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NH-N约为2.5g/kg（2.5g/L），即摩尔分率为0.0026。入吹脱塔33的沼液流量为5.6m，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=2952.54
②理论板数确定
-1=1.62 S=AA=L/mG=0.617，即脱吸因子吸收因子N+1N+1-1
X1-X2/X1-0=S-S/SN理论：N+1N+1-1) -1.62)/(1.620.0026×90%/0.0026=(1.62所以
N=3.09，取N=4
-3；Y2=(X1-X2)/(G/L)=1.096气相中氨的摩尔分率×10③塔的有效高度Z
根据Drickanmer-Bradfood法：E =0.17-0.616lgμT30℃，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E=0.17-0.616lgμ=0.169 T实际板数N=N/E=23.66 取24 TT同时取板间距为450mm
1 / 10
故Z=(18-1)×0.45=7.65m
④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
0.50.5-3；×=1/2952.54 (1000/1.165)10=9.923F=L/V×(ρ/ ρv)LLV取板间距H0.45m；T=
图筛板塔的泛点关联图
查图得C20=0.08,
0.20.2=0.103；/20) =0.08(71.2/20)对数值进行修正C=C20(σ0.5；v / ρρv)最大空速的确定：Umax=C(ρ-L0.5=3.016m/s; /1.165}1000-1.165）=0.103{（
实际流速确定= Umax×0.8=2.41m/s；
0.5=1.56m，16534.23/3600)/(3.14×2.41)}所以D={(4×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，A/A=0.0878。Tf （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：
22；/4=2.01m1.6A=3.14×T2；=0.176 mA=0.0878A×Tf2 / 10
2；=1.834 m A= A- A fTn u=V/A=16534.23/3600/1.834=2.504m/s nn实际泛点百分率为：u/ U=2.504/3.016=83% maxn⑥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，
2/3=2.84/1000)××(L/L堰上液上高度h=2.84/1000×E whow2/3=0.0083m 取0.009m。(一般情况下，液流收缩系数取(5.6/1.12)1)
板式清液层高度h=0.05+0.009=0.059m。L降液管底隙高度：小塔径降液管底隙高度取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。
220.522-x+r)arcsin(x/r)]=1.426m开孔区面积A =2[x(r k其中x=（D/2）－（wd+ws）=0.8-0.279=0.521
r=（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%A=1.14 k12)
A=5867.2，取开孔数=(1158000/t5868个。则筛板开孔数为n=n ×A kk⑦塔压降
a干板压降Hd
22] )×[1-(A/A/C)×(r/r) Hd=0.051×(u k0g00L u---筛孔气速，m/s；0C---筛孔的气体流量系数；0r、r---气相、液相密度；Lg A、A---筛孔面积、开孔区面积。k02项很小，可简化计算) 由于一般(A/A k02×(r/r)
)Hd=0.051×(u/C L00g孔速u=V/Aa=16534.23/3600/(1.14×0.145)=27.785m/s。
02=0.145和δ/d=3/6=0.5
do/t由有效区的开孔率=0.9069（）塔板的开孔率φ=开孔截面积/（塔截面积-降液区面积）=1.14×0.145/(2.01-2×0.176)=0.0997
3 / 10
查图得出C=0.730
图干板孔流系数
22×(r/r) =0.051×（27.785/0.73）Hd=0.051故×(u/C)×(1.165/1000)=0.086m L00g液柱
b有效液层阻力h b
堰上液上高度h取0.009m；ow按面积（A-2A）计算气体速度：u=V/( A-2A)= 16534.23/3600/(2.01-2×fTTf0.176)=2.77m/s；
0.50.5=2.99 ×=2.77）相应的气体动能因子F=U（ρ(1.165)v查图，可得液层充气系
数β=0.57。
图充气系数和动能因子F间的关系a4 / 10
所以液层阻力h=β(h+h)=0.57×(0.05+0.009)=0.0336m液柱owLw c总压降H总=（0.086+0.0336）×24=2.87m水柱，即为28.15kPa。
本设计为常压操作，对板压降本身无特殊要求。
⑧液沫夹带量的校核
-3和泛点百分率为0.83，由图可以查的ψ=9.923×10=0.35 按照F LV
图液沫夹带关联线
0.5]=0.053＜0.1(公斤液体/公斤干气体)。ρ() =(故eψ/1-ψ×[L/V×ρ/ v)Lv⑨吹脱塔进出口管径选取
A、气相进出口管，取空气流速为25m/s，
0.5=0. 484m。取DN500 ]200.785/16534.23/3600=[D则（）（×）2B、液相进料管取流速为1m/s
5 / 10
0.5DN50 =(5.6/3600/0.785/1)取=0.046 则D30.5m/s 、液相出料管取流速C 。
D4=0.063，取DN65则工艺简图4.4.1.4
酸洗塔单元4.4.2设计说明4.4.2.1。664.22kmol/h，即为已知进塔气体（含有氨，其余为空气）流量16534.23m3-3。吸收液采用稀硫酸溶液，99%，要求回
收率气体中氨的摩尔分数为1.096×10-1 mol/L。选用不锈钢鲍尔环值为1，即硫
酸的摩尔浓度为10控制PH 4.4.2.2设计尺寸①塔内吸收剂用量：-3
=0.728kmol/h1.096×10；填料塔回收的氨量：664.22×有化学反应可知：
SO2NH+H (NH)SO4 42423所以回收全部氨消耗的硫酸量为0.364kmol/h；
-1mol/L，即硫酸的浓度为0.5×pH控制在1，即氢离子的浓度为10将-2mol/L，所用最小液体量为：10-13/h
=7.28mLmin=0.364/0.5×10所以（L/V）min=（7.28×1000/18）/664.22=0.609 （L/V）=2（L/V）min =1.218，即809.02kmol
3/h。吸收剂用量为7.28×2=14.56m②塔径计算
0.50.5/29=0.026。查填料的泛点压降××)/ρ）（L/V(ρ=1.21818(1.165/1000)Lv图如下：
6 / 10
图填料泛点及压降图
2 0.2=0.21 ) μ(ρ/0.21，即UρΦΨ/g×可以知道纵坐标为lLvΨ=1；已知，常温下水的粘度μ=1cP，对于水l2，空/m30.625×25×，比表面积a=219m填料选用不锈钢鲍尔环乱堆，尺寸33-13Φ=160m393kg/m，堆积密度隙率0.95m/m。，填料因子U=2.91m/s
所以泛点气速；U=80%×2.91=2.33m/s，即故，实际气速取泛点气速的80%10.5，
圆整取=(16534.23/3600/0.785U))=1.58m因此填料塔塔径D=(V/0.785U11
U=2.286m/s；1.6m，则1 0.22=0.13ρ) μ。ρ在设计的实际气速下，UΨΦ/g×(/lvL 由横坐标0.026和纵坐标0.13查图得到填料层压降为100mm水柱/m填料
③传质单元高度和传质单元数的确定
采用恩田（Onda）等人提出的填料表面上气液相界面两侧传质膜系数的计算方法，进行计算：
（可参考常用化工单元设备的设计79页进行计算，陈英男刘玉兰主编，华东理工大学出版社出版）
气相传质系数：
7 / 10
0.71/3-2 )/RT)(ad(aDμ/ρDKg=C(W/aμ))(pgggggg C----关联系数取5.23；
2s kg/m----气体质量流速；W g2；填料比表面。219ma-----6；×10气体粘度，Pa.s，取18.6μg-----度-62/s
10m----溶质在气相中的扩散系数。28×D g ad----填料结构特性的形状系数，本文取219×0.025=5.225 p从传单单元高度关联式，输入相关的系数可以求出气相传质系数：
2-50.7[1.86]×10×）×3600)/（219×1.861.6Kg=5.23 ×[664.22×29/(0.785×-5-51/3-5-2 0.025)(219××303)] [219×2.8×1010/(1.165×2.8×10×)]/(8.314-6×0.0334 10×2.434×=5.23×93.484×0.829-5 10=3.295×填料润湿表面积：
0.750.122-0.0520.2]} g)a（W(W/ aμ) ）(Wρa//ρσa=a×{1-exp[-1.45(1/σ)LLLLLwLσ1-----填料介质表面张力N/m，75dyn/cm=0.075N/m；σ----液体表面张力N/m，71.2mN/m；
μ液体粘度，取0.801cP；L--------表不同填料介质的表面张力
计算如下：
22·s ×3600)=2.663kg/m29/(0.785W=664.22××1.6g22·s。1.6×1000/(0.785××3600)=2.01 kg/mW14.56L=0.750.122-0.0520.2]} ）g)) μ/(Wρa/ρa（W1/=aa×
{1-exp[-1.45(σσ)(W/ a LLLwLLL0.75-30.1×[219)] ×0.801×10××=219×
{1-exp[-1.45(75/71.2)×[2.01/(21922-0.0520.2
219]×(2.01)/(1000/1000×9.81][(2.01)×=219×{1-exp[-1.45×1.04×1.276×1.593×0.113]
=219×0.293
8 / 10
=64.113
23
/m所以a =64.113m w-53s·×64.113=0.214kmol/m×3.295×10kpa Ky×a=PKg×aw=101.325由于本反应为硫酸吸收氨的反应，化学反应。所以本吸收反应为气膜控制。K总=Ky
2) ×3600×H=G/Ky a=664.22/[(0.785×1.60.214]=0.429 传质单元高度OG化学吸收，所以m=0
传质单元数N=ln[(1-mG/L)(Y1-mX1)/(Y2-mX1)+mG/L]/(1-mG/L)=4.61 OG填料层高度Z=H×N=0.429×4.61=1.97m OGOG采用舍伍德系数等几个特征数对吸收关联进行计算
（参见化工原理下册，天津大学出版社，第130-136页）
βγ0.5 G(Sc W)传质单元高度H=αGG直径25mm的鲍尔环的αβγ系数近似以拉西环来计算，分别为0.557、0.32、-0、51，如下表
22·×3600)=2.663kg/mG=664.22×29/(0.785×1.6s
22·s1.6。×3600)=2.01 kg/m W=14.56×1000/(0.785×-5-5)=0.5710×2.8×=μ/ρd=1.8610×/(1.165Sc G0.32-0.510.5=0.4027m 0.572.663=0.557×××2.01H所以G因此Z= H×N=0.4027×4.61=1.86m
OGOG考虑到工程应用的要求，设计取填料层高度为3m；
则填料压降为3×100=300mm水柱，即为2.92kPa。
④塔体附件选取
A液体分布器选取槽式分布器（由于塔径1.6m）；
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分布点密度计算
按Eckert建议值，D≥1400时，喷淋点密度为60点/m2，所以，塔径为1.6m时，
2×60=92.316≈121点布液点数为： n=0.785×1.4B填料支承装置
用竖扁钢做成的栅板作为支承板，分三块，栅板条之间的距离为10mm。
C填料压紧装置采用床层限定板
D采用丝网除沫器，150mm厚。
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