【正文】 ............................................................................................. 28 管口的選擇 ................................................................................................................. 29 回流管 .......................................................................................................................... 29 進(jìn)料管的直徑 DF......................................................................................................... 30 塔底出料管的直徑 Dw ............................................................................................... 30 再沸器返塔連接管直徑 DV ........................................................................................ 31 填料參數(shù) ..................................................................................................................... 31 塔徑設(shè)計(jì)計(jì)算 ............................................................................................................. 33 塔體壁厚的計(jì)算 ......................................................................................................... 34 主要附件的選型 ............................................................................................................ 35 填料層壓強(qiáng)降計(jì)算 ..................................................................................................... 35 塔釜設(shè)計(jì) ..................................................................................................................... 35 漏液校核 ..................................................................................................................... 36 降液管液泛校核 .......................................................................................................... 36 塔的頂部空間高度 ..................................................................................................... 36 手孔的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 37 裙座的設(shè)計(jì) .................................................................................................................. 37 提純塔高度計(jì)算 ............................................................................................................ 37 結(jié)論 .............................................................................................................................................. 38 致謝 ................................................................................................................ 錯(cuò)誤 !未定義書簽。本設(shè)計(jì)為如何回收利用 CO2提供了一個(gè)簡(jiǎn)單的工藝， 將二氧化碳?xì)怏w回收利用，生產(chǎn)食品級(jí)液體二氧化碳 變廢為寶， 應(yīng)用后起到了環(huán)保與循環(huán)經(jīng)濟(jì)雙重效果。本設(shè)計(jì)就整個(gè)工藝流程和提純塔進(jìn)行了物料衡算，原料氣進(jìn)料總量為 4000Nm3/h。Purification 。不能燃燒，容易液化，密度是空氣密度的 倍。近幾年，一些企業(yè)通過對(duì)市場(chǎng)的調(diào)查和研究，決定將 CO2 進(jìn)行回收利用，變廢為寶，充分利用能源。而本設(shè)計(jì)則提供了一套簡(jiǎn)單而又經(jīng)濟(jì)的生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)年 5 萬噸的食品級(jí)液態(tài)CO2。不能燃燒，容易液化，在臨界溫度以下加壓，可使 CO2氣體液化為無色的液態(tài) CO2。 (2）煙草行業(yè)： 隨著環(huán)保要求的提高以及對(duì)食品添加劑的嚴(yán)格要求，為食品 CO2進(jìn)入煙草行業(yè)提供了很大的機(jī)遇，液體食品 CO2用于煙絲膨化可使每箱香煙節(jié)約 ～ 原料煙絲，而且煙絲膨化質(zhì)量也有很大的提高。 (4） CO2超臨界萃取技術(shù)： CO2為萃取劑的超臨界萃取技術(shù)，在中藥、食品、香料、石油化工、生物化工和環(huán)境化工等方面取得了突破性發(fā)展， CO2超臨界萃取作為一項(xiàng)新興、低成本、易分離的萃 3 取技術(shù)將會(huì)受到越來越多人們的青睞 [1]。糧食基地、蔬菜基地的建立，為 CO2作為氣肥應(yīng)用于農(nóng)業(yè)開辟了新的領(lǐng)域，預(yù)計(jì)其增長(zhǎng)幅度也在 5%以上。 目前 , 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量增長(zhǎng)速度為 15% ～ 20% , 2020 年 國(guó) 內(nèi) 的 CO2市 場(chǎng) 需 求 量 已 達(dá) 到 760～860103t/a, 產(chǎn)能與市場(chǎng)需求矛盾日顯突出。我 國(guó)能源結(jié)構(gòu)中低效、高污染能源占相當(dāng)?shù)谋戎?，電能、石油、天然氣等高效清潔能源所占比例太小，這樣的結(jié)構(gòu)不僅造成大量的能源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境也造成極大的污染。 我國(guó) 4 擁有可以開發(fā)利用的 CO2資源非常豐富。隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的多元化發(fā)展，國(guó)內(nèi) CO2需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。 2020 年以后，發(fā)展更快。其中英國(guó) BOC 公司投資最大，在我國(guó)成立的合資公司最多，液體 CO2 的產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率也最高。如林德和上海焦化合資擬建 6 萬噸 /年精制廠。美國(guó) % 的 CO2用于食品的冷卻、冷藏、研磨和惰化 , % 用于飲料碳酸化 , 11% 用于油井氣井操作 , % 用于碳酸鹽、青霉素的生產(chǎn)及冷卸 , % 用于焊接、冷收縮 裝配等金屬加工 , % 用于滅火劑、氣霧劑等其它方面。 CO2氣體來源大致有五種 : 重油脫硫、制氫工廠的副產(chǎn)氣、高爐煉鐵副產(chǎn)氣、石化廠副產(chǎn)氣、酒廠副產(chǎn)氣。 其它占 24% 。 目前 , 國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求量增長(zhǎng)速度為 15% ～ 20% , 2020 年 國(guó) 內(nèi) 的 CO2市 場(chǎng) 需 求 量 已 達(dá) 到 760～860103t/a, 產(chǎn)能與市場(chǎng)需求矛盾日顯突出。我國(guó)能源結(jié)構(gòu)中低效、高污染能源占相當(dāng)?shù)谋戎?，電能、石油、天然氣等高效清潔能源所占比例太小，這樣的結(jié)構(gòu)不僅造成大量的能源浪費(fèi)，而且對(duì)環(huán)境也造成極大的污染。 我國(guó)擁有可以開發(fā)利用的 CO2資源非常豐富。隨著我國(guó)工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)的多元化發(fā)展，國(guó)內(nèi) CO2需求呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)。 2020 年以后，發(fā)展更快。其中英國(guó) BOC 公司投資最 大，在我國(guó)成立的合資公司最多，液體 CO2 的 7 產(chǎn)量和市場(chǎng)占有率也最高。如林德和上海焦化合資擬建 6 萬噸 /年精制廠。沿海開放城市、經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)省份需求量較大，其消費(fèi)結(jié)構(gòu)因各省市工業(yè)結(jié)構(gòu)不同而不同。 江蘇省 CO2市場(chǎng)和結(jié)構(gòu)與廣東基本相似。 浙江現(xiàn)有 CO2主要使用有：工業(yè)氣體保護(hù)焊領(lǐng)域，約達(dá)整個(gè)浙江市場(chǎng)的 60～ 70%左右，主要分布在寧波、舟山、溫州、臺(tái)州等沿海工業(yè)、造船業(yè)發(fā)達(dá)的城市；其次是食品加工領(lǐng)域，如：啤酒、飲料生產(chǎn)、煙絲膨化行業(yè)。 CO2食品加工行業(yè)高端市場(chǎng)基本被上海、江蘇等地的林德、巖谷、普萊克斯等外資公司占據(jù)。所以，合成氨企業(yè)利用自身優(yōu)勢(shì)，開發(fā)食品級(jí) CO2兼產(chǎn)工業(yè)級(jí)CO2，是使企業(yè)多種經(jīng)營(yíng)、降低生產(chǎn)成本、增加企業(yè)效益的一種有效途徑。凈化的目的是除去氣體中的雜質(zhì)，液化的目的便于產(chǎn)品的提純、貯存和運(yùn)輸。化學(xué)溶劑吸收法主要是采用堿性溶液對(duì) CO2進(jìn)行吸收，然后通過脫吸分離出 CO2，同時(shí)使溶劑再生，循環(huán)使用。 （ 3）膜分離法 膜分離法是根據(jù)待分離的混合氣體在膜中具有不同的溶解度和擴(kuò)散系數(shù)，導(dǎo)致相對(duì)滲透速率不同，在膜兩側(cè)的壓力作用下，使?jié)B透速率較快的組分在滲透?jìng)?cè)富集，滲透速率慢的組分在膜的滯留側(cè)進(jìn)行富集，進(jìn)而形成滲透氣流和滯留氣流的原理進(jìn)行分類、回收。一 10 般在 ～ ， –40～ –20℃ 的條件下操作運(yùn)行 [9]。產(chǎn)品純度可以達(dá)到食品級(jí)液體 CO2國(guó)際 標(biāo)準(zhǔn) GB10622020[10]。要求的設(shè)備壓力等級(jí)高，氣耗高，動(dòng)力消耗大 。目前我國(guó)針對(duì)石灰窯氣，鍋爐煙道氣等低二氧化碳濃度原料氣的預(yù)提濃方 法一般采用溶液吸收法。 此外，由于合成氨廠變壓吸附脫碳?xì)庵泻写罅康臍浜鸵谎趸迹绮贿M(jìn)行預(yù)處理， 11 直接進(jìn)入脫 烴凈化塔時(shí)，不但浪費(fèi)了大量的氫和一氧化碳等合成氨生產(chǎn)原料，同時(shí)需要大量氧氣，對(duì)沒有空分裝置的企業(yè)，將很難實(shí)施。由于此時(shí)的二氧化碳純度高達(dá) 99%以上，且可燃雜質(zhì)很低，脫烴催化劑的使用空速可以大幅度提高，脫烴凈化塔及催化劑投資大幅降低。 綜上所述，在制定食品級(jí)二氧化碳工藝技術(shù)路線時(shí)，應(yīng)根據(jù)原料氣的來源、氣體成分和產(chǎn)品執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行 ―量身定做 ‖。 CO2液化溫度隨壓力的降低而降低， 溫度 37℃ ， 5℃ ， –12℃ ， –25℃ 。國(guó)內(nèi)液體 CO2生產(chǎn)裝置過去多采用高壓法，低壓法只能用于啤酒廠回收 CO2，一般規(guī)模較小，生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備依賴進(jìn)口，現(xiàn)在低壓法已實(shí)現(xiàn)全部國(guó)產(chǎn)化，價(jià)格僅為國(guó)外設(shè)備的 1/3，最大規(guī)模已達(dá)到2t/h。 本次設(shè)計(jì)是生產(chǎn) 5 萬噸 /年的食品級(jí)液態(tài) CO2工藝流程設(shè)計(jì)，采用低溫提純法提純食品級(jí)二氧化碳，具有流程短、工藝簡(jiǎn)單、節(jié)約能源、經(jīng)濟(jì)合理、回收率高、能耗底等優(yōu)點(diǎn)。所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量全面符合美國(guó)可口可樂標(biāo)準(zhǔn)和我國(guó)最新國(guó)標(biāo) GB106212020（食品添加劑 液體二氧化碳）的各項(xiàng)要求。 預(yù)處理系統(tǒng) ：作用是將原料氣中微量高碳烴雜質(zhì)脫除至產(chǎn)品質(zhì)量要求。將來自冰機(jī)系統(tǒng)的液氨引入本系統(tǒng)，通過氣化制冷后將原料氣進(jìn)行冷凍，蒸發(fā)后的氣氨再返回冰機(jī)系統(tǒng)繼續(xù)壓縮。 14 冷凍系統(tǒng) ：利用冰機(jī)為 蒸發(fā)冷凝器提供冷源，使 CO2氣體冷卻液化。合格的液體二氧化碳進(jìn)入儲(chǔ)槽，再根據(jù)用戶情況進(jìn)行槽車運(yùn)輸或充瓶。提純塔用未經(jīng)冷卻的氣氨作為再沸氣源，將微量溶解于液體 CO2中的雜質(zhì)組分進(jìn)行再沸，從而提高產(chǎn)品純度。在液體 CO2通過調(diào)節(jié)閥時(shí)，形成節(jié) 流現(xiàn)象，造成液體 CO2溫度下降，同時(shí)也降低了液體 CO2的壓力。在本裝置中設(shè)置了兩套壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，分兩步進(jìn)行降壓，就可防止 ―干冰 ‖現(xiàn)象，而且這種現(xiàn)象最易出現(xiàn)在閥芯或通徑較小處，如果在操作過程中出現(xiàn)上述現(xiàn)象，用溫度較高的循環(huán)水或蒸汽對(duì)堵塞處加熱，會(huì)迅速汽化又恢復(fù)正常操作。經(jīng)預(yù)處理合格的原料氣經(jīng)管 16 道進(jìn)入一級(jí)脫硫器，再經(jīng)管道進(jìn)入二級(jí)脫硫器，再經(jīng)管道進(jìn)入干燥工序。整個(gè)吸附和再生過程均是在等壓干燥狀態(tài)下進(jìn)行，實(shí)現(xiàn)了無損耗干燥過程，反復(fù)循環(huán)操作。根據(jù)脫碳裝置排放氣量，確定本裝置的生產(chǎn)規(guī)模為 5104t/a食品級(jí)二氧化碳。 VNm3： Vm3= 0 ????TPPT VV m ?? %85%27 3 7 6 4 2%85%273 mVV m ??? 34 0 6 33 NmVV mNm ?? 所以，經(jīng)過計(jì)算可得出該工藝的進(jìn)料總量為 4000Nm3/h。且依據(jù) 2N的性質(zhì)來作近似計(jì)算，因此進(jìn)料中可看成氮?dú)獾暮繛?2%。 查表可知： 10)(( 2 ?COPmC ℃ 3?? ℃ molkJL /3 9 )() ? 10)(2( ?COPmC ℃ 1?? ℃ molkJL /)() ? 10)(2( ?COPmC ℃ 3?? ℃ molJg /)() ? 再沸器提供的熱量即為塔內(nèi)熱量的增值