树脂塔计算.docx
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树脂塔计算
工艺计算
一、树脂塔物料衡算
：
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。
物料衡算：
已知进口物料量：
物料
NaCl
H2O
Na2SO4
NaOH
Na2CO3
质量（kg）
886
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h
设置换树脂的量为X，生成盐水的量为Y
CH2—COONaCH2—COO
R—N+CaCL2==R—NCa+2NaCL
CH2—COONaCH2—COO
1112
XhY
得出消耗树脂X=kg/hY=
所以树脂塔每小时除钙、镁量为。
列树脂塔物料平衡表：
进口（kg）
出口（kg）
NaCl
NaCl
H2O
H2O
Na2SO4
886
Na2SO4
886
NaOH
NaOH
Na2CO3
Na2CO3
Ca、Mg
水损失
杂质及补充水
盐损耗
合计
合计
二、树脂塔热量衡算
根据能量守衡定律：
ΣQ1=ΣQ0+QL〈1〉
式中：
ΣQ1—随物料进入衡算范围的总热量
ΣQ0——随物料离开衡算范围的总热量
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ρ=1177kg/m3的盐水焓值为H=kg<2>
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：
ΣQ1=ΣQ0
列能量衡算表
进口
出口
温度℃
60
60
焓值kJ/kg
热量
Q1
Q0
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：
ρ=1177kg/m3.树脂塔直径：
树脂塔高：
h=
二、树脂塔计算：
树脂塔体积计算
由已知得，塔底面积S=Πr2=4.15m2
所以树脂塔体积为V树=Sh=×=
圆整为15m3
填料层高度计算
因为填料体积为6m3,塔底面积为m2
所以填料层高度：
L=6/=
树脂塔流速计算
由已知：
塔中盐水流量为V=128m3/h=s
有公式：
u=V/A<3>
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=s
树脂塔压强计算
已知数据：
盐水流量V=128m3/h=m3/s填料体积6m3
盐水密度ρ=1177kg/m3塔直径Φ=
空隙率E取~树脂颗粒直径Φ=~
盐水粘度：
µ=×10-3〈4〉
圆球率>90%
由前面计算知：
填料高度L=流速u=s
根据雷诺准数Rep=dpρu/µ<5>
dp——颗粒直径m
ρ—盐水密度kg/m3
u—盐水流速m/s
µ—流体粘度
Rep=dpρu/µ=×10-4×1177×1×10-3
=<20
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
Δp/L=150（1-E）2/E3×µu/（Φdp）2进行计算〈6〉
Δp/L=150（1-E）2/E3×µu/（Φdp）2
E—颗粒床层空隙率
µ—流体粘度
Φ—颗粒球形度无因次
dp—球形颗粒直径m
Δp/L—通过单位高度床层的压强降
当dp=6×10-4m，E=时
Δp/L=Δp=Mpa
当dp=6×10-4m，E=时
Δp/L=Δp=Mpa
当dp=1×10-3，E=时
Δp/L=Δp=Mpa
当dp=1×10-3，E=时
Δp/L=MpaΔp=Mpa
所以树脂塔压强降为Mpa—Mpa
圆整为Mpa—Mpa
泵的选型计算
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λ去，管径Φ=200mm
计算管路系统要求泵提供的压头He.
He=ΔZ+ΔP/ρg+Δu/2g+Hf〈7〉
式中ΔZ=20mΔP=0Δu≈0Hf=λ（l+Σle）/d×u2/2g
已知盐水密度ρ=1177kg/m3,粘度µ=×
水在管内流速为
u=Vs/=（140/3600）/×
=s
则Hf=×（200/×2×
=
所以He=20+=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BT180—25型钛泵
其性能参数为
型号
流量m3/h
扬程m
叶轮直径D2mm
效率η%
轴功率kw
电机功率kw
BT180-25
140
25
162
79
板式换热器计算：
1.计算依据（以下数据为北化机提供）
盐水物性:
CP=Kg.℃；ρ=1177Kg/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=128×1177=150656kg/h
计算
加热盐水蒸汽按p=计算，蒸汽物性数据如下：
温度142℃，饱和水的比容kg，蒸汽比容m3/kg，蒸汽重度m3，饱和水焓kg，蒸汽焓kcal/kg，汽化热kcal/kg。
加热盐水所需热量为Q=CP（t2–t1）
=×150656×（70-50）
=2410496Kcal/h
假设蒸汽放出潜热后，冷凝水与盐水换热后温度为90℃，则1kg蒸汽放出的热量为（+（））=kcal/kg，（90℃时饱和水焓kg）
蒸汽用量：
M=2410496/=h
蒸汽体积流量：
V=×=m3/h
由《石油化工设计手册.第4卷》P292饱和蒸汽P=4~12MPa时，管道内流速可以取u=40m/s，则蒸汽管道直径
d=（4V/πu）=（4××40×3600）=135mm
取φ159×。
换热蒸汽与盐水采用逆流换热，热流体：
142℃→142℃；
冷流体：
70℃←50℃；
△t大=92℃；△t小=72℃
△tm=（△t大–△t小）/（ln△t大/△t小）
=（92–72）/（ln92/72）=℃
查《化工设计》P237可知：
K=1300~3500Kcal/.℃
取最小值K=1300Kcal/.℃，则换热面积
S=Q/K·△tm
=2410496/1300×
=m2
管道计算
1、已知数据进料流量为h密度为1177kg/m3
、一次盐水总管计算
根据d=（4VS/Лu）1/2进行计算<9>
式中VS=ωS/ρ=3600×960=s，
故参考设计院所给资料，选取选取u=s
所以d=（4×Л×1/2
=
根据设计院资料查得，选用Φ219×6的钢管，其内径为
d=219-6×2=207mm=
再生酸、碱管计算
同理根据d=（4VS/Лu）1/2进行计算得出再生酸碱选取的管道为
Φ25×3mm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
Φ219×6
钢衬PE
120000
再生酸管
Φ25×3
钢衬PE
再生碱管
Φ25×3
钢衬PE
一次盐水泵
BT180-25
钛泵
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