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1、工 艺 计 算一、树脂塔物料衡算1.1：计算标准：年生产时间7500小时，以1小时为基准进行计算。年生产能力为10万吨。1.2物料衡算：T1T2已知进口物料量：物料NaClH2ONa2SO4NaOHNa2CO3质量（kg）36789.7105544.48864.863.4其中Ca、Mg离子含量10mg/L进入树脂塔后与体积为12m3的螯合树脂发生置换反应：由已知流量V=128m3/h 计算得出每小时钙、镁流量为1.28kg/h设置换树脂的量为X，生成盐水的量为Y CH2COONa CH2COO RN +CaCL2= RN Ca + 2NaCL CH2COONa CH2COO 1 1 1 2 X
2、 1.28kg/h Y 得出消耗树脂X=1.28 kg/h Y=2.56kg所以树脂塔每小时除钙、镁量为1.28kg。1.3列树脂塔物料平衡表：进口（kg）出口（kg）NaCl36789.7NaCl36792.26H2O105544.4H2O105544.4Na2SO4886Na2SO4886NaOH4.8NaOH4.8Na2CO363.4Na2CO363.4Ca、Mg1.28水损失1.0杂质及补充水1.28盐损耗0.28合计143288.3合计143288.3二、树脂塔热量衡算2.1根据能量守衡定律：Q1=Q0+QL 1 式中：Q1随物料进入衡算范围的总热量 Q0随物料离开衡算范围的总热量
3、QL衡算范围以外损失的热量已知进塔盐水温度为T1=60，出塔温度T2=60查得60，密度=1177kg/m3的盐水焓值为H=198.66KJ/kg 因为进口温度等于出口温度，进口盐水质量等于出口盐水质量，再衡算范围外没有损失的热量。所以： Q1=Q02.2列能量衡算表进口出口温度6060焓值kJ/kg198.66198.66热量Q1Q0设 备 计 算一、已知数据 进塔盐水流量：V=128m3/h。 树脂塔填料体积：6m3。 盐水密度：=1177kg/m3. 树脂塔直径：2.3m 树脂塔高：h=3.5m二、树脂塔计算：2.1树脂塔体积计算由已知得，塔底面积S=r2=4. 15m 2所以树脂塔体积
4、为V树=Sh=4.153.5=14.525m3圆整为15m32.2填料层高度计算 因为填料体积为6m3,塔底面积为4.15 m2 所以填料层高度：L=6/4.15=1.45m2.3树脂塔流速计算 由已知：塔中盐水流量为V=128 m3/h=0.036m3/s 有公式： u=V/A u流速 m/s V流量 m3/s A塔横截面积 m2代入已知数据计算得出u=0.0083m/s2.4树脂塔压强计算已知数据：盐水流量V=128 m3/h=0.036 m3/s 填料体积6m3盐水密度=1177kg/m3 塔直径=2.3m空隙率E取0.350.4 树脂颗粒直径=0.61.0m盐水粘度：=1.010-3
5、Pa.s 4圆球率90%由前面计算知：填料高度L=1.45m 流速u=0.0082m/s根据雷诺准数 Rep=dpu/ dp颗粒直径 m 盐水密度 kg/m3 u盐水流速 m/s 流体粘度 pa.sRep=dpu/ =3.1510-4 11770.0082/110-3=3.0420当雷诺准数小于20的情况下，摩擦损失占主导地位，所以根据公式p/L=150(1-E)2/E3u/(dp)2进行计算 6p/L=150(1-E)2/E3u/(dp)2E颗粒床层空隙率流体粘度 pa.s颗粒球形度 无因次dp球形颗粒直径 mp/L通过单位高度床层的压强降当dp=610-4m，E=0.35时p/L=0.06
6、4Mpa p=0.0928 Mpa当dp=610-4m，E=0.4时p/L=0.036Mpa p=0.0522 Mpa当dp=110-3，E=0.35时p/L=0.23Mpa p=0.3335 Mpa当dp=110-3，E=0.4时p/L=0.13 Mpa p=0.1885 Mpa所以树脂塔压强降为0.0522 Mpa0.3335 Mpa圆整为0.06 Mpa0.4 Mpa泵 的 选 型 计 算1.1已知数据流量V=140m3/h， 高位槽高出精盐水泵约20m管路总长约200m， 管摩擦系数去0.028， 管径=200mm1.2计算管路系统要求泵提供的压头He.He=Z+P/g+u/2g+Hf
7、 7式中Z=20m P=0 u0 Hf=(l+le)/du2/2g已知盐水密度=1177kg/m3, 粘度=1.010-3pa.s水在管内流速为 u=Vs/0.785d2=(140/3600)/0.7850.22 =1.24m/s则 Hf=0.028(200/0.2)1.242/29.81=2.2m所以He=20+2.2=22.2m 考虑实际情况取为25m由已知流量Qe=140m/h由Qe、He值查离心泵工作性能表 8可选BT18025型钛泵1.3其性能参数为型号流量m3/h扬程m叶轮直径D2mm效率%轴功率kw电机功率kwBT180-25140251627915.518.5板式换热器计算：1
8、.计算依据（以下数据为北化机提供）1.1盐水物性: CP=0.8Kcal/Kg.；=1177 Kg/ m3温度:换热前的温度t1=50换热后最大温度t2=70(考虑冬季情况)流量:体积流量V=128（m3/h） 质量流量W=1281177=150656kg/h1.2计算加热盐水蒸汽按p=0.4Mpa计算，蒸汽物性数据如下：温度142，饱和水的比容0.0010819m3/kg，蒸汽比容0.4824 m3/kg，蒸汽重度2.073kg/m3，饱和水焓142.8kcal/kg，蒸汽焓653.7 kcal/kg，汽化热510.9 kcal/kg。加热盐水所需热量为Q=CP(t2t1)=0.815065
9、6(70-50)=2410496 Kcal/h假设蒸汽放出潜热后，冷凝水与盐水换热后温度为90，则1 kg蒸汽放出的热量为（510.9+（142.8-90.04）=563.66 kcal/kg，（90时饱和水焓90.04kcal/kg）蒸汽用量：M=2410496/563.66=4276.51kg/h蒸汽体积流量：V=4276.510.4824=2062.98 m3/h由石油化工设计手册.第4卷P292饱和蒸汽P=412MPa时，管道内流速可以取u=40m/s，则蒸汽管道直径d=（4V/u）0.5=（42062.98/3.14403600）0.5=135 mm取1594.5。换热蒸汽与盐水采用
10、逆流换热，热流体：142142；冷流体：7050；t大=92；t小=72 tm =（t大t小）/（lnt大 /t小）=（9272）/（ln92/72）=81.59查化工设计P237可知：K=13003500 Kcal/ m2.h.取最小值K=1300 Kcal/ m2.h.，则换热面积S=Q / Ktm=2410496/130081.59=22.72 m2管 道 计 算1、已知数据 进料流量为143288.3kg/h 密度为1177kg/m31.1、一次盐水总管计算根据 d=（4VS/u）1/2 进行计算 式中 VS=S/=143288.3/3600960=0.0415m3/s，故参考设计院所给资料，选取选取u=2.0m/s所以 d=(40.0415/2.0)1/2 =0.1626m根据设计院资料查得，选用2196的钢管，其内径为d=219-62=207mm=0.27m1.2再生酸、碱管计算同理根据 d =（4VS/u）1/2 进行计算得出再生酸碱选取的管道为 253mm的钢管。材 料 价 格 表名称规格材料价格（元）一次盐水储槽1500m3玻璃钢1350000盐水总管2196钢衬PE120000再生酸管253钢衬PE再生碱管253钢衬PE一次盐水泵BT180-25钛泵
