石灰乳湍流洗涤塔的设计

《石灰乳湍流洗涤塔的设计》

The Excogitation for Lime Milk Turbulent Washing Tower

课程设计报告

专业：环境工程

班级：环工081

姓名：喻江东

学号：20081070117

课程名称：石灰乳湍流洗涤塔的设计

指导教师：郜华萍

2011年1月5日

摘要

摘要：本文介绍了我国黄磷尾气资源化的现状，指出了对黄磷尾气的净化并加于利用的重要性，以及阻止黄磷尾气资源化进程的障碍，即黄磷尾气的净化技术。回顾了国内一般净化黄磷尾气的方法，接着介绍了湍流传质技术在尾气净化上的应用，并依托此技术的原理进行石灰乳湍流洗涤塔的设计，最后对湍流塔的防腐做了材料上的优化。

关键词：石灰乳湍流洗涤塔设计

Abstract: The paper introduces the situation of using Yellow phosphorus exhaust in china, emphasizes the importance Yellow phosphorus exhaust’purification and reuse. The technologies of purification’s Owe development hold back the pace of using Yellow phosphorus exhaust, and then also introduce the application of Super turbulence and mass transfer technology in purring Yellow phosphorus exhaust. The paper designs the Lime Milk Turbulent Washing Tower according to the principle at last.

Key words: Lime Milk， Turbulent， Washing Tower，designing

目录

1序言 (4)

1．1 我国黄磷尾气净化与资源化现状 (4)

1．2 湿法烟气脱硫技术发展历史 (5)

1．3 超强湍流传质技术概述 (6)

2 设计内容 (8)

2．1设计主要已知参量 (8)

2．2设备选材 (9)

2．3物料平衡计算 (9)

2．4塔尺寸选定 (10)

2．5筒体强度计算 (10)

2．5．1壁厚计算 (10)

2．5．2强度和应力校核计算 (11)

2．6 封头设计(标准椭圆形封头) (12)

2．6．1封头壁厚计算公式 (12)

2．6．2 封头强度和最大允许工作压力校核 (13)

2．6．3直边高度选取 (14)

2．7支座设计 (14)

2．8开孔补强计算 (15)

2．9容器附件 (16)

2．9．1接管及孔 (16)

2．9．2法兰选择 (16)

3塔体防腐优化 (16)

4工艺流程介绍[7] (17)

5总结 (17)

参考文献 (18)

1序言

1．1 我国黄磷尾气净化与资源化现状

20世纪80年代以来，中国工业级以上磷化工产品的发展走的是以黄磷为基本原料的工艺路线。在黄磷生产过程中，每生产1t黄磷将产生2800—3200 Nm3的尾气。目前我国黄磷生产企业产能为175万/a，产量74万t/a，保守估计我国每年将有2亿m3黄磷尾气产生。[1]黄磷尾气中CO的含量为85%—95%，另外还含有氟、磷、硫、砷等杂质，这些杂质主要以SiF4、HF、PH3、H2S、AsH3等形式存在。由于富含CO，所以理论上不仅可以把黄磷尾气用作碳一化工的原料（净化后可用于开发甲酸钠、甲酸钙、甲酸钾、甲酸、甲醇、醋酸等产品），还可以用作燃料能源（其热值可达105 kJ／Nm3）。但是同时又由于含有磷、砷等有害杂质，在应用中对设备具有极强的腐蚀性，大大阻止了黄磷尾气资源化的进程。尾气中PH3就是一种有害的杂质。由于PH3气体有剧毒，当空气中含有PH30．002～0．004 mg／L时，就能嗅到气味，引起人畜中毒。同时，PH3也会对后面的工序产生不利影响。黄磷尾气中高体积分数的CO更是宝贵的化工原料，如果利用其生产甲酵，将产生可观的经济效益，但磷化氢不脱除，将导致甲醇催化剂中毒失活；PH3还能使CO中温变换催化剂中毒进而引起催化剂失活，当B106型催化剂上磷含量达到0．12％时，CO的转化率由初期的83．00％降为33．56％。因此，脱除黄磷尾气中PH3对解决黄磷尾气的污染和综合利用具有积极的意义。然而，由于各种技术和经济的原因，很多黄磷尾气都被点了“天灯”，这不仅浪费了大量资源，还同时加剧了大气

污染，据估计，黄磷尾气的利用率不足30%。

我国高度重视黄磷尾气的资源化，国家工信部于2008底在颁布的《黄磷行业准入条件》中规定2010年底黄磷生产企业的尾气利用率要达到达到95％。黄磷尾气进行净化并加以利用，可以实现资源的综合利用，保护了资源和环境，符合经济和社会的可持续发展要求。近年来，国内很多学者也对黄磷尾气的净化和资源化做了很多研究，时有净化技术和新工艺的开发见诸各期刊杂志。目前中国开发的净化专利技术有两种：1)尾气中硫磷催化氧化净化技术：11；2)液相脱除和吸附联合除杂质技术(未公开专利)。2个专利都是在除杂质是在水洗、碱洗基础上进行的。[1]

目前，工业上使用较为普遍的洗涤工艺一般是：黄磷尾气先经过水洗，然后进行碱洗，最后得到较为纯净的尾气。水洗和碱洗可根据需要以多级塔串联的方式实现，洗涤的作用是降温、除尘，除去单质磷、磷的氧化物及水化物、酸性气体等。主要反应如式(1)至式(5) [2]：3SiF4+4H20—一2H2SiF6+Si02·H20 (1)

H2S十2Na0H—一Na2S十2H20 (2)

C02十2Na0H——Na2C02十2H20 (3)

P4+3H20+3NaOH—3NaH2P04+PH3 (4)

HF+Na0H——NaF+H20 (5)

1．2 湿法烟气脱硫技术发展历史

湿法烟气脱硫技术的进展在历史上大抵经历了三个时期的发展。目前技术已十分成熟，70年代初到70年代末是湿法烟气脱硫技术的