【正文】 寬度應小于400mm（便于通過450mm的人孔），設計柵板由6塊組成，每塊寬度為，且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。采用金屬床層限制器。可采用塑料絲編結而成的絲網除沫器除液沫裝置。泛點氣速u2F=可由Eckert通用關聯(lián)圖或BainHougen關聯(lián)式求取，現選用BainHougen關聯(lián)式求解uF。每個塔的截面積： u===D/d=2500/50=50＞（1015）（鮑爾環(huán)的徑比要求）取最小潤濕速率為：所以L噴，min=（MWR）== m3/（m2/h）L噴 =4578590kg/h=＞ m3/（m2/h）經以上校核可知，填料塔直徑選用合理?！妫?；= tn1+（xnxn1）。PB1= Pt1 (1)=(10)= MPaPB2= Pt2 (1)=()= MPa==dp= 噴淋密度的計算（物料衡算中已經給出入塔液流量）由得溶解度系數H在吸收后的溶液為稀溶液，故滿足亨利定律：, 得得：在常壓下有：有：== =m塔頂、塔底的氣相質量流率：塔底： 塔頂：全塔： HOG=填料層的有效傳質高度設計取填料層高度為16m。一個主管和若干個分管組成，結構見圖。則總布液點數為N=200=≈2344點。直列排管式液體分布器的安裝位置高于填料層表面150mm實踐表明，當噴淋液體沿填料層向下流動時，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動的趨勢。釜液從塔底出口管流出時在出口管中心形成一個向下的漩渦流，使塔釜液面不穩(wěn)定，且?guī)С鰵怏w，再有泵的情況下，氣體進入泵內，影響泵的正常運轉，故需在釜液出口應安裝渦流擋板。（1）柵板外徑=，當塔內徑較大時，應減大值。（2），t=。根據出塔氣的流速和管徑選取絲網除沫器的規(guī)格：解吸塔類型：塑料鮑爾環(huán)解析填料塔富其處理量：4578590kg/h工藝參數物料名稱富液（碳酸丙烯酯）解吸氣（水蒸汽）操作壓力，KPa操作溫度，℃25100液體密度，kg/m31192流量，kg/h223052096484塔徑，mm3760（分為兩個塔，每個塔塔徑2400）填料層高度，mm22000填料層壓降，KPa黏度，第四章 塔內件機械強度設計及校核選用16MnR鋼板，查《化工設備機械基礎》[18]表94得：焊接采用雙面焊100%無損探傷檢查，焊接接頭系數，則由筒體的計算厚度為：查《化工設備機械基礎》表910。由文獻[19]查得：（2類場地土，近震）。00截面為裙座基底截面，11截面為裙座人孔出截面，22截面為裙座。，接近于15，且塔高大于20m，所以必須考慮高振型影響。查文獻[17]得聚丙烯鮑爾環(huán)填料的堆積密度γp為，則填料層重量、法蘭、接管與附屬物質量為封頭保溫層質量、扶梯質量式中：——扶梯高度，為36m；——籠式扶梯的單位質量，為n——平臺數量。本設計由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時，本裝置由于直徑較小，可采用簡單的進氣分布裝置。由于本塔的直徑大于800mm，所以采用分塊式柵板。填料支撐裝置對于保證填料塔的操作性能具有重大作用。所以，設置再分布裝置是十分重要的。當分布器工作時，液體從主管底部的小孔分流到各分管，最后通過各分管底部的小孔均勻地分布在填料上。由公式得則氣體進塔口壓力將為：入塔口壓力降為：氣體通過填料層的壓力降采用Eckert通用關聯(lián)圖計算橫坐標為：查表得：縱坐標為：查圖得，填料層壓降為：其它塔內件的壓力降比較小，在此可以忽略。所以108（）=105 cm2/s =106m2/h 108（）=105 cm2/s =106m2/h式中， 和為PC在25℃和30℃時的黏度。溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出。出塔液平均摩爾質量出塔氣密度入塔液平均摩爾質量=AK則取Vs=119920m3/h= m3/sD==將入塔流量Vs= m3/s分為兩股，分別進入兩個塔內，則每個塔的入塔流量為Vs=。本設計采用圓筒形裙座。本設計由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時，本裝置由于直徑較小，可采用簡單的進氣分布裝置。柵板條寬度S一般取10mm，高度取4mm。故。根據出塔液管徑為400mm，選取擋板寬度A=800mm，支架高度B=400mm，寬度t=4mm，重M1=。因而導致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質效率。按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。當分布器工作時，液體從主槽底部的小孔分流到各分槽，最后通過各分槽底部的小孔均勻地分布在填料上。于是得吸收塔的總壓力降為：液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤式、管式、槽式及槽盤式等。根據塑料鮑爾環(huán)填料的分段要求，可將填料層分為3段設置，每段分7m兩段之間再設置一個液體再分布器。， 得：=得根據有：按《化工原理》下冊式10－44的恩田等人提出的關聯(lián)式計算，公式如下： = = =塔底：塔頂：全塔： HOG==填料層的有效傳質高度：H= NOG HOG==，設計取填料層高度為16m 。h）= kmol/（m2h）=其中m為關聯(lián)指數（） 常壓下氣體純組分的黏度組分 mCO2102CO102H2102N2102在常壓及操作溫度下。 CO2在各組分中的擴散系數項目CO2COH2N2摩爾質量4428228擴散體積塔頂106106106塔底106106106平均106106106平均為平均溫度30℃。atm）液相：kL= CO2在兩相中的擴散系數（1）CO2在氣相中的擴散系數DG首先計算CO2在各組分中的擴散系數，然后再計算混合氣體中的擴散系數?！妫?；= tn1+（xnxn1）。s）又溶劑的蒸汽壓很低，忽略溶劑的蒸發(fā)與夾帶損失，并視作為恒定不變，那么有L′=2229780/（3600）=（m2此時每個塔的塔徑。h）選擇d=50mm塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其填料因子φ=120m1，ε=，比表面積at=，BainHougen關聯(lián)式常數A=，K=。文獻查的PC的定壓比熱容：CpL=+(t10) ；據此算得：CpL1=； CpL2=； CO2的熔解熱查得H CO2=14654kg/kmol CO2（實驗測定值）CO2在PC中的溶解量為：3757=58820Nm3/h =2626kmol/h故QS=146562626=38479567kJ/h根據全塔熱量衡算有：帶出的熱量（QV1+QL2）+溶解的熱量（QS）=帶出的熱量（QV2+QVL1+QV夾）溶解氣體占溶液的質量分率式中：L1=4459560+1476+117552=4578590 Kg/h熱量平衡：8978070+190843120+38479567=5899970+6571850TL1QV夾=55768kJ/hQL1=8978070+190843120+38479567589997055768得出：℃第三章 結構設計已知量：入塔氣： V1=213900 Nm3/h=192968kg/h，ρG1=， M1=，30℃ 出塔氣： V2=151700 Nm3/h=74427 kg/h，ρG2= kg/m3，2=，30℃ 出塔液： L1=4459560+117552+1476=4578590kg/h，ρL1=1187kg/m3 ，Pt1= 入塔液： L2=4459560+1476=4461040kg/h，ρL2=1192 kg/m3 ，30℃，Pt2=黏度：由公式logμ=+（）得：μL1==74427kg/h因難以查到真實氣體的定壓比熱容，但氣體的壓力并非很高，故可借助理想氣體的定壓比熱容公式進行近似計算。=1017kg/h溶解氣量：622001127=61073kg/h溶解氣的平均摩爾質量：=44+28+2+28= kg/kmol溶解氣的質量流量：61073247。說明：，故計算的實際溶解量時應將其扣除。 PC的黏度logμ=+（） T為熱力學溫度，K。有人關聯(lián)出了CO2再PC中溶解的相平衡關系，因數據來源不同，關聯(lián)式略有差異[12]。1計算前的準備依照：年工作日以330d，每天以24h連續(xù)運行計，有33024=7920h，此處按8000h算。此工藝能有效縮短流程，降低能源消耗，減少污染排放，在提高產品附加值的同時也填補了脫碳工藝的國內空白，并且為合成氨領域的進步積累了難得經驗。CO2在溶劑中的溶解度可用下式表示：lgx*=lgp+B/T+C+lgζ 式中：x*——CO2在含水溶劑中的飽和溶解度，摩爾分數；p——氣相CO2分壓，105Pa；B、C——常數，B=，C=；ζ——溶劑含水量的修正系數，當含水量為2%時，ζ=，lgζ=；T———吸收溫度，K。除此以外，復合溶劑為了達到操作特性要求所作的混合過程，還具有其它方面的靈活性，即復合溶劑的組成。具體辦法是將常解段改為篩板或填料塔型，并增設類似塔型的真空解析段。 PC法脫碳技術發(fā)展趨勢 塔器的優(yōu)化包括塔徑、塔填料、塔內件、塔過程控制的技術改造，改造后往往可提高20%50%或更高的生產能力，改造主要分兩部分進行:一是脫碳塔氣液分布器和填料的改造，其目的是提高通氣量和強化氣液接觸效率，加大潤濕面積。由塔底出來經自調閥進入閃蒸氣洗滌塔的上部自上而下，由底部出來經自調閥進入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段自上而下，由底部出來經一U型液封管進入常解氣洗滌段繼續(xù)循環(huán)。汽提氣由汽提塔出來后進入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接觸，將汽提氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴和飽和汽提氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，經洗滌后汽提氣由塔頂放空。在使用日的上，有替代加壓水洗型、聯(lián)堿型、配尿素型、聯(lián)醇型、生產液氨型以及制氫等各類型；在凈化效率上，有的對CO2進行粗脫，而大部分廠家，則進行精脫；對脫碳壓力，、。 幾種脫碳方法的能耗比較表（，單位KJ/m3CO2）方法名稱加壓水洗苯菲爾法位阻胺法改良MEDA法NHD法PC能耗284735585442334941871884104712561256 （1）原料氣流程，洗去變換氣中的大部分油污及部分硫化物，并將氣體溫度降到30℃以下，同時降低變換氣中飽和水蒸汽含量。因此，代替水洗法脫除變換氣中CO2不但滿足銅洗要求，而且回收CO2的濃度和回收率也能滿足尿素、聯(lián)堿生產的要求。為此，需要增設一套變換氣脫碳裝置，由于PC技術為典型的物理吸收過程，流程簡單，投資少，節(jié)能明顯，技術易于掌握。大部分用于氨廠變換氣脫碳。固體吸附是CO2在加壓時被吸附在多孔狀固體上,減壓時吸附的CO2被解吸,亦稱變壓吸附。但該法投資很大，我國鎮(zhèn)海煉化廠大化肥等四家以重油和煤為原料的合成氨裝置使用了低溫甲醇法脫除CO2。如四川什邡某氮肥廠為天然氣富氧造氣，變換氣脫碳采用我公司近年來開發(fā)的節(jié)能型變壓吸附脫碳新工藝，多塔進料，多次均壓，并實現了吸附塔和真空泵的新組合，同時對吸附劑、程控閥門、控制系統(tǒng)、動力設備的配置都做了較大的改進，從而使HN2有效氣體回收率大大提高，能耗進一步降低，裝置投資也有所減少[10]。可用此法改造小型氨廠，將低能耗，在大型氨廠使用顯得困難[9]。用碳丙作為溶劑來脫除合成氨變換氣中CO2工藝是一項比較適合我國國情的先進技術,與水洗工藝比較,除具有物理吸收過程顯著的節(jié)能效果外,在現有的脫碳方法中,由于它能同時脫除二氧化碳、硫化氫及有機硫化物,加上再生無需熱能,能耗較低等優(yōu)勢,在國外合成氨和制氫工業(yè)上已得到廣泛應用。其原理是利用在同樣壓力、溫度下，二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在碳酸丙烯酯中的溶解度比氫、氮氣在碳酸丙烯酯中的溶解度大得多來脫除二氧化碳和硫化氫而且二氧化碳在碳酸丙烯酯中溶解度是隨壓力升高和溫度的降低而增加的，CO2等酸性氣體在碳丙溶劑中溶解量一般可用亨利定律來表達，因而在較高的壓力下，碳酸丙烯酯吸收了變換氣中的二氧化碳等酸性氣體，在較低的壓力下二氧化碳能從碳酸丙烯酯溶液中解吸出來，使碳酸丙烯酯溶液再生，重新恢復吸收二氧化碳等酸性氣體的能力。NHD是兗礦魯南化肥廠與南京化學工業(yè)集團公司研究院、杭州化工研究所共同開發(fā)成功的一種物理吸收硫化氫和二氧化碳等酸性氣體的高效溶劑[7]。這就使得工藝投資省、能耗低、工藝流程簡單。苯菲爾法可在高溫下運行，再生熱低，添加的V2O5可防腐蝕，但該工藝需對設備進行釩化處理，要求工人的操作水平較高。國內在20世紀70年代引進的13套大型化肥裝置中，有10套采用苯菲爾脫碳工藝。我國棲霞山化肥廠就采用了這種工藝。相對上述脫除CO2的吸收劑溶液，碳酸鉀溶液更價廉易得，并具