【正文】 ............................................................................................. 28 管口的選擇 ................................................................................................................. 29 回流管 .......................................................................................................................... 29 進料管的直徑 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 ..................................................................................................................... 31 塔徑設計計算 ............................................................................................................. 33 塔體壁厚的計算 ......................................................................................................... 34 主要附件的選型 ............................................................................................................ 35 填料層壓強降計算 ..................................................................................................... 35 塔釜設計 ..................................................................................................................... 35 漏液校核 ..................................................................................................................... 36 降液管液泛校核 .......................................................................................................... 36 塔的頂部空間高度 ..................................................................................................... 36 手孔的設計 .................................................................................................................. 37 裙座的設計 .................................................................................................................. 37 提純塔高度計算 ............................................................................................................ 37 結論 .............................................................................................................................................. 38 致謝 ................................................................................................................ 錯誤 !未定義書簽。本設計為如何回收利用 CO2提供了一個簡單的工藝， 將二氧化碳氣體回收利用，生產食品級液體二氧化碳 變廢為寶， 應用后起到了環(huán)保與循環(huán)經濟雙重效果。本設計就整個工藝流程和提純塔進行了物料衡算，原料氣進料總量為 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)通過對市場的調查和研究，決定將 CO2 進行回收利用，變廢為寶，充分利用能源。而本設計則提供了一套簡單而又經濟的生產工藝，生產年 5 萬噸的食品級液態(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食品添加劑的嚴格要求，為食品 CO2進入煙草行業(yè)提供了很大的機遇，液體食品 CO2用于煙絲膨化可使每箱香煙節(jié)約 ～ 原料煙絲，而且煙絲膨化質量也有很大的提高。 (4） CO2超臨界萃取技術： CO2為萃取劑的超臨界萃取技術，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新興、低成本、易分離的萃 3 取技術將會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作為氣肥應用于農業(yè)開辟了新的領域，預計其增長幅度也在 5%以上。 目前 , 國內市場需求量增長速度為 15% ～ 20% , 2020 年 國 內 的 CO2市 場 需 求 量 已 達 到 760～860103t/a, 產能與市場需求矛盾日顯突出。我 國能源結構中低效、高污染能源占相當的比重，電能、石油、天然氣等高效清潔能源所占比例太小，這樣的結構不僅造成大量的能源浪費，而且對環(huán)境也造成極大的污染。 我國 4 擁有可以開發(fā)利用的 CO2資源非常豐富。隨著我國工農業(yè)經濟的多元化發(fā)展，國內 CO2需求呈現快速增長。 2020 年以后，發(fā)展更快。其中英國 BOC 公司投資最大，在我國成立的合資公司最多，液體 CO2 的產量和市場占有率也最高。如林德和上海焦化合資擬建 6 萬噸 /年精制廠。美國 % 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、制氫工廠的副產氣、高爐煉鐵副產氣、石化廠副產氣、酒廠副產氣。 其它占 24% 。 目前 , 國內市場需求量增長速度為 15% ～ 20% , 2020 年 國 內 的 CO2市 場 需 求 量 已 達 到 760～860103t/a, 產能與市場需求矛盾日顯突出。我國能源結構中低效、高污染能源占相當的比重，電能、石油、天然氣等高效清潔能源所占比例太小，這樣的結構不僅造成大量的能源浪費，而且對環(huán)境也造成極大的污染。 我國擁有可以開發(fā)利用的 CO2資源非常豐富。隨著我國工農業(yè)經濟的多元化發(fā)展，國內 CO2需求呈現快速增長。 2020 年以后，發(fā)展更快。其中英國 BOC 公司投資最 大，在我國成立的合資公司最多，液體 CO2 的 7 產量和市場占有率也最高。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、經濟發(fā)達省份需求量較大，其消費結構因各省市工業(yè)結構不同而不同。 江蘇省 CO2市場和結構與廣東基本相似。 浙江現有 CO2主要使用有：工業(yè)氣體保護焊領域，約達整個浙江市場的 60～ 70%左右，主要分布在寧波、舟山、溫州、臺州等沿海工業(yè)、造船業(yè)發(fā)達的城市；其次是食品加工領域，如：啤酒、飲料生產、煙絲膨化行業(yè)。 CO2食品加工行業(yè)高端市場基本被上海、江蘇等地的林德、巖谷、普萊克斯等外資公司占據。所以，合成氨企業(yè)利用自身優(yōu)勢，開發(fā)食品級 CO2兼產工業(yè)級CO2，是使企業(yè)多種經營、降低生產成本、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，液化的目的便于產品的提純、貯存和運輸。化學溶劑吸收法主要是采用堿性溶液對 CO2進行吸收，然后通過脫吸分離出 CO2，同時使溶劑再生，循環(huán)使用。 （ 3）膜分離法 膜分離法是根據待分離的混合氣體在膜中具有不同的溶解度和擴散系數，導致相對滲透速率不同，在膜兩側的壓力作用下，使?jié)B透速率較快的組分在滲透側富集，滲透速率慢的組分在膜的滯留側進行富集，進而形成滲透氣流和滯留氣流的原理進行分類、回收。一 10 般在 ～ ， –40～ –20℃ 的條件下操作運行 [9]。產品純度可以達到食品級液體 CO2國際 標準 GB10622020[10]。要求的設備壓力等級高，氣耗高，動力消耗大 。目前我國針對石灰窯氣，鍋爐煙道氣等低二氧化碳濃度原料氣的預提濃方 法一般采用溶液吸收法。 此外，由于合成氨廠變壓吸附脫碳氣中含有大量的氫和一氧化碳，如不進行預處理， 11 直接進入脫 烴凈化塔時，不但浪費了大量的氫和一氧化碳等合成氨生產原料，同時需要大量氧氣，對沒有空分裝置的企業(yè)，將很難實施。由于此時的二氧化碳純度高達 99%以上，且可燃雜質很低，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，在制定食品級二氧化碳工藝技術路線時，應根據原料氣的來源、氣體成分和產品執(zhí)行的標準進行 ―量身定做 ‖。 CO2液化溫度隨壓力的降低而降低， 溫度 37℃ ， 5℃ ， –12℃ ， –25℃ 。國內液體 CO2生產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，生產技術和設備依賴進口，現在低壓法已實現全部國產化，價格僅為國外設備的 1/3，最大規(guī)模已達到2t/h。 本次設計是生產 5 萬噸 /年的食品級液態(tài) CO2工藝流程設計，采用低溫提純法提純食品級二氧化碳，具有流程短、工藝簡單、節(jié)約能源、經濟合理、回收率高、能耗底等優(yōu)點。所生產的產品質量全面符合美國可口可樂標準和我國最新國標 GB106212020（食品添加劑 液體二氧化碳）的各項要求。 預處理系統(tǒng) ：作用是將原料氣中微量高碳烴雜質脫除至產品質量要求。將來自冰機系統(tǒng)的液氨引入本系統(tǒng)，通過氣化制冷后將原料氣進行冷凍，蒸發(fā)后的氣氨再返回冰機系統(tǒng)繼續(xù)壓縮。 14 冷凍系統(tǒng) ：利用冰機為 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入儲槽，再根據用戶情況進行槽車運輸或充瓶。提純塔用未經冷卻的氣氨作為再沸氣源，將微量溶解于液體 CO2中的雜質組分進行再沸，從而提高產品純度。在液體 CO2通過調節(jié)閥時，形成節(jié) 流現象，造成液體 CO2溫度下降，同時也降低了液體 CO2的壓力。在本裝置中設置了兩套壓力調節(jié)系統(tǒng)，分兩步進行降壓，就可防止 ―干冰 ‖現象，而且這種現象最易出現在閥芯或通徑較小處，如果在操作過程中出現上述現象，用溫度較高的循環(huán)水或蒸汽對堵塞處加熱，會迅速汽化又恢復正常操作。經預處理合格的原料氣經管 16 道進入一級脫硫器，再經管道進入二級脫硫器，再經管道進入干燥工序。整個吸附和再生過程均是在等壓干燥狀態(tài)下進行，實現了無損耗干燥過程，反復循環(huán)操作。根據脫碳裝置排放氣量，確定本裝置的生產規(guī)模為 5104t/a食品級二氧化碳。 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，經過計算可得出該工藝的進料總量為 4000Nm3/h。且依據 2N的性質來作近似計算，因此進料中可看成氮氣的含量為 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熱量的增值