氨吹脱塔单元设计示例

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1、4.4.1氨吹脱塔单元4.4.1.1设计说明设计采用循环空气吹脱，气液比可取1500-3000，取3000。4.4.1.2设计尺寸（1）吹脱塔的计算已知沼液中NH3-N约为2.5g/kg（2.5g/L），即摩尔分率为0.0026。入吹脱塔的沼液流量为5.6m3，即为311.11kmol/h，设定回收率为90%。同时在101.3kPa和30℃时，该氨水稀溶液的氨分压为0.2kPa，故亨利系数E为76.923kPa，m=(0.2/101.3)/0.0026=0.7592。30℃空气的分子量为29，密度1.165kg/m3。①实

2、际气液比（G/L）min=(X1-X2)/(Y2e-Y1)=(0.0026×90%)/(0.0026×0.7592)=1.186（G/L）=(1.1-2)×（G/L）min=1.8×1.186=2.135(取系数为2)所以G=2.135×311.11×29/1.165=16534.23m3，即为664.22kmol/h。故实际气液比（体积比）为：（G/L）v=16534.23/5.6=2952.54②理论板数确定吸收因子A=L/mG=0.617，即脱吸因子S=A-1=1.62N理论：X1-X2/X1-0=SN+1-S/SN

3、+1-10.0026×90%/0.0026=(1.62N+1-1.62)/(1.62N+1-1)所以N=3.09，取N=4气相中氨的摩尔分率Y2=(X1-X2)/(G/L)=1.096×10-3；③塔的有效高度Z根据Drickanmer-Bradfood法：ET=0.17-0.616lgμ30℃，进料液体的摩尔粘度μ为0.8007cp（设计应选取最恶劣的条件，故中温35℃发酵，考虑到冬季热损失，选用20℃的进料，此时进料液体的摩尔粘度为1.005cp）故ET=0.17-0.616lgμ=0.169实际板数N=NT/ET=2

4、3.66取24同时取板间距为450mm故Z=(18-1)×0.45=7.65m④塔高的确定塔顶高1m，设置进料口（40mm），人孔（500mm）；塔底高2m，（按照可以储存10min的容量测算），进气管内径40mm。⑤塔径的确定FLV=L/V×(ρL/ρv)0.5=1/2952.54(1000/1.165)0.5=9.923×10-3；取板间距HT=0.45m；图筛板塔的泛点关联图查图得C20=0.08,对数值进行修正C=C20(σ/20)0.2=0.08(71.2/20)0.2=0.103；最大空速的确定：Umax=C(

5、ρL-ρv/ρv)0.5；=0.103{（1000-1.165）/1.165}0.5=3.016m/s;实际流速确定=Umax×0.8=2.41m/s；所以D={(4×16534.23/3600)/(3.14×2.41)}0.5=1.56m，圆整后取1.6m。实际取堰长Lw为0.7×1.6=1.12m；则下液管宽度wd=0.143D，Af/AT=0.0878。（参见化学工艺设计手册153页弓形宽度和面积）根据塔径可以算出：AT=3.14×1.62/4=2.01m2；Af=0.0878×AT=0.176m2；An=AT-Af

6、=1.834m2；un=V/An=16534.23/3600/1.834=2.504m/s实际泛点百分率为：un/Umax=2.504/3.016=83%⑥塔板详细设计采用平顶溢流堰、单溢流管溢流，筛板结构。取堰高hw=0.05m。采用垂直弓形降液管和普通平底受液盘，堰上液上高度how=2.84/1000×E×(Lh/Lw)2/3=2.84/1000×(5.6/1.12)2/3=0.0083m取0.009m。(一般情况下，液流收缩系数取1)板式清液层高度hL=0.05+0.009=0.059m。降液管底隙高度：小塔径降液

7、管底隙高度取25mm取筛板孔径do为6mm,孔间距t=2.5do=15mm，筛板取不锈钢塔板,厚度为3mm。下液管宽度wd=0.143D=0.229m。安全区ws=0.07m，无效区wc=0.05m。开孔区面积Ak=2[x(r2-x2)0.5+r2arcsin(x/r)]=1.426m2其中x=（D/2）－（wd+ws）=0.8-0.279=0.521r=（D/2）－wc=0.8-0.05=0.75由于考虑到塔板增设安装手柄，占据部分开孔区面积，实际取80%Ak=1.14则筛板开孔数为n=n1×Ak=(1158000/t2

8、)Ak=5867.2，取开孔数5868个。⑦塔压降a干板压降HdHd=0.051×(u0/C0)2×(rg/rL)×[1-(A0/Ak)2]u0---筛孔气速，m/s；C0---筛孔的气体流量系数；rg、rL---气相、液相密度；A0、Ak---筛孔面积、开孔区面积。由于一般(A0/Ak)2项很小，可简