半水煤气直冷塔的计算与设计

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化工原理课程设计-水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔

《化工原理》课程设计课题: 设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔设计者：学号：指导老师：目录第一章设计任务∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙31.1设计题目∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙31.2设计任务及操作条件∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙31.3设计内容∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3第二章设计方案∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.1设计流程的选择及流程图∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4第三章填料塔的工艺设计∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙43.1气液平衡关系∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙43.2吸收剂用量∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙53.3计算热效应∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙53.4定塔径∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙63.5喷淋密度的校核∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙63.6体积传质系数的计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙73.7填料层高度的计算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙83.8附属设备的选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙9第四章设计结果概要∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙15第五章设计评价 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙ 17第一章设计任务1.1、设计题目设计水吸收半水煤气体混合物中的二氧化碳的填料吸收塔1.2、设计任务及操作条件（一）气体混合物3.温度：30°C4.压力：1800KN∕m2≤0.63%(二)气体出口要求（V%）：CO2(三)吸收剂：水1.3、设计内容设计说明书一份，其内容包括：1.目录2.题目及数据3.流程图4.流程和方案的选择说明与论证5.吸收塔的主要尺寸的计算，注明计算依据的公式、数据的来源6.附属设备的选型或计算7.设计评价8.设计结果9.参考文献第二章设计方案2.1、吸收流程的选择及流程图本设计混合原料气溶质浓度不高，同时过程分离要求不高，选用一种吸收剂（水）一步流程即可完成吸收任务。

10章—5冷却塔的设计与计算

10章—5冷却塔的设计1与计2算
10
Gp——由空气重量流量换算成的风量m3/s H——实际工作压力（Pa）
η1——风机机械效率； η2——与叶片安装角相应的风机效率，可由特性曲线查得。
B——电机安全系数B：1.15~1.20
2、风筒式自然通风冷却塔：（1）原理：（2）计算：抽力Z=阻力H
He——塔风筒有效高，填料中点到塔顶。
He
vm2 2g
m 1 2
ξ——总阻力系数。
2
4D 2H.050 120章—05.冷3却2D 塔的0 设计与FF计m T算 p
12
10章—5冷却塔的设计与计算
13
H0——进风口高度，（m） D0——进风口直径，（m） Fm——淋水填料面积，（㎡） FT——风筒出风口面积，（㎡） ξp——填料阻力系数，（实验定） D——填料1/2高处直径，（m）
10章—5冷却塔的设计与计算
5
5、效率（η）——冷却后达到极限τ的程度。
t1 t2 t1
1
1
t2
t
6、冷却后水温的保证率：用百分数表示，应该
用可靠度的概念。不同的行业据冷却水在工业
中的重要程度，可有不同的保证率，在近期连
续5~10年以上的观测气象资料中，取夏季三个
月中，超过平均每年最热的10天（或5天）的日
Pe=K·△t K——系数（L/℃）与环境有关。(见下表) △ t——进出塔水温差℃
10章—5冷却塔的设计与计算
16
G——进塔风量。
G3.8D 42
He12m3 m S
10章—5冷却塔的设计与计算
14
（三）水力计算： 1、目的：确定配水管渠尺寸；
喷嘴数及布置；水的阻力；选定循环水泵。 2、系统分类：（1）管式配水系统

半水煤气湿法脱硫工艺设计

15万吨/年合成氨原料气净化脱硫工段设计1总论1.1概述氮肥尿素1.2文献综述1.2.1合成氨原料气净化的现状合成氨原料气(半水煤气)的净化就是清除原料气中对合成氨无用或有害的物质的过程..原料气的净化大致可以分为“热法净化”和“冷法净化”两种类型..原料气的净化有脱硫..脱碳..铜洗和甲烷化除杂质等..在此进行的气体净化主要是半水煤气的脱硫的净化。

煤气的脱硫方法从总体上来分有两种：热煤气脱硫和冷煤气脱硫。

在我国..热煤气脱硫现在仍处于试验研究阶段..还有待于进一步完善..而冷煤气脱硫是比较成熟的技术..其脱硫方法也很多。

冷煤气脱硫大体上可分为干法脱硫和湿法脱硫两种方法..干法脱硫以氧化铁法和活性炭法应用较广..而湿法脱硫以砷碱法、ADA、改良ADA和栲胶法颇具代表性。

煤气干法脱硫技术应用较早..最早应用于煤气的干法脱硫技术是以沼铁矿为脱硫剂的氧化铁脱硫技术..之后..随着煤气脱硫活性炭的研究成功及其生产成本的相对降低..活性炭脱硫技术也开始被广泛应用。

干法脱硫既可以脱除无机硫..又可以脱除有机硫..而且能脱至极精细的程度..但脱硫剂再生较困难..需周期性生产..设备庞大..不宜用于含硫较高的煤气..一般与湿法脱硫相配合..作为第二级脱硫使用。

湿法脱硫可以处理含硫量高的煤气..脱硫剂是便于输送的液体物料..可以再生..且可以回收有价值的元素硫..从而构成一个连续脱硫循环系统。

现在工艺上应用较多的湿法脱硫有氨水催化法、蒽醌二磺酸法（A.D.A法）及有机胺法。

其中蒽醌二磺酸法的脱除效率高..应用更为广泛。

改良ADA法相比以前合成氨生产中采用毒性很大的三氧化二砷脱硫..它彻底的消除了砷的危害。

基于此..在合成氨脱硫工艺的设计中我采用改良ADA法工艺。

1.2.2改良ADA的简述ADA 法是英国西北煤公司与克莱顿胺公司共同开发的, 于1959 年在英国建立了第一套处理焦炉气的中间试验装置, 1961 年初用于工业生产。

2010年《化肥设计》1～6期总目录

… … … … … … … … … …
ห้องสมุดไป่ตู้
合成氨装置原料油改煤制氢方案的比选 ……………………………
吴德民，骏驰（２）张４— ３
张宗飞，连英，卫星，汤章赵
涛（３—８）
喷嘴洗涤器弯头开孔结构有限元分析及强度评定 … … … … … … …
… … … … … … … … … … ・… … … … … … … … ・・
… … … … … … … … …
许
青（６—２５）
赵
培，艳梅，张熊丹柳，秋香（张１—１）０
弹簧支吊架在管道布置和应力分析中的相关注意事项 ……………
… … … … …
半水煤气直冷塔的计算与设计 …………………… 白－ＪＩ２—１）－Ｉ（１真实气体等压热容的关联 ………………………… 石玉冰（３—１）１
煤热解多联产技术述评 … … … … … … … … … … … … … … … … … …
… … … … … … … … …
段蒸汽转化炉对流段的设计、工与开车施
… … 时慧颖（６—１）９
张宗飞，任
敬，李泽海，陈
钢（６—１）１
大颗粒尿素品种造粒技术理论及其应用 … … … … … … … … … … …
… … … … … … … … … … … … …
低碳经济与化肥生产的ｃ２减排技术ｏ
粟升，怀占，建强（２）王赵４— ９

(扩展版)冷却塔热量和面积的测算方法

(扩展版)冷却塔热量和面积的测算方法1. 概述冷却塔是热交换设备的重要组成部分，其性能直接影响到整个热交换系统的效率和稳定性。

本文档旨在提供一种详细的测算方法，用于评估冷却塔的热量和占地面积。

通过对冷却塔的热量和面积进行准确测算，可以帮助我们更好地了解冷却塔的性能，从而为冷却塔的设计、选型和运行管理提供科学依据。

2. 热量测算方法2.1 理论计算法理论计算法是根据冷却塔的热交换原理和热力学参数进行热量测算的方法。

主要包括以下几个步骤：1. 确定冷却塔的热负荷，包括冷却水入口温度、冷却水出口温度、环境温度、相对湿度等参数；2. 计算冷却塔的热交换能力，包括冷却塔的散热面积、风量、散热系数等参数；3. 根据热负荷和热交换能力，计算冷却塔的热量。

2.2 实验测定法实验测定法是通过在冷却塔运行过程中进行热量测试，从而获取冷却塔的热量数据。

主要包括以下几个步骤：1. 准备热量测试设备，如温度传感器、流量计、风速计等；2. 在冷却塔运行状态下，测量冷却水入口温度、冷却水出口温度、环境温度、相对湿度等参数；3. 计算冷却塔的热负荷；4. 通过实验数据，计算冷却塔的热量。

3. 面积测算方法3.1 冷却塔体积法冷却塔体积法是根据冷却塔的体积和尺寸进行面积测算的方法。

主要包括以下几个步骤：1. 测量冷却塔的直径、高度、进风口和出风口的尺寸等参数；2. 计算冷却塔的体积；3. 根据冷却塔的体积和尺寸，计算冷却塔的占地面积。

3.2 冷却塔风量法冷却塔风量法是根据冷却塔的风量和风速进行面积测算的方法。

主要包括以下几个步骤：1. 测量冷却塔的风量和风速；2. 计算冷却塔的风量系数；3. 根据冷却塔的风量和风量系数，计算冷却塔的占地面积。

4. 总结本文档提供了一种详细的测算方法，用于评估冷却塔的热量和占地面积。

通过理论计算法、实验测定法、冷却塔体积法和冷却塔风量法，我们可以准确地获取冷却塔的热量和面积数据。

这些数据对于冷却塔的设计、选型和运行管理具有重要意义。

冷却塔计算_

••••••••••••••当前位置：›冷却塔计算冷却塔计算冷却塔设计计算参考方法本文简述了冷却塔、冷却塔的选型，校核计算，模拟计算方法等，供大家参考。

一、简述如上图，冷却塔放于层间，运行时冷却塔进/排风大致可分为6个区间（图中箭头表示风向，其长度表示风量大小）；它们分别是：a 区——冷却塔在A轴方向的主要进风面，该处装有1250mm高百叶3层。

b1/b2——冷却塔入风回流区，在这两个区很可能出现负压；回流在b2区会较多出现。

c 区——冷却塔高速排风区。

d 区——冷却塔在1/A轴方向通风区，该区为负压区，风速较a 区高，且以乱流出现居多。

e 区——热风扩散区；冷却塔排风经过一段距离（冷却塔排风口到建筑顶部百叶约4000mm）后，动压明显下降，静压上升，该区属正压区，其间大部分热风经建筑顶部百叶排入大气，少部分弥散后排风受阻会滞留一段时间，但，由于上下（e 区~b区）空间随机存在着压差，使得部分e区弥散的热风回流。

二、冷却塔的选型1、设计条件温度：38℃进水，32℃出水，27.9℃湿球；水量：1430M3/H；水质：自来水；耗电比：≤60Kw/台，≤0.04Kw/M3·h，场地：23750mm×5750mm；通风状况：一般。

2、冷却塔选型符合以上条件的冷却塔为：LRCM-H-200SC8×1台。

（冷却塔[设计基准]37-32-28℃，此条件下冷却塔处理水量为名义处理水量）其中，LRC表示良机方形低噪声冷却塔，M表示大陆性气候适用，H表示加高型，200表示冷却塔单元名义处理水量200M3/H，S表示该机型区别于一般冷却塔，C8表示该塔共由8个单元并联组合而成，即名义处理总水量为1600M3/H。

冷却塔的外观尺寸为：22630×3980×4130。

冷却塔配电功率：7.5Kw×8=60Kw，耗电比为60÷1600=0.0375Kw/M3·h。

15000立方半水煤气计算说明书110310

半水煤气换热器面积计算说明书一、现有条件：半水煤气流量：15000m 3/h 管道直径Φ630mm变换气温度：42℃降到32℃（设定）冷却水由27℃升高到36℃ （设定）二、热量计算半水煤气进入换热器温度为42℃，离开为32℃，查有关书得42℃与32℃饱和煤气总热焓分别为245.93KJ/ m 3与149.72KJ/ m 3。

则得煤气在换热器中放出的总热量为：15000×（245.93-149.72）=144.3×104 KJ/ h煤气在冷却器中冷却产生冷凝液，以冷凝水计算，其它组分量少，忽略不计，则冷凝水量为：q m 冷凝水=3.4681000)73.3995.70(15000=-⨯(㎏/h) 冷凝水带走热量为：Q 冷凝水＝q m 冷凝水×Cp △t ＝468.3×4.1868×23242+＝7.2×104 KJ/ h 总的需冷却热量（按2.5%热量损失率计算）Q 需总冷＝144.3×104-7.2×104-144.3×104×2.5%＝133.5×104 KJ/ h三、△t 计算：T 1 42℃→T 2 32℃t 1 36℃←t 2 27℃△t ＝2121ln t t t t ∆∆∆-∆＝)2736()3242(ln )2736()3242(-----＝5.48℃ 四、K 值取值：石墨换热器在半水煤气中K 值取400 - 700KJ/（㎡ h ℃）之间与实际测量结果相似，取K 值为500KJ/（㎡ h ℃）进行面积计算.五、换热器换热面积计算A 石墨＝=⨯⨯48.5500105.1334487㎡加上一定的设计余量约为500㎡六、冷却水用量水带走Q =需总冷Q水带走Q =q m 水×Cpm ×△tmq m 水=27)-(36C pm ⨯需总冷Q =)2736(10001868.4105.1334-⨯⨯⨯=35.43m 3/h 加上一定的设计余量约为40 m 3/h.。

任务书模板

[6]《化工过程设计》化学工业出版社
[7]《化工设备设计》化学工业出版社
[8]《化工设备手册》化学工业出版社
[9]何铭新、钱可强主编.机械制图.天津：天津大学出版社，2002
[10]陈国恒主编.化工机械基础.北京：化学工业出版社，1999
[11]侯文顺主编.化工设计概论.北京：化学工业出版社，1999
[12]雷仲存.《工业脱硫技术》[M].北京:化学工业出版社.2001
指导教师（签名）：
年月日
教研室审核意见：
（建议就任务书的规范性；任务书主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。）
教研室主任签名：
年月日
注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。
第14周编制设计说明书，并提交设计粗稿，提交老师修改后形成定稿，打印装订。
第15周参加毕业答辩。
四、主要参考文献：
[1]《小合成氨厂工艺技术与设计手册》化学工业出版社
[2]《塔设备设计》上海科学技术出版社
[3]《化工设备设计基础》化学工业出版社
[4]《化工容器及设备简明设计手册》化学工业出版社
[5]《化工工艺设计手册》化学工业出版社
三、计划进度：
第5周接受设计任务，根据任务书要求，调查和收集有关数据与资料，初步形成设计方案。
第6周制定设计方案，提交设计开题报告。
第7-10周设计计算（包括物料衡算、热量衡算、主要设备的工艺计算和设备选型等），数据、公式要运用正确，过程详实。
第11-13周绘制物料衡算图、带控制点的工艺流程图、主设备图，必须符合国家有关标准和工艺。

越南金瓯化肥项目举行工程桩开工典礼

第２期
白二川半水煤气直冷塔的计算与设计
・１５・
４直冷塔的制作和安装
直冷塔结构示意见图５。
＝堡堂旦．
数据相吻合。直冷塔运行１年来不同季节的４个月的出塔温度波动范围和月平均值见表１。
表１直冷塔出塔温度波动范围和月平均值
脂、沥青漆，防止煤气腐蚀，壁刷防锈漆和２遍以外灰色面漆。直冷塔安装在栲胶脱硫之后，缩机一人之压
６结语
直冷塔自运行以来，温效果显著，仅优化降不了生产工艺，大幅减少了运转设备的维修费用，也
５生产运行状况
直冷塔于２００７年１２月并人生产系统，间制车定的工艺指标为：塔压差＜３３４Ｐ，４．ａ进塔温度＝
４４Ｏ一３℃ ，出塔温度 ≤３０ｏＣ。
［］天津大学化工原理教研室．２化工原理．下册）Ｍ］天津：（［．天津科学技术出版社，９７第２版．１８
实际生产运行表明，直冷塔过气平稳，行阻力小，当大气量满负荷生产时，压差维持在３３７Ｐ塔２．ａ以下，出塔温度一般在２３２～０℃范围内波动，与设计
［］国家医药管理局上海医药设计院．工工艺设计手册［．３化Ｍ］北
出塔温度２００８年３月２００８年６月２００８年ｌ２０Ｏ月０７年１２月
ｌｂ
／
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半水煤气余热回收综合利用

半水煤气余热回收综合利用汪磊;邵威【摘要】余热利用是节能降耗的重要途径.造气车间联合废锅出口半水煤气温度为130℃,改造前直接进入洗气塔,热量没有利用,造成浪费.本方案在联合废锅出口和洗气塔进口加装水流动层换热器,把半水煤气温度从130℃降到70℃再进入洗气塔,换热器产生的热水驱动溴化锂机组,溴化锂机组产生的冷冻水再去冷却压缩机进口气体温度,增大压缩机的效率,提高产量,得到余热综合利用的效果,并获取良好的经济效益.【期刊名称】《安徽化工》【年(卷),期】2016(042)004【总页数】5页(P76-80)【关键词】半水煤气;余热回收;制冷机组;压缩机降温【作者】汪磊;邵威【作者单位】安徽省化工设计院,安徽合肥230009;安徽省化工设计院,安徽合肥230009【正文语种】中文【中图分类】TQ542.4某化工有限公司造气车间共有造气炉13台，共用5台联合废锅，其中有2台联合废锅的半水煤气流量为10000Nm3/h，3台联合废锅的半水煤气流量为16500Nm3/h，联合废锅出口半水煤气的温度在130℃以上，且含有大量的水蒸气。

这部分半水煤气进入洗气塔后，直接通过大量的水对气体降温至40℃以下进入气柜。

如何合理有效地利用这部分余热，是本实例需要解决的问题。

1.1 问题（1）高温半水煤气热量没有利用，直接由循环水带走，造成热能巨大浪费。

（2）循环水冷却系统需投入耗能设备（风机、水泵等）和发生维护成本，造成了能源的重复浪费及运行成本的上升。

（3）国内很多合成氨企业一直在研究如何利用高温半水煤气的巨大热量，但无法解决半水煤气对换热设备的腐蚀、灰尘聚集堵塞形成的流程阻力、换热效果差等问题。

1.2 废热利用压缩工段是将清洗降温过的半水煤气进行压缩，然后再进行合成反应生成产品合成氨。

压缩机一段进口半水煤气温度较高，在夏季时可达35℃以上。

根据公式PV=nRT，在压力不变，压缩机打气量（体积）一定时，温度T越高，压缩机实际打气量（气体物质的量）就越小。

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进塔气体温度为 T 1 = 42 , 出塔气体温度为 T 2 = 30 , 进塔一次水温度为 t1 = 14 , 出塔水温度为 t2 = 28 。 1. 2 塔的选型
半水煤气本身就是含有饱和水蒸气的湿煤气, 可与水直接接触, 因而选用直接接触式冷却塔, 这样传热效率高, 可以较大限度地利用水的冷量来达到降低半水煤气温度的目的。
填料塔是使用最广泛的直接接触式的气液传质及传热设备, 由填料、塔内件和塔体构成。气体在压力差的推动下, 自下而上通过填料间的间隙由塔的底部流向顶部, 液体自填料层顶部分散后, 沿填料表面流下而润湿填料表面形成液膜。气液两相间传热是在填料表面的气液相界面上进行的。填料塔具有操作弹性大、阻力小、结构简单、造价低等优点。 1. 3 气液比的确定
气液比 = 53797.761.415# 700( m 3 /m3 )
1. 4 填料选型
填料是填料塔的核心构件, 其提供了气液两相
接触传热的相界面, 是决定直冷塔性能的主要因
素。为使直冷塔在高效率、低压降条件下操作, 我们选用了有较大比表面积和较大空隙率的聚丙烯
海尔环填料 76mm ∀ 76mm ∀ 1. 8mm。该填料主要特性有: 比表面积 != 75 m2 /m3, 空隙率 ∀= 95% , 堆比重 45 kg /m3, 堆积个数 3 420 个 /m3, 干填料因子 87m- 1, 湿填料因子 = 118m- 1。
泛点气速通常采用埃克特 ( Eckert) 通用关联图
来计算。通用关联图见图 1, 它以W L WV
#V
0. 5
为横坐
#L
标,
以
u2 g
∃
#V #L
%L0. 2 为纵坐标。式中, u 为空塔气
速, m / s; g 为重力加速度, m / s2; 为湿填料因子,
m - 1; & 为液体密度校正系数, 等于水的密度与液相
1. 3. 3 气液比
进塔操作条件下的半水煤气总量:
n=
42320. 040+
3 064. 18
10 =
2 089.
87 (
km ol /h)
进塔操作条件下的半水煤气总体积:
V=
nRT p
1
=
2
089.
87 ∀ 8. 314 ∀ ( 101. 4
273 +
42)
= 53 976. 15 ( m 3 / h)
K ey w ords: pack ing tow er; heat load; flood ing po int gas speed; d iam eter of tow er; pressu re d rop of pack ing layer; coa l gas tem peratu re
原平昊华化工有限公司老系统生产能力为 8万 t / a 合成氨, 2万 t / a 联醇, 13. 2 万 t / a 尿素, 压缩机为 H 22( ) - 165 / 320往复式压缩机。多年来, 压缩机一直存在打气量不足的现象, 严重制约着装置的满负荷运行。主要原因是: 压缩一段入口的半水煤气温度较高, 一般在 40~ 42 , 夏季温度更高; 一入总管很长, 栲胶脱硫后至压缩机的半水煤气管道约 140m, 设置在管架的最高层, 沿途经过曝晒后, 煤气温度甚至能达到 48~ 50 , 严重影响压缩机的吸气量。虽然已针对性地采取过很多措施, 如在一入总管上加盖遮阳石棉瓦, 或对一入管喷淋降温, 但效果都不理想, 温度仍居高不下。于是公司决定在栲胶脱硫后至压缩机一入总管前增设 1个半水煤气冷却塔, 用水作为冷却剂, 降低煤气温度, 彻底解决这个制约装置生产运行的瓶颈问题。
水在 ( 14 + 28 ) / 2 = 21 时的比热容 CH2O = 4. 183 kJ/ ( kg! ) , 冷却水用量 WL 计算如下。
W
L
=
Q CH2O ∀
= t
4.
4 517 183 ∀
194. 3 (Βιβλιοθήκη 28-2 14)=
77 135.
25
( kg / h) = 77. 14( m3 / h)。
密度之比; #L、#V为分别为液体与气体的密度, kg /m3;
%L为液体的粘度, mPa! s; WL、WV 为分别为液相及气
相的质量流量, kg / s.
第 2期
白二川半水煤气直冷塔的计算与设计
! 13!
图 1 埃克特通用关联图
进塔半水煤气的质量流量: WV = 34 288. 66+ 3 064. 10= 37 352. 76( kg /h) = 10. 38( kg / s)
mH2 = 1 662. 41( kg) , m N2 = 9 245. 00( kg)。半水煤气的干气总质量为:
m = mCO2 + m CO + mH2 + m N2 = 34 288. 66( kg) 查气体的定压比热容知: CpCO2 = 0. 84 kJ/ ( kg! ) ,
CpCO = 1. 05 kJ/ ( kg ! ), CpH2 = 14. 31 kJ/ ( kg ! ), CpN2 = 1. 05 kJ/ ( kg! )。故干煤气放出的热量:
件以及任务要求达到的条件来精确计算。
1. 3. 1 半水煤气的热负荷计算半水煤气的热负荷计算以每小时为基准
1. 3. 1. 1 干煤气的热量计算
各组分的质量分别为:
m CO 2 =
43
000 ∀ 7. 22. 4
0%
∀ 44= 5 912.
50( kg)
同理: mCO = 17 468. 75( kg) ,
积液, 压降急剧升高, 随之, 气流出现脉动, 液体被气流大量带出塔顶, 塔的操作极不稳定, 甚至被完
全破坏。这种情况称为填料塔的液泛现象, 开始发生液泛现象时的空塔气速称为泛点气速, 简称泛
速。泛速是填料塔正常操作气速的上限。它与气、
液相质量流量、密度、粘度、填料特性等因素有关。
2. 1. 2 泛速的计算
Calcu lation and D esign of Sem i W ater Coal Gas D irect C ooling Tow er
BA I E r chuan ( Yuanp ingW uhua Chem ica l Eng ineering C ompany L td. , Shanxi Yuanping 034100 China )
适宜的气液比是保证填料塔能够完成传热任
作者简介: 白二川 ( 1970 年 - ) , 女, 山西原平人, 1996年毕业于太原理工大学化工系, 工程师, 从事合成氨、甲醇装置的技术改造设计工作。
! 12!
化肥设计
2010年第 48卷
务的首要条件。气液比的确定要按照工艺操作条
放热量 Q汽 = 2 572. 28 ∀ 3 064. 10 - ( 2 549. 3 ∀
1 510. 64+ 125. 60 ∀ 1 553. 46) = 3 835 534. 02 ( kJ) 1. 3. 1. 3 半水煤气的总热负荷
半水煤气的总热负荷:
Q = Q气 + Q汽 = 4 517 194. 32( kJ/ h) 1. 3. 2 冷却水用量
Q气 = ( CpCO 2mCO2 + CpCOm CO + CpH2mH2 + Cp m N2 N 2 ) ! (T 1- T 2) = 681 660. 30( kJ) 1. 3. 1. 2 半水煤气中水蒸气的热量计算
( 1) 由查表可知, 42 时水蒸气的饱和蒸汽压
为 8. 259 4kP a, 30 时水蒸气的饱和蒸汽压为 4. 247 4 kP a。已知半水煤气的总压为:
∀ 18=
1 510.
64( kg)
由此可知, 半水煤气在由 42 降为 30 的过
程中, 有 3 064. 10- 1 510. 64 = 1 553. 46 kg的水蒸气转变成 30 的液态水。
( 2) 由查表可知, 42 的饱和水蒸气热焓
2 572. 28 kJ/kg, 30 的饱和水蒸气热焓 2 549. 30 kJ/ kg, 30 饱和水蒸气热焓 125. 60 kJ/ kg。水蒸气
p = 93. 9+ 7. 5= 101. 4( kPa绝 )
42 时半水煤气中水蒸气的质量为:
2 2.
43 000 ∀ 8. 259 4 4 ∀ ( 101. 4- 8. 259 4)
∀ 18=
3 064.
10( kg)
30 时半水煤气中水蒸气的质量为:
2 2.
43 000 ∀ 4. 247 4 4 ∀ ( 101. 4- 4. 247 4)
1 直冷塔的选型设计
1. 1 设计工艺条件半水煤气气量为 43 000m3 /h( 标况、干基 ) 。半
水煤气气体成分为 ( CO 2 ) = 7. 0% , ( CO ) = 32. 5% , ( H2 ) = 43. 3% , ( N 2 ) = 17. 2% 。进塔气体压力为 7. 5 kPa( 表压, 本地大气压为 93. 9 kPa) ,
2 填料塔的设计计算
2. 1 泛点气速的确定
2. 1. 1 何为泛点气速在填料层内, 由于上升气流与下降液体间的摩
擦力阻碍液体的顺利下流, 所以填料层的持液量是随气速的增加而增加的。如果气速持续增大, 随着
填料层内持液量的不断增多, 终将使塔内发生 ∃ 泛
滥 %, 即因填料层内液体不能及时流下而出现局部