【正文】 79。 106 水 996 ①氣體從 127℃→ 40℃ Vs=179。 28179。 179。 44179。（ ）179。 C，其中 CO2由氣相變液相 ∑ Q=QCO2（ → 5℃） +QCO2潛 + QCO2（ 5→ 10℃） +QN2（ → 10℃） =179。 C Cpm(CO2)（ L） =N2 20。 C 八 .氨冷器 下 CO2 5。 179。 103179。 179。 44 179。 (3325)179。 mHWO= VH2O= 24 ③ 三級壓縮進(jìn)口溫度為 303K，壓強為 ,出口壓強為 t3=303179。 179。（ 400313） =mH2O*(3325)179。 K ， Cvm= J/mol178。 =179。 179。 179。 ()= 冷料損失為 5% MH2O179。 (3325) 179。 t2=t1(p2/p1)k1/k K=Cp/Cv=, 則 (K1)/K= ① 一段壓縮進(jìn)口溫度為 298K,壓力為 (絕 ),出口壓力為 278Kpa,水的 出口溫度為 33℃ ,查的水的平均比熱容為 (Kg178。（ 3525） = Q 放總 =+=Q 吸 即 二 .原料氣壓縮 1. 熱量恒算依據(jù) 壓縮機 入 口的溫度為 25℃ ,即 298K。 18179。 (t25)℃ = t=30℃ =30℃ 即假設(shè)成立。179。 18g/ mol179。 + 179。 + 179。 (平均每秒的熱量 ) 22 ①設(shè)水的進(jìn)口溫度為 25℃，水的出口溫度為 30℃。 %+D179。 12%+Y179。其組成為 : CO2 12% ， N2 82% ，其余約 6%。 106 179。 103+179。 103 mol 三級脫硫出口含 H2S 179。 106=179。 106 則吸收的 H2S 的量為 179。 108＜ ③過程中所產(chǎn)生的組分增量：（平均每秒的量） nH2S(增 )=nCOS(耗 )+2nCS2（耗） =179。 106+179。 106 CS2的轉(zhuǎn)化率為 60%，則剩余為 179。 104mol ⑦ 其余的組份可參見進(jìn)口的流速。 106XSO2 (1) 再根據(jù)摩爾量守恒 nSO2(余 )+179。 =④ 對 CO2的吸收 : 洗滌塔的出口溫度為 30℃ (計算見熱量衡算 ) 查得 CO2在該溫度下的溶解度為 (水 ) 20 吸收 CO2的量為 :179。 103 179。 40%/=單位 :mol/s CO2 CO N2 O2 SO2 NOx CS2 H2S COS ∑ 179。 %/（ X179。 1000247。 二、總系統(tǒng)的物料衡算 （即窯氣流量） 產(chǎn)品組分提取率（ %） =產(chǎn)品流量179。 提純裝置中采用精密填料 ,為了克服散堆填料層中由于空隙率不均勻而造成的液相壁流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象 ,規(guī)定了氣液流徑 ,改善了填料層內(nèi)氣液分布狀況在很低的壓降下 ,可以提供更多的比表面積 ,使得處理能力和傳質(zhì)性能得到較大程度的提高。 ② 分 離和溶劑吸收法 膜分離法具有裝置簡單 ,操作簡單 ,能耗較低等優(yōu)點 ,是當(dāng)今世界上發(fā)展較迅速的一項節(jié)能型氣體分離技術(shù) .但是膜分離法的缺點是很難得到高純 度的 CO2,為了得到高純度的 CO2,它必須與溶劑吸收法結(jié)合起來 ,前者用于粗分離 ,后者做精分離 ,工藝極其復(fù)雜 ③ 分子篩 吸附法 分子篩吸附 法具有工藝過程簡單 ,能耗低 ,適應(yīng)能力強 ,自動化程度高 ,技術(shù)先進(jìn) ,經(jīng)濟合理等優(yōu)點。 (2) 抗硫化氫及二氧化硫中毒能力強 ,使用壽命長 。 ,其特性指標(biāo)如下 : 填料 尺寸 Am2/m3 ε 亂堆瓷拉西環(huán) 50179。 易起泡沫物系 較難，塔徑、塔高均需較大值。 各塊理論板壓降 約 1KPa 散裝填料約為 Kpa 規(guī)整填料約為 Kpa 壓降小是填料塔德的主要優(yōu)點 對腐蝕性物料的適用性 必須用耐蝕材料制作，往往比較重或價格太高。 (2) 粉塵為非粘性的塵粒 ,且為有害雜質(zhì) ,故不須回收及考慮堵塞設(shè)備現(xiàn)象 。 （ 5）設(shè)備腐蝕問題。 : （ 1）消耗大量的水 ,使得運轉(zhuǎn)投資增加 .雖然濕法除塵的基建投資少 ,如上面提到的三種除塵設(shè)備 ,但是它們最終的平運轉(zhuǎn)費用和每立方米的總投資費用相當(dāng) .這主要是因為濕法中用水帶來的一系列問題所致。 另外 ,濕法除塵設(shè)備本身一般無可動部件 ,只要制造材料質(zhì)量好 ,就不易發(fā)生故障 ,使得維修管理方便。其通過合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計可以達(dá)到 99%以上的去除率 ,即 使是效果不是很理想的濕法除塵設(shè)備 ,其除塵效率也都在 85%以上。 二、工藝流程敘述 1)原料氣（二氧化碳）經(jīng)過水冷器冷卻后進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)蘿茨鼓風(fēng)機提壓至 Mpa左右進(jìn)入復(fù)合洗滌塔，去除氣體中夾帶的 MDEA（脫碳）溶劑，降溫并脫除氣味； 2)從復(fù)合洗滌塔出來的氣體進(jìn)入氨冷器降溫至 25℃ 左右分離出氣體中的大部分水份，之后進(jìn)入汽水分離 器分進(jìn)行汽水分離， 3)從汽水分離器出來的氣體進(jìn)入 CO2 壓縮機一級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)一級冷卻器、油分離器后進(jìn)入壓縮機二級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)二級冷卻器、油分離器后進(jìn)入第一 15 脫硫塔和第二脫硫塔，脫除大部 H2S； 4)從第二脫硫塔出來的氣體進(jìn)入第三脫硫塔。因此吸附需在較高壓力下進(jìn)行，但也沒必要很大的吸附壓力，本設(shè)計選擇 左右?？账傩。瑒t處理時間能力低下，空速太大，則吸附劑的吸附率低，不能滿足工藝要求，根據(jù)硅膠的物性參數(shù)，選擇空速為1000h1。 14 再生溫度的選擇?？赏ㄟ^雙塔切換操作來實現(xiàn)?？账傩t脫硫器的生產(chǎn)能力低下，空速太大，則硫容減少，有機硫的轉(zhuǎn)化率低，不能滿足工藝要求，根據(jù)催化劑廠家提供的參數(shù)，選擇空速為 2500h1，溫度的選擇對有機硫的脫除也有較大影響，該催化劑的正常操作溫度為常溫到 100℃（一般高于氣體漏點溫度為 2030℃），因此溫度為 4060℃。 ① 洗滌塔和吸收塔液氣比和吸收溫度的選擇 填料塔是一種常見的濕法除塵設(shè)備，其特點是結(jié)構(gòu)簡單便于抗腐蝕性材料制造，壓強小等特點，其原理是依靠液膜界面的完成粒抽集過程，同時吸收有害氣體成分。 第二章 工藝流程設(shè)計及設(shè)備論證 一、設(shè)計論證 逐步完善工藝流程 1. 生產(chǎn)原理 本設(shè)計以 合成氨脫碳工藝放空 氣 為原料氣，生產(chǎn) 工業(yè)用 二氧化碳，整個工藝流程共分八個工序，各個工序生產(chǎn)原理如下： 1)原料氣（二氧化碳）經(jīng)過水冷器冷卻后進(jìn)入緩沖罐，經(jīng)蘿茨鼓風(fēng)機提壓至 Mpa 13 左右進(jìn)入復(fù)合洗滌塔，去除氣體中夾帶的 MDEA（脫碳）溶劑，降溫并脫除氣味； 2)從復(fù)合洗滌塔出來的氣體進(jìn)入氨冷器降溫至 25℃ 左右分離出氣體中的大部分水份，之后進(jìn)入汽水分離器分進(jìn)行汽水分離， 3)從汽水分離器出來的氣體進(jìn)入 CO2 壓縮機一級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)一級冷卻器、油分離器后進(jìn)入壓縮機二級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)二級冷卻器、油分離器 后進(jìn)入第一脫硫塔和第二脫硫塔，脫除大部 H2S； 4)從第二脫硫塔出來的氣體進(jìn)入第三脫硫塔。 吸附劑裝填時，進(jìn)塔人員應(yīng)穿戴好勞保用品，外部必須有人進(jìn)行監(jiān)護(hù)，以防不測，當(dāng)塔內(nèi)時可燃性 氣體和惰性氣體時，嚴(yán)禁入塔，用新鮮空氣置換合格后，才能進(jìn)塔。充裝工作需有專人負(fù)責(zé)。如果發(fā)現(xiàn)有人中毒，應(yīng)該迅速將中毒者脫離毒區(qū)，吸氧。 九．安全注意事項 二氧化碳是無毒的，大氣中低濃度的二氧化碳不會對人體造成直接危害，但是，高濃度的二氧化碳卻是有害的，因此生產(chǎn)二氧化碳場所必須保持通風(fēng)良好。 、電的供應(yīng) 水、電由 永 氮 公司統(tǒng)一供應(yīng)調(diào)配。 七．簡要說明主輔車間的組成，工作制度以及水、電的供應(yīng)裝備。 交通便利 ,寬 12m 的水泥公路直達(dá) 廠 區(qū)。 K 氣體粘度 (273K,) 178。 S 沸點 汽化熱 ③ 化學(xué)性質(zhì) 蒸發(fā)冷凝器 一級油分 一級冷卻器 壓縮機一級 汽水分離器 氨冷器 壓縮機二級 二級冷卻器 二級油分 第一脫硫塔 第 二脫硫塔 (關(guān)鍵 ) 三級油分 三級冷卻器 壓縮機三級 第四脫硫塔 (關(guān)鍵 ) 第三脫硫塔(關(guān)鍵 ) 12凈化器 (關(guān)鍵 ) 提純塔 (關(guān)鍵 ) 低溫貯罐 槽車充裝 11 氧氣是最活潑的元素之一 ,除氦氖和氬等稀有氣體和一些不活潑金屬外 ,氧能和所有的元素形成化合物 ,雖然在某些情況中甚至在高溫中同分子氧難以達(dá)到直接化合 ,當(dāng)氧與其他元素直接化合生成氧化物時 ,反應(yīng)是放熱的 ,生成的氧化物一般很穩(wěn)定。 S 沸點 汽化熱 ③ 化學(xué)性質(zhì) 在通常情況下 ,氮是惰性的 ,在常溫常壓下 ,除金屬鋰等極少元素外 ,氮幾 乎不與任何物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) : 6Li+N2=2Li3N 在高溫高壓或有催化劑存在的條件下 ,氮可以與許多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng) ,如 : 3H2+N2→ 2NH3 3Mg+N2→ Mg3N2 ① 物理性質(zhì) :純凈的氧氣是一種沒有顏色 ,沒有氣味 ,沒有味道的氣體 ,它的密度稍大于空氣 ,氧氣微溶于水 ,液態(tài)氧是淡藍(lán)色 ② 物理常數(shù) 熔點 摩爾比熱容 (,): Cp (mol178。 ① 物理性質(zhì)：常溫下是無色五味、無臭的氣體 ② 物理常數(shù)： 熔點 比熱容 (,): Cp 178。但是，膜分離法的缺點是很難得到高純度的 CO2，為了得到高純度的二氧化碳，它必須與溶劑吸收法結(jié)合起來，前者用于粗分離，后者用于精分離，工藝極其復(fù)雜。 ④ 二氧化碳超臨界萃取 超臨界二氧化碳流體，由于具有與液體相近的密度，而粘度只有液體的 1%，擴散系數(shù) 是液體的 100 倍，所以它的萃取能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過有機溶劑，更為理想的是控制條件就可定向分離組份，可在常溫下和較低溫下工作，沒有毒性和發(fā)生爆炸的危險，使用時不但又很好的工作性能，而且可有效地浸出高沸點、高粘度、熱敏性物質(zhì)。利用二氧化碳保護(hù)電弧焊接，既少避 免金屬表面氧化又可使焊接速度提高 9 倍。把二氧化碳引入蔬菜溫室，能使蔬菜的生長速度增加，縮短其生長周期。 分子直徑（ nm） 氣體密度（ 0℃， ） /(kg/m3) 汽化熱 (0℃ )/(kJ/kg) 235 臨界狀態(tài) 溫度 / ℃ 壓力 /MPa 密度 / kg/m3 467 比熱容 (20℃ , MPa)/［ kJ/kg1178。二氧化碳無毒，但不能供給動物呼吸，是一種窒息性氣體。“干冰”在 179。在 ℃、 179。 近年來我國主要 CO2 裝置情況見表 二、產(chǎn)品的性質(zhì)、用途、規(guī)格和國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn) 1. 物理性質(zhì) CO2在通常狀況下是一種無色、無臭、無味的氣體。我國隨著工業(yè)發(fā)展，二氧化碳排放量也在逐步上升， 1981 年已達(dá) 179。 1884 年 ,在德國建成第一家生產(chǎn)液態(tài)二氧化碳的工廠。 1823 年 ,M178。 Priestley 分別研究了“固定空氣”的性質(zhì)。 1757 年 , J178。 由于本設(shè)計在時間上比較倉促 ,以及有些數(shù)據(jù)難以查找 ,對某些方面只按 廠里的工藝指標(biāo)或經(jīng)驗數(shù)據(jù)為依據(jù) ,因此有待于今后實際生產(chǎn)中的摸索和探討。著重從工藝的各個角度 ,對整個生產(chǎn)過程 ,通過工藝條件的分析 ,工藝流程的論證 ,主要設(shè)備的論證 ,進(jìn)一步闡明本設(shè)計在生產(chǎn)中的先進(jìn)性和合理性。 設(shè)計中以節(jié)約能源、經(jīng)濟合理、工藝簡單、保證產(chǎn)品質(zhì)量為前提 ,依據(jù) 永氮合成氨廠的工藝情況并結(jié)合本設(shè)計的要求 ,在流程中首先將含 CO2原料 氣體進(jìn)入予處理工序 ,采 5 用濕法除塵工藝除塵 ,多級脫硫脫除硫化物 ,分子篩 吸附技術(shù)除水等技術(shù) ,除去雜質(zhì)氣體 ,然后再進(jìn)入 提純 工序 ,得到純度較高的 CO2氣體 ,以滿足工業(yè)需要 ,最后通過提純工序 ,得到純度更 高的液態(tài) CO2產(chǎn)品 ,產(chǎn)品的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)符合 GB/T 60521993 的標(biāo)準(zhǔn)。 設(shè) 計 提 要 本次設(shè)計是生產(chǎn) 10000 噸 /年的 工業(yè)用 二氧化碳工業(yè)流程設(shè)計 ,采用技術(shù) 為 分子篩法。 同時 ,重點從生產(chǎn) CO2的用途和提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低車間生產(chǎn)費用