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可以推算出其R=2m,L=10.5m.
2.2.2净化塔的工艺计算及选型
原料净化塔的数目较多但是净化的进料和出料及净化成都相差不多,所以仅以除SO2的净化塔为例进行详细的工艺计算,其他的净化塔同理. SO2的体积分数为0.006%;要求的吸收率φA=99% 己知塔内的绝对压力为1 MPa,求出入塔的气体体积流量:
0.1013 MPa对应的气体密度是1.914 kg/m3.所以可以求出在1 MPa下的丙烯密度: ???P2??11?1.914??18.89kg/m3 P20.1013 己知其平均摩尔量是42kg/kmol.假设洗涤水的耗用量为300000kg/h。而且吸收塔才用的是25mm×25mm×1.2mm的塑料鲍尔环以乱堆方式充填.填料层的体积传质系数 KYa=146kmo1/(m3·h);操作条件下的平衡关系为Y=15X. 清水的密度是ρL=1000 kg/m3;
则: w水/w丙× (ρ丙/ρ水)0.5
=300000/47000 ×(8.89/1000)0.5 =0.88
查化工原理的乱堆填料泛点线可以得到横坐标为0.88时候的纵坐标的值是0.025即 uF2ФFΨ/g×(ρ丙/ρ气)μL0.2 =0.025
查化工数值得到25mm×25mm×1.2mm的塑料鲍尔环(乱堆)的填料因子ф= 285m-1;又因为液相为清水,故液体密度校正系数ψ=1;水的黏度μL =lMPa.泛点气速为 .?
Umax?0.025?9.81?1000285?1?18.89?1?0.213m/s
假设空塔的丙烯流速为泛点气速的80%即: u=0.8×Umax=0.8×0.213 =0.170m/s
则D?4Vs/?u?4?47000/18.89?3600/(??0.17)?3.28m 经过圆整D=3.5m
对于吸收操作,用传质单元法计算填料层高度。
V=47000/42×(1-0.00006)=1118.08 kmol/h L=300000/18=18667kmol/h Ω=π/4×D2=3.14/4×3.52 =9.6m2
S=mV/L
=15×1118.08/18667
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=0.904 清水吸收,X2=0,Y* 2=0.
Y1?Y2*1 ?*Y2?Y21??A则HOG=V/KYaΩ . =1118.08/(146×9.6) =0.80
NOG=1/(1-S)In ((1-S)(Y1-Y* 2)/(Y2-Y* 2)+S) =1.38 Z=HOG·NOG =11.04
实际填料层高度: Z'=1.5Z=1.5×11.04=16.56m
以为填料层大于6米所以分成三段每断6米,另外还要考虑备用段所以是4段每段6米由此可以推算出塔的数据为:
L=6×4+ (5+1.5+1+1+1) =30m S??4D2?3.143.52=9.6 42.2.3循环冷却器的工艺计算
循环冷却器的工艺计算 热气体进口温度:
丙烯: 70℃ 出口温度: 40℃ 氢气: 70℃ 出口温度: 40℃ 气体的质量流量: 丙烯: 1600kg/h 氢气: 50kg/h 循环冷液体进口温度: 20℃ 出口温度: 400℃ 热流量: 0.4722kg/s
换热器由Ф25mm×2.5mm的管组成 气体的平均比热: 1.2kJ/kg·℃
管内的气体的平均温度t=(40+70)÷2=50℃,该温度下的气体特性数据查询得 ρ=12.93kg/m3 μ=2.16kg/(m·s) CP=2.005×103J/(kg·℃) λ=350 W/m ·℃
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管内侧气体的αi为150W/m2·℃ 管外侧液体的αo取4233W/m2·℃ 钢的λ为45W/m·℃
由《物化手册》查得气体的污垢热阻Rsi=0.5×10-3m2·℃/W,且近似认为 Rsi =Rso 由
ddbd11?0?Rsi0?0?Rso?ko?1didi?dm??0.025/(150?0.02)?0.5?10?3?0.025/0.02?0.0025?0.025/(45?0.0225)?0.5?10?3?1/4233?0.1m2?OC/W
0
ko=10W/m2·C
换热器传热面积可根据传热速率方程求得,即 S?换热器的传热量为
Q, 2-7 ku?tmQ?WhCph(T1?T2)
?0.4722?1.2?103?(313.15?343.15)??1.69?10kw4
?tm?(?t2??t1)/ln(?t2/?t1)?((343.15?313.15)?(313.15?293.15))/ln(313.15/293.15) ?24.7oC S?Q/k0?tm?70m2 所以冷却器的传热面积为70m2.
2.2.4旋风分离器的计算
在聚丙烯分离过程中的旋风分离器采用XLPB-7.0型,设备筒径φ700,进口气速18m/s左右.
由公式气体处理量
L=3600×F×V 2-8
F=0.175D2 2-9
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L=3600×0.175×0.7 2×18 =5556.6m3/h
进口气体流量: 聚丙烯: 45000kg/b N2: 10000kg/h 丙烯: 1600kg/h 乙烯: 100kg/h 50℃下,混合气体流量为:
V=(10000/28+100/28+1600/42)×22.4×313.15/273.15×0.1013/0.1015 =10221.3m3/h 采用1台旋风分离器,总处理量为:
V=5556.6m3/h 在工况下总流量为:
Vs=4445.28/3600 =1.23m/s 旋风分离器进口气速:
u=Vs/(0.66×0.26×D2) 其中, D=0.70m. u=14.6 m/s.
10 2.3设备型号一览表 2.3.1设备选型原则 设备选型的总体原则是: (1)满足工艺要求; (2)设备成熟可靠; (3)能够充分利用原料,避免浪费; (4)使用寿命尽量长; (5)容易安装,便于操作; (6)尽量采用国产设备. 2.3.2塔的选择 29 沈阳建筑大学毕业设计 塔型选择基本原则: (1)生产能力大,弹性好; (2)满足工艺要求,分离效率高; (3)运转可靠性高,操作,维修方便; (4)结构简单,加工方便,造价较低; (5)塔压降小. 见表2-8塔设备选型. 2.33泵的选择 选择泵的方法和步骤 (1)列出基础数据.输送介质的物性,操作条件,输送要求等; (2)确定流量与扬程; (3)选择泵的型号; (4)选择驱动机的型号; (5)选择泵的轴封; (6)确定备用泵的数量及总数; (7)填写泵的规格表,作为订货依据和选泵过程各项数据的汇总. 见表2-9泵的选型. 2.3.4旋风分离器的选择 (1)根据含尘气的体积流量、分离效率、允许的压强降,选定旋风分离器的尺寸 和台数; (2)根据若干个压强降数值下的生产能力确定型号; (3)根据需要选直径小、效率高或直径大、效率低的分离器. 见表2-10旋风分离器的选型. 2.35贮罐的选择 贮罐的选择: 1.根据贮存物料的流量及贮存时间确定容积; 2.根据介质的物性及工艺选择设备材质; 3.尽量使用定型设备,由手册查出标准设备的有关尺寸. 见表2-11容器、贮罐的选型. 30