7000Nm3煤气湿法脱硫设备计算

7000Nm3/h煤气湿法脱硫设备计算2002-9-24分享到：QQ空间新浪微博开心网人人网一、工艺流程二、设计计算定额1.煤气处理量7000Nm3/h2.脱硫塔前煤气硫化氢含量0.8g/Nm33.脱硫塔后煤气硫化氢含量20mg/Nm34.脱硫效率98％5.脱硫塔煤气进口温度35℃6.脱硫塔煤气进口压力11000Pa7.脱硫塔煤气出口压力10000Pa三、设备计算1.脱硫塔：(见图一)进脱硫塔湿煤气体积为V=7000×[(273+35)/273]×[(1.01325×105)/(1.01325×105+11000-5720)]=7506m3/h(式中5720为35℃时饱和水蒸气压力Pa)脱硫塔进口吸收推动力为△p1=[11000/101325+1]×0.8×(22.4/34)×(1/1000)×101325=59.2Pα脱硫塔出口吸收推动力为△p2=[10000/101325+1]×0.02×(22.4/34)×(1/1000)×101325=1.5Pα硫化氢的吸收量为G=7000×[(800-20)/(1000×1000)]=5.46kg/h脱硫塔的传质系数K取为17×10-5kg/(m2·h·Pa)，则需用传质面积为F=5.46/(17×10-5×15.7)=2046m2选用多孔组合洗涤环ZHΦ240，比表面90m2/m3，空隙率0.75m3/m3，需填料体积V1=2046/90=22.73m3。取每层填料层高1.8m，则共需N=22.73/(1.8×0.785×22)=4.02，共设四层。取脱硫吸收液的硫容量为0.20kg/m3，则溶液循环量(即脱硫塔顶的喷淋量)为L=5.46/0.20=27.3m3/h喷淋密度校核：脱硫塔的喷淋密度为l=27.3/(0.785×22)=8.69m3/(m2·h)；按喷淋密度27.5m3/(m2·h)计算得到的喷淋量为27.5×0.785×22=86.4m3；脱硫塔的液气比为(86.4×1000)/7506=11.5L/m3，符合脱硫塔的液气比要求。2.喷射再生槽(见图二)设备计算a.再生槽直径取空气用量为溶液量的4倍，取空气鼓风强度为80(m3/m2·h)，则：空气量A=4×86.4=346m3/h；1.4倍，选为3.4m。b.再生槽的高度再生槽内溶液停留时间为8分钟，则再生槽的有效容积为V1=86.4×(8/60)=11.5m3。再生槽的充满率取为90％，故再生槽的实际有效容积为V=11.5/0.90=12.8m3。再生槽有效高为H=12.8/(0.785×2.42)=2.83m。3.喷射器(见图三)的设备计算a.喷嘴：选用4个喷射器，每个喷射器的液体流量为Q1=86.4/4=21.6m3/h。=20.6mm，取d=21mm。喷嘴出口截面积为Fz=0.785×212=346mm2。喷嘴喉管长度根据经验L1=2.5d=53mm，喷嘴入口(即溶液入口)直径d1=3d=21×3=63mm，入口管选用Φ73x4无缝钢管。喷嘴总长度为L=L1+L2=53+179=232mm。b.喷射器溶液入口压力喷射器的压力降△P按下式计算△p=(γL/α)(Q/3600Fzα)2式中：Q-喷射器液体流量(m3/h)；γL-液体重度，取γL=1170kg/m3α-流速系数，单孔喷嘴取为0.95；FZ-喷嘴出口截面积m2△p=1170/2[21.6/(3.46×10-4×0.95×3600)]2=195kpα。c.混合管计算混合管断面积FH=AFZ式中：A一传质型喷射器形状系数，取为8.5；FZ一喷嘴出口截面积mm2FH=8.5×346=2940m2。混合管直径为取混合管长度为混合管直径的20倍，则混合管长度L=20DH=1300mm。d.吸气室的计算式中：VK-自吸空气在管道内流速，取为5m/s；GK一单管空气量，为86.4m3/h式中：VY一溶液流速，取为2m/s；GY一单管溶液量，为21.6m3/h吸气室面积的计算：喷射器的吸气室应有足够的容积，使气体畅通无阻，以免影响抽吸效率，它的截面积以吸气室的截面积等于或略小于空气进口管内截面积为宜。空气进口管为Φ89×4，则FK=0.785×812=5150mm2。选吸气室为Φ159×4.5，内半径R=75mm，溶液进口管外半径r=36.5mm，求圆心角α：cosα/2=r/R=36.5/75=0.487，α/2=60.9o，α=121.8o。求弦长b：b=2Rsinα/2=2×75×sin60.9o=131mm。FS略小于PK，故选用合适。取吸气室高度H=300mm入口120mm。e.扩散管及尾管汁算尾管直径计算：用Φ108×4无缝钢管为尾管。扩散管长度：用3.5m。4.富液槽的计算选用富液槽内溶液停留时间为15分钟，则富液槽的容积为V=86.4/60X15=21.6m3，选用富液槽Φ3500，H=3500一台。5.贫液槽的计算贫液槽用于开工时制备溶液和事故时储存溶液，因此贫液槽的有效容积不应小于一台再生槽的总容积，选用贫液槽Φ3500，H=3500一台。6.溶液加热器的计算a.热平衡1)空气带走热量q1空气量为346m3/h，再生槽出口温度为40℃，进口空气温度按冬季最冷月平均温度计算，取为-3℃，最冷月平均相对湿度取73％，40℃饱和蒸汽分压为750mmH2O，-3℃饱和蒸汽分压为47mmH2O，则空气带入溶液中的水分为：346×[(47×0.73)/(10332-47×0.73)(8/22.4)=0.93kg/h空气40℃时应带出的水分为346×[75/(10332-750)]×(18/22.4)=21.8kg/h，扣除带入溶液中的水分，则空气中实际带走的水分为21.8-0.9kg/h，在40℃时水蒸汽的汽化热为2408.7kJ/kg，则空气带走的热量为：q1=20.9×2408.7=50342kJ/h空气升温带走显热较小，可忽略不计2)粗气带走热量q2进塔粗气温度为35℃，出塔粗气温度为40℃，则q2=7506×1.34×(40-35)=50290kJ/h。式中：1.34×-粗气比热(kJ/m3·℃)3)粗气含水所带走的热量q3粗气含水量为：7506×[(51.2-39.7)/1000]=86.3Kg/h式中：51.2-40℃为1m3饱和粗气中水蒸汽含量(g)；39.7-35℃为1m3饱和粗气中水蒸汽含量(g)在40℃时水蒸汽的汽化热为2408.7kJ/kg，则q3=86.3×2408.7=207871kJ/h。4)设备热损失q4脱硫塔、再生槽、富液槽及管道的外表面积总和约400m2，取k=50kJ/m2·h℃，则q4=400×50×(40+3)=860000kJ/h5)化学反应热q5考虑硫代硫酸钠生成率为H2S的4％，则上述两项反应热为265.0×0.96％+155.6×0.04=260.6千焦/克分子H2S所以q5=7000×[(0.8-0.02)/34]×260.6=41849kJ/h据以上计算需要补充热量Q=q1+q2+q3+q4-q5=50340+50290+207871+860000-41849=1126652kJ/hb.蒸汽量为补充以上所需热量，所需蒸汽量为G=1126652/2129=529kg/h；式中2129-0.3MPa饱和蒸汽的气化潜热(kJ/kg)。c.加热器加热面积蒸汽压力0.3MPa，温度为144℃，溶液出口温度为45℃，取传质系数K=840kJ/m2·h·℃，加热器所需面积为F=[1126652/840X(144-45)]=13.5m2。7.溶液泵溶液量为86.4m3/h。贫液泵：脱硫塔总高约20m，(加平台高度)，选用耐腐蚀泵两台，一用一备，流量100m3/h，扬程32m，电机功率15kw富液泵：喷射再生槽需0.2-0.4MPa压力，选用耐腐蚀泵两台，一用一备，流量100m3/h，扬程50m，电机功率22kw。