达到环保要求。
我们选比表面积较大的BL-3.5#Y规整填料,通过填料表面,使气液在填料内得到充分接触,强化了传热和传质。
解吸塔的填料高度(即理论塔板数)和塔径直接相关,可有不同的组合方案,这与设备费(填料体积等)和操作费(蒸汽消耗等)直接有关,原则上可以找出较优方案。
方案的计算结果(塔径计算中液泛率均取为60%)见表2。
表2不同理论板数时流程2塔径的比较由表2可见,当理论塔板数控制在13至19时,填料塔均能够满足设计要求,塔釜液中含NH3为0.02%。
同时当理论塔板数增加时,塔径减小,蒸汽消耗及塔顶冷凝负荷也明显减小。
计算还表明原塔径DN800时,欲达到塔底排放标准,需要很多的理论塔板数,原塔的高度无法满足这一要求。
经综合比较,此塔的改造方案定为填料高度取为17块理论板,塔径 1000,塔的高度也为厂方所接受。
2蒸氨塔某厂对合成氨尾气进行净化洗涤,为了回收洗涤液中的氨,并把回收的氨直接加以利用。
委托我公司改造1台蒸氨塔,塔径DN600,稀氨水温度75℃,含NH3为15.42%,经进、出物料换热器后,温度升至150℃,进入蒸氨塔中部。
操作压力1.9MPa,蒸氨塔塔底部通入过热蒸汽(压力2.2MPa、温度320℃)。
要求蒸氨塔塔顶气含NH3≥99.8%,可直接作为其它产品的原料,塔底废液中含NH3<200×10-6,可直接排放。
2.1工艺流程自清洗塔来的稀氨水经塔底蒸馏塔进、出料换热器与塔底排出的液体换热后,进入蒸氨塔中部,过热蒸汽自塔底吹入,塔釜液可达到排放标准直接排放,也可循环去吸收塔顶作为吸收液继续使用,从塔顶蒸出的高浓度氨出塔顶冷凝器后,温度67℃、达到含NH3≥99.8%的气氨去氨气总管,可作为其它产品的原料,液相回流入塔,原工艺流程示意图见图3。
图3蒸氨塔流程示意图由图3可见,此即为以上讨论的3种流程中的流程3,它类似于精馏塔,中间进料,塔体分精馏和提馏两段,塔顶有回流。
确定这一流程是因为蒸氨塔的塔顶和塔釜均有质量要求,上述之解吸塔并无塔顶质量要求,采用流程2就可以满足塔釜的排液标准了。
2.2蒸氨塔的计算结果通过PRO-Ⅱ模拟计算,入料量一定时变化不同的理论塔板数,且保证塔顶出口气中含NH399.8%,塔底出口液含NH3≤200×10-6,可以发现,蒸汽用量在理论塔板数>21块时变化较小,同时根据厂方对塔高的要求,理论塔板数取21块板、精馏段8块板、提馏段12块板。
填料选用比表面积较大的规整填料———鞍环板波纹填料BLA-2#Y,DN600塔可以通过,液泛率为50%,仍有一定扩产裕度。
填料高度定为20m。
液体及气体的分布采用与规整填料相匹配的槽盘式气液分布器及槽式分布器。
工艺计算结果见表3。
表3工艺计算参数2.3单塔蒸氨与双塔蒸氨的比较有些蒸氨塔的处理量比较小,塔径也就较小,但理论塔板数即填料高度较高,这样就形成一个又细又高的塔。
厂方希望塔高能够矮一些,所以将单塔蒸馏流程改为双塔串联分离流程,见图4。
我们就这一流程也进行了多级计算,双塔塔底、塔顶指标与单塔相同。
图4蒸氨塔双塔流程示意图蒸氨塔双塔流程的特点不是简单地将1个高塔改为较矮的2个塔,然后串联起来,它是2个独立的蒸氨塔串联,两塔底部的排出液中氨含量均达到排放标准,当塔1顶部出气达到一定氨浓度,进入塔2继续蒸氨增浓至99.8%。
由于塔2负荷减轻了,它的塔径较塔1要小。
单塔和双塔两种流程的计算结果参见表4(其中各塔液泛率均为50%)。
表4蒸氨塔单塔与双塔的比较由表4可见,要同时满足塔底排液和塔顶出气的质量要求,双塔的总理论板数比单塔的要多,但两塔高度可以降低,同时塔径也均较小些,这是这种双塔流程的特点。
显然,双塔流程中的2个塔可以也有不同组合,如果适当调整回流比,原则上可使双塔的总体积(即塔径和理论板数的乘积)稍小于单塔流程。
但它结构复杂,附属装置增加,热负荷上升,从投资上并不很合算。
4结语(1)解吸塔和蒸氨塔均属氨水汽提的解吸过程,由于解吸塔只要求塔底排液质量,它可采用塔顶进料有回流的流程。
而蒸氨塔塔顶和塔釜均有质量要求,它应采用中部进料有回流的流程。
(2)通过以上两个改造实例的计算,分别对其塔径、理论板数进行比较,得出了较优的改造方案JR型合成塔内件长周期运行经验总结范银铃程桂花(河北省石油化工建设工程质量监督站石家庄050065)0前言石家庄正元化肥有限公司(原河北省灵寿县化肥厂)目前合成氨生产能力7万t/a,原 800合成塔内件使用过程中压力高于30MPa,放空量大、能耗高、塔温不好控制。
为此,1996年7月更换为石家庄正元高效塔器开发公司生产的JR型 1000矮塔内件,其它保留原 800配置,于1996年8月投入运行,内件触媒填充量为17.7t,合成氨最高日产为236t。
自投入运行以来连续生产4年未更换过触媒,2000年5月更换一段触媒1次,更换触媒1.6t;2003年5月更换一段及少量二段触媒1次,更换触媒2.1t。
内件自投入生产至今,三、四段触媒已连续运行7年,目前仍在高效运行,累计生产合成氨32万t,吨触媒已生产合成氨1.5万t。
据有关专家预测,该合成塔内件及三、四段触媒仍可继续使用5年,为企业创造了较好的经济效益。
1合成塔内件结构及合成系统工艺流程(1)JR型 1000合成塔内件结构。
触媒分为4段,一、二段间采用冷激方式,冷热气体直接混合换热;三、四段触媒采用列管换热器移走反应热,换热器可以整体吊出。
合成塔内件气体流向:含NH32%～3%的入塔气首先经塔前预热器预热至100～120℃后,通过主线从塔顶入塔,经内件与外筒的环隙下行,同时保证外筒壁温度不超过180℃,然后进入下部换热器加热至360～400℃,经上中心管进一段触媒入口。
另外3股气体分别经3条副线入塔,可分别调节各段触媒层的温度。
2条副线在塔顶,其中一股由塔顶直接进入内件的小盖下部的气体分布器,调节零米温度;另一股从上部换热器的下降管进入该换热器的管间,用以冷却管内的一段出口气体,调节二段触媒温度,管间被加热的气体通过上升管返回一段入口。
来自中心管的主气流与来自2个塔顶副线的。