填料塔的填料层高度和塔径计算实例

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第 4期 2 0年 4月 05

氯碱工业C o— k l I d sr hlr— Al ai n u ty

No. 4 Ap . 2 0 r,0 5

填料塔的填料层高度和塔径计算实倒段全军，周桂亭，守传樊

(岛天元化工股份有限公司，青山东胶南 2 6 0 ) 6 4 0[关键词]不锈钢矩鞍环；气相总传质单元高度；空塔气速；最小喷淋密度；压降[要]闲置金属鞍环填料对填料塔进行防腐处理。介绍了利用现有引风机的条件下，摘用填料塔塔径、塔高的计算示例。

[中图分类号] Q 2 . T 082一

[文献标识码】B

[文章编号】10—13 (050—02— 3 08 3X 20 )4 03 0

般情况下，用耐氯腐蚀的材料或对塔做一选

2 1混合气体的质量流量 .

些防腐处理。例如，小塔采用 P VC材料，用钢材使的塔里应该采用衬胶等措施。填料塔的填料最好采用塑料鲍尔环，因为它耐氯气腐蚀，而且环内空间及环内表面的利用率高，气体流动阻力降低，液体分布均匀。由于鲍尔环上的两排窗孔交错排列，才使得通过环的气体流动通畅，避免了液体严重的沟流及壁流现象，因此，尔环的操作弹性大，鲍是选择的理想填料。青岛天原公司有大量常年闲置的 2 i 51m T

混合气体 V=1 0/, 27 3。 s 000m3即 .8m/ h sZv 00 0×2 3×1 4 9×3 ./ 1 1 3× e=1 0 . 3 7 0. 3 2[0 .

(7+3 ) 24=1 0 k/) .8(gs。 23 5×2 .] 364(gh=37 k/)进塔气体的摩尔流量为 40k l, 0 14 1 mo h即 .1/ k os m l。/2 2进塔空气的摩尔流量 .

V=0 14 1 0 1=0 126(mo s。 .1×(— .) .0 k l)/ 23吸收掉的氯气量 .设气体的吸收率为 9%,: 5则yl 0. = 1,

不锈钢矩鞍环，以，择了不锈钢矩鞍环和限制引所选

风机来计算填料塔的计算事例。

l前提条件已知：体工作温度 2气 0℃,作压力 14 9工 0 . P, a入塔气体流量 1 0/,体平均相对分子 000m h气质量 3 .,0 3 22%烧碱耗用量 1272k/。吸收塔 1 5 gh采用 2 r 5r n的金属鞍环。

n

Y=0 1 1 0 1=0 1, l .÷(— . ) .1 y2=yl1 A=0 1×0 0:0 0 55 (— ) . 1 .5 .0 ,X 2 0. 01 = 0。

在填料塔的吸收过程吸收掉的氯气量：(—Y ) .0 ×0 145 Yl 2=0 126 .0 =

2物料衡算逆流吸收塔的物料衡算图见图 1。

00 1(m l) .1 k o s。/2 4 N O的用量 . a H

由化学平衡式知， m l 1k o氯气与 2k l O mo Na H 反应，以：所

2 0 0 1 .2 k l)× .1=002(mo s。/则用 2%的碱： 0一

单位时间内进塔空气的摩尔流量，r l; kn/ os yI进塔气体中氯气量的摩尔分数，;一%

L单位时间内进入塔的 2%碱量，m l:一 0 k os/

(.2 2 0/.=8 8(gs。 002××4 ) 2 . k/) 0 2%碱的平均分子质量为： 0 10 2+4+8+1) 025(gk 1。 0÷(0 0 0 8=2 .2 k/mo)所以，论=88 02 5 .3 k l) L瑾 .+2 .2=04 5(mo s。/取碱的用量为理论计算用量的 18,: .倍则 L=045 .=073(mo s。 .3×18 .8 k l )/.

y一进塔及出塔气体中氯气量的摩尔分数， 2%; xI进塔液体中氯气量的摩尔分数， 一%; X2出塔液体中氯气量的摩尔分数， 一%

图 1逆流吸收塔的物料衡算图

[ E期】 04 0 8收稿 t 20—1—0间副主任，主要负责生产、安全技术工作。

[作者简介】段全军(96,,97 17一)男 19年毕业于北京服装学院精细化工专业，现为青岛天元化工股份有限公司天宁车2 3

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氯碱

工业

2 0年 o5

25求最小液气比 .已知 (/ =045 .0=42, L V) .3 -0126 .4 ( )=(一y )(一X2, L/ y。 2/X ) 即： .1 . 5 )( ( 1—00 /Xl一 . 1= .,: 0 05 00 ) 42可得 0 4X l=0. 2 0 5 6。

33填料层高度 .Z=Ho XNo=17 X6 7 2(。 G G .5 .=1 m)

4求填料塔的塔径D=、4|uo, Vs 已知 V=1 0?h即 27 3, s 000m/, .8m/ s

进塔气体的密度』=13 k 3, D .6( m ) 碱的密度』=127 0(gm￣, D L .9×1 k/ )叫 364(gh,=1 0 k/) L=032(mos, .4 k l)/叫L 1 5 k/)=1272(gh。则 (￡/ )I/1。 zLw ( P), D。=127 2 36 4 1 3÷1 9 )=0 2。 1 5÷1 0 X( .6 7 2 .7

2 6求出塔碱液的浓度 .已知 (—y ) yI 2=L(—X2, XI )

Xl—X2 .1/.8,:=0o 1 7 3得 oXl=0. 1。 0 5

所以通过物料衡算得出进出塔的液、气组成为：Xl=0. 1 0 5, X2 0 0,= . 01 Yl=0. 1, 1 Y2=0. 0 0 5 5,

根据埃克特通用关联图，由横坐标 02查纵坐 .7标为00,: .8即

V=0 126k o s .0 m l,/ L=073k o s .8 m l。/

;

/ o) 00。 ( = .8 g

查 2 l 5ir Tn的金属鞍环的填料因子=4 1 4,液相校正系数=1 o/ 27 .7 o1 9=07, o 碱的黏度 L . P ,=4 0m aS所以：

3求填料层高度3 1气相总传质单元数 N0 . G

在衡算图的 m—n面求操作线 Y—x的关系截方程式：

Y=X/ L V+( 2 y一X2/= V) L 07 3o 126 .8/.0 X+( .0—76 X00 1= 0055 .3 .0 )7. 3一0. 0 3 6 X 0 21。

F 一 √==

丽一2m。 9/ ) o

取空塔气速为泛点气速的 6%, 0即0 6 u=0 6 X1 2=0 7 4( s。 .0 F .0 .9 .7 m/)

求相平衡常数：Y=0 0 56+b与 y=7 6 X一0 0 26 .2 m .3 . 3 5

则塔径 D=￣(× .877 074=2 1/4 27)(× .7) .4/ r(1, D=22r。再计算空塔气速为： r)取 r . l r=4/7 =4 .8(.4 .= Vs(D ) X27/31 X22) r 07 m s。 .3(/)取安全系数 uu=07/.9 7 / .312=5%。

的交点是 (, 2, 0 0 1 0 0 55,=4 2; X2 y )即( .0, .0 ) .5 b=一0 0 12, .0 5得关系式Y=4.

5X一0. 0 5. 2 0 12 YI=4. 5X0. 1 2 0 5—0. 0 5=0. 6 0 12 0 2 5. y=4. 5X0. 0 2 0 1—0. 0 5=0. 0 0 12 0 3,△yl= Yl— YI=0. 1—0. 6 1 0 2 5=0. 4 0 7 5,△y2= Y2一 y= 0 0 5 5—0. 0 .0 0 3=0. 0 0 2 5,△ y=

5核对操作条件下的喷淋密度是否大于最小喷淋密度因为填料尺寸小于 7 l, 5i n故取 T r ( mi=0 0 m3r~ ) L ) n .8( l h。 r已知=15m/ 3所以 8 2m, U=( =0 0 X15 L ) .8 : 81 . m3r~ ) 4 8( l h。 r

( .4—002 )l O0 75o025= 0075 .0 5/ n(.4/.0 )0. 1 0 5 5,

No=(—y2/ y=67 G yl )△ .。 32求气相总传质单元高度 .查《碱物理化学常数手册》得：氯， KY .5k/m )=79 g( 2h, Ho=v ( Yn) .0/1 . 0 X G/K口=0 126(0 9X1 1 1 .4=1 7 m) 7×3 1 ) . 5(。

操作条件下的喷林密度为： U=(1 5÷12 7÷(/× 2= 1272 9 )兀4 2 ) 2 . m l ) U。 7 7(? r~ h> r

6计算 1m填料层的压降。 确定风机能力是否适合纵坐标

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段全军等：填料塔的填料层高度和塔径计算实例

Ig L=o52 .8 .2, (p ) .7×00=006横坐标 (/ )1/1=02。砌砌 ( l) D D .7根据横、坐标的数值在图埃克特通用关联图纵中确定塔的操作点，点位于 A/ 2 0(am)该 p Z= 8 P]。所以通过填料层总的压降为 2 0 2=330 8×1 6(a。 P )

通过计算可知，利用闲置的引风机和 2 l规 5il in '格的不锈钢矩鞍环可以与 1个填料层高度 1塔 2m、径为 22m、 .压降为 330P吸收塔相配备。进 6 a的入吸收塔的 2%碱液量为 1272k/。 0 1 5 gh参考文献[]曲文海. 1压力容器与化工设备实用手册 (下册 ) s .[]北京：学工业出版社出版 .化

已知

引风机的参数为：型号转速风量工作温度

9 2;风压— 6 140r n机号 5 mi;/ 87 21 6 3h功率 9/216m/;2 O℃。

38 4359P; 31 2 a 8; 1 . W; 85k

[] 2化学工业部第一设计院.氯碱工业理化常数手册[]北 S.京：学工业出版社出版 .化

[] 3姚玉英 .化工原理 (下册 )M]天津：[ .天津科学技术出版

社出版.

[辑：编蔡春艳]

调整液化效率降低尾氯舍氢的方法哈广浦

(聊城蓝威4:有限公司，东聊城 220 ) tr;-山 50 0近几年来，蓝威公司氯碱生产中发现一个问题， 每到一年的春夏之交、夏秋之交天气变化、昼夜温差变大的季节，间尾氯含氢指标时常超标 (夜体积分数超过 4 0,氯纯度低于 6%, .%)尾 0给生产的安全运行带来极大的隐患，时氯气 (这电解槽 )总管纯度正常，含氢不超标。分析发生这种情况的原因有：①氯气取样管白天受强光照射，、有部分参与反应，氯氢 使白天采样分析含氢偏低；电解槽单槽有含氢高②现象；电解槽在隔膜吸附制作、③制浆过程操作中存在一些问题。

析 (间)夜尾氯含氢高的原因，总结如下。 每到这个季节，昼夜温差增大，间要比白天温夜度(气温 ) 1以上，岗位输送到氯气液化岗低 0℃电解 位的气，受外界气温的变化较大，在输送过程中散热

幅度较大，对制冷压缩机来说减轻了很大负荷，如果不及时调整液化效率，仍按白天的控制操作运行，液化效率会比白天明显增高，造成尾氯纯度低、尾氯含氢超标。

根据以上分析，时通知氯气液化岗位，间降及夜低制冷压缩机负荷，液化效率，尾氯系统压力降低使控制在 0 1~0 1 a .7 .8MP之间，氯压力 (气干燥原氯岗位) 02~02 a尾氯含氢可以保证稳定在 .2 .4MP,在 3 0 -35给生产的安全稳定运行提供了保 .%- .%,障。

根据以上研究，电解槽统一进行了普查，对并对以上存在的问题及时修正、改，整但效果并不理想， 夜间仍有尾氯含氢高现象。如果合成盐酸岗位向合成炉加气量过大，一是容易造成石墨换热器进口温

度超标；二是容易造成 H 1 C气

体吸收系统正压，给生产操作带来安全隐患。为了保证盐酸生产岗位的安全运行，只好间断性排放尾氯，合成次氯酸钠，以保证尾氯含氢指标的稳定，被动，既又浪费了氯气， 给公司带来了一定的经济损失。 笔者综合以往的工作经验和理论知识，认真分

实施该措施给生产带来的有利之处有：①使尾氯纯度及尾氯含氢指标稳定合格；因尾氯纯度高，② 在盐酸岗位生产合成 HC气体过程中， I向合成炉中

的加气量可相应减少，便于稳定控制，安全操作；③避免不必要的排氯浪费。 [编辑：艳]蔡春

【收稿日期]20—1— 8 0 4 0 0

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