【正文】 179。 179。 2 公稱壓強 MPa 管長 m 3 公稱面積 m2 管子總數(shù) 88 管程數(shù) 2 管子排列方法 正方形斜轉(zhuǎn) 45176。 熱流體 127℃→ 40℃ 冷流體 27℃← 20℃ △ t2=100℃ △ t1=20℃ Q=WhCph（ T1T2） =179。 φ △ t=179。 a 實際傳熱面積 S0=nπ dL=174179?！妫? φ △ t=179?！妫谝?guī)定德望流動條件下，計算出 K。 =1/[1/α 0+ Rs0+ Rsi178。 179。 ） /（π179。（ 179。 ∑Δ P0=（ 1507+752）179。 179。 106） =179。據(jù)此，由換熱器系列標準（參見《化工工藝設(shè)計手冊》下 4339）中選定固定板式換熱器（ JB/T471592），有關(guān)參數(shù)如下： 殼徑 mm 公稱壓強 MPa 公稱面積 m2 管程數(shù) 325 1 管子尺寸 mm 管子長度 m 管子總數(shù) 管程流通面積 m2 φ 19179。（ T1T2） =179。 179。 179。 C→ 10。 C 降到 。 44179。 ∑ Q(=(MCP△ t+ NCP*△ t)頂 +（ MCPm△ t） 釜 =[ 179。 179。 179。 (3325) 179。 =179。 179。 179。 (kg.℃ )179。 )/103 = Q2=△ t1 niCpmi(80℃ ) △ t2 niCpm(40℃ )+Q 潛部分 30℃時的水蒸汽夾帶量為 式中 Q 潛 部 分 =179。 + 179。 95%=W179。 104 五 .從原料壓縮機入口至提純塔的物料衡算 設(shè) X 為廢氣和弛放氣的總的流量 (平均每秒 )。 104mol 則吸收的水量為 nH2O(吸 )=179。 179。 107） /=179。（ 190%） 3=179。 nSO2余 /(+)=179。 105 179。 179。 第三章 物料衡算 一、衡算依據(jù) 1. 年產(chǎn)量 工業(yè)用 CO210000 噸； 2. 年工作日 300 天； 3. CO2的提取率為 86%； 4. 產(chǎn)品質(zhì)量標準： 組成 H2S SO2 有機硫 H2O NOX 含量 ≤ 2mg/Nm3 ≤ 2mg/Nm3 ≤ ≤ 30ppm ≤ 5ppm 組成 O2 N2 CO CO2 含量 ≤ 20ppm ≤ 20ppm ≤ 10ppm ≥ % ： 組成 CO CO2 N2 O2 SO2 含量 ～ 2％ 86％ 10％ 2～ 3％ 50 mg/Nm3 組成 NOX H2S CS2 COS 粉塵 含量 20 mg/Nm3 500mg/Nm3 mg/Nm3 200 mg/Nm3 50 mg/Nm3 放空氣 出口溫度：常溫 放空氣 出口壓力： 3040mm 水柱 放空氣 出洗滌塔溫度： ≤ 30℃ 放空氣 出洗滌塔含塵量： ≤ 5 mg/Nm3 放空氣 出吸收塔 H2S 含量： ≤ 500ppm 、預(yù)處理工序 預(yù)處理器出口無機硫含量： ≤ 500ppm 一級脫硫器進口氣體溫度： ≤ 35℃ 三級脫硫出口轉(zhuǎn)化率取 90%～ 99% 四級脫硫器出口：總硫 ≤ CO2含量為 86%（ v/v） ,塔頂 CO2含量為 95%（ v/v），塔釜 CO2含量為 %（ v/v）； CO2含量為 45%（ v/v）， N2含量為 52%（ v/v），其余為 3%（ v/v）； 、順放氣 CO2含量為 20%（ v/v）； 、洗滌塔、吸收塔、原料氣壓縮機段后冷卻器的出口水蒸汽濃度取相應(yīng)溫度 19 下的水蒸汽飽和分壓。 ＞ 800 二級脫硫塔采用 T504 型常溫有機硫催化劑 ,其性能列于下表中 : 主要成份 外觀 粒度（ mm） 堆密度（ g/ml） 比表面積（ m3/g） 空隙率 Al2O3加特種添加劑 白色球狀顆粒 42～ 4 43～ 5 44～ 6 ～ 150～ 350 工業(yè)上分離提純 CO2的方法有低溫蒸餾法 ,膜分離法 ,溶劑吸收法 . ① 低溫蒸餾法 本法由于設(shè)備龐大 ,能耗較高 ,分離效果差 ,因而成本較高不適應(yīng)于中小規(guī)模生產(chǎn) ,一般適用于油田開采現(xiàn)場 ,生產(chǎn)無硫 CO2產(chǎn)品直接注入油井以提高采油率。 c. 該工藝過程中對除塵要求不是很高 ,采用填料塔可滿足要求。 二 .吸收裝置 ,列表如下 項目 板式塔 填料塔 處理能力與操作彈性 操作彈性大 規(guī)整填料處理能力比板式塔大在真空和常壓下為 30%～ 50%，新型散裝填料處理能力也比板式塔高些。 （ 4）在嚴寒地區(qū) ,冬季需考慮防凍問題。將一些不規(guī)則的或規(guī)則的填料 (如拉西環(huán) )裝入一個容器即可構(gòu)成一個簡單的填料塔 ,就可用來除掉含塵氣流中的大部分顆粒。吸附劑的再生程度影響吸附劑的吸附能力，本文選用 升溫還原的方法，當吸附塔降到大氣壓后 ，用 電爐加熱提純塔放空氣反向吹掃 ， 以獲得更好的再生效果 。 空速的選擇，空 速的選擇也影響著吸附效果。 分子篩 吸附一般可分為三個步驟：吸附、加熱再生和冷吹。 、選擇。氣瓶應(yīng)定期檢查，防止泄露，防止腐蝕。分析不合格時，應(yīng)戴上氧氣呼吸器或長管面具，并要人監(jiān)護。 車間員工 9 人，其中管理人員 3 人，普通職工實行三班倒制度。 六 .論證設(shè)計選定的廠址、交通、氣候、地質(zhì)條件： 廠址選于 湖南省郴州市永興縣城關(guān)鎮(zhèn)西郊 ，距市區(qū) 三 公里， 便江南 岸，東徑 113005’,北緯 26008’，地面平均海拔 131m，地勢東 低 西 高 。 106Pa178。 CO2工藝流程示意圖 原料氣 水冷器 緩沖罐 蘿茨風(fēng)機 復(fù)合洗滌塔 10 五 確定原料來源、 性質(zhì) 原料來源為 脫碳工藝放空 氣，其中主要含有氮氣、氧氣、一氧化碳等氣體。目前，地熱資源是能源開發(fā)的重大課題，低溫和較低溫地區(qū)的地下熱水最多，而且沒有充分利用，其最大的難度是利用地下熱水發(fā)電時的工作介質(zhì)不理想，國際上用氟里昂和異丁烷所進行的試驗都證明沒有希望，然而，用二氧化碳作為介質(zhì)，利用較低溫地下熱水資源來發(fā)電已在羅馬尼亞研究成功。 ② 在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用 用于蔬菜、瓜果的保鮮儲藏，二氧化碳也可用于糧食的儲藏，它比通常所用的蒸蒸劑效果更好。 7 茂名高倫公司 制氨裝置廢氣 低溫分餾精制 30 萬金塔 CO2 氣田 氣田 10 韶剛集團公司 碳廠 變壓吸附技術(shù) 10 7 在標準狀況下密度為 ，約是空氣的 倍。 106帕即可變成無色液體，常壓縮在鋼瓶中貯存。二氧化碳的大量排放 ,不僅造成資源的嚴重浪費 ,而且做為主要的溫室效應(yīng)氣體 ,引起的環(huán)境公害舉世注目 ,美國、英國和德國都研究制定了排放制度，日本則加快了二氧化碳綜合利用方面的研究，計劃用 10 年時間建立起以二氧化碳為原料的獨立工業(yè)體系。 Lavoisior 把碳放在氧氣中加熱 ,得到被他稱為“碳酸”的二氧化碳氣體 ,測出質(zhì)量組成為含碳 %%、含氧 %%。 Van Helmont(15771644)在檢測木炭時發(fā)現(xiàn)一種與其他氣體不同的氣體。 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)費用等目的出發(fā) ,確定了 分子篩吸 附法 ， 提純 CO2的方法 ,并對本工藝路線和生產(chǎn)原理作了扼要的介紹 ,就流程中各工序的任務(wù)作了明確的說明。 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)量標準符合 GB/T 60521993 的標準。 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。 Priestley 分別研究了“固定空氣”的性質(zhì)。 1884 年 ,在德國建成第一家生產(chǎn)液態(tài)二氧化碳的工廠。 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)格和國家標準、國際標準 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?！案杀痹?179。 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。利用二氧化碳保護電弧焊接，既少避 免金屬表面氧化又可使焊接速度提高 9 倍。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。 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)氧是淡藍色 ② 物理常數(shù) 熔點 摩爾比熱容 (,): Cp (mol178。 K 氣體粘度 (273K,) 178。 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。 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。充裝工作需有專人負責。 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)過水冷器冷卻后進入緩沖罐，經(jīng)蘿茨鼓風(fēng)機提壓至 Mpa 13 左右進入復(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，之后進入汽水分離器分進行汽水分離， 3)從汽水分離器出來的氣體進入 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入第三脫硫塔?？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℃。 14 再生溫度的選擇。因此吸附需在較高壓力下進行，但也沒必要很大的吸附壓力，本設(shè)計選擇 左右。其通過合理的設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計可以達到 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。 : （ 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 .這主要是因為濕法中用水帶來的一系列問題所致。 (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 。 易起泡沫物系 較難，塔徑、塔高均需較大值。 (2) 抗硫化氫及二氧化硫中毒能力強 ,使用壽命長 。 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