【正文】 ..................................................................... 19 空塔氣速和塔徑 ....................................................................................... 19 填料層高度的計(jì)算 .................................................................................... 19 壓降計(jì)算 .................................................................................................. 22 持液量計(jì)算 .............................................................................................. 23 新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 填料塔內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì) .................................................................................... 23 填料塔的設(shè)備設(shè)計(jì) ............................................................................................. 24 塔設(shè)備厚度計(jì)算 ....................................................................................... 24 塔設(shè)備質(zhì)量載荷計(jì)算 ................................................................................ 25 風(fēng)載荷和風(fēng) 彎矩的計(jì)算 ............................................................................. 25 塔體的強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 ......................................................................... 27 裙座強(qiáng)度和穩(wěn)定性校核 ............................................................................. 27 水壓實(shí)驗(yàn)時(shí)塔體截面的強(qiáng)度校核 ............................................................... 29 第四章 結(jié)論 .................................................................................................................. 30 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 31 致謝 ............................................................................................................................... 32 新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 1 前言 氣體中二氧化碳的脫除 (下面簡(jiǎn)稱 “脫碳 ”)，是以天然氣、輕重油為原料的合成氨工業(yè)、合成燃料工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)、鋼鐵工業(yè)的重要生產(chǎn)過(guò)程。除文中已經(jīng)注明的內(nèi)容外，本論文不包含任何其它個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過(guò)的科研成果。 并進(jìn)行了在該條件下的二氧化碳吸收塔的設(shè)計(jì)。第一次世界大戰(zhàn)結(jié)束后，德國(guó)戰(zhàn)敗而被迫公開(kāi)合成氨技術(shù) [2]。該廠 采用大連理工大學(xué)設(shè)計(jì)的 低溫甲醇洗脫 碳流程。由于吸收液的價(jià)格低，吸收容量大，便于操作和容易再生，特別新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 2 在中壓下吸收及有地位能的廢蒸汽可利用的情況下，其經(jīng)濟(jì)效益尤佳 [7]。從 1991年起，國(guó)際能源局 (International Energy Ageney)啟動(dòng)了耗資 220萬(wàn)美圓的研究與開(kāi)發(fā)溫室氣體的 計(jì)劃 ， 研究電廠煙道氣中二氧化碳和處理應(yīng)用技術(shù) 。而大氣中二氧化碳的濃度增加會(huì)導(dǎo)致 “溫室效應(yīng) ”，溫室效應(yīng)是全球性的環(huán)境污染問(wèn)題，它的產(chǎn)生是由于每年礦物燃燒、森林被伐等一系列人與自新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 4 然的不協(xié)調(diào)活動(dòng)所釋放出的大約 80 億噸～ 90 億噸的碳，以二氧化碳的形式進(jìn)入大氣層，所形成的二氧化碳?xì)鈱?很像 溫室的玻璃，能使太陽(yáng)輻射到地球表面，但會(huì)攔截一部分地球表面輻射到太空中的熱量，從而使地表和低層大氣溫度升高。在己開(kāi)發(fā)的油田區(qū)，將二氧化碳?jí)河诘叵拢墒箮r石縫內(nèi)剩余的石油開(kāi)采出來(lái)，提高采油率約 15%并將 CO2深埋于地下，減少污染。 二氧化碳作為資源可在農(nóng)業(yè)、輕工、機(jī)械、化工等行業(yè)有廣泛的應(yīng)用： 新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 5 表 二氧化碳的用途及應(yīng)用領(lǐng)域 [8] 領(lǐng)域 用途 工業(yè) 化工原料，碳資源，氣體保護(hù)焊，鑄造成型，石油開(kāi)采，超臨 界萃取，半導(dǎo)體生產(chǎn)和 CO2激光器 農(nóng)業(yè) 光合作用，糧食儲(chǔ)存 食品 食品及果蔬氣調(diào)儲(chǔ)存，飲料 醫(yī)藥工業(yè) 醫(yī)療器械滅菌，低溫貯運(yùn)藥品，血漿，低溫手術(shù) 其他 消防器材，快速冷卻，冷凍干燥，吹塑成型冷卻，廢塑料 冷脆回收，爆破，地基加固，堿性廢液中和 二氧化碳吸收方法 概述 為了更好的利用二氧化碳，減少環(huán)境污染、減緩能源不足，就必須找到一種有效的吸收方法，伴隨著能源危機(jī)，世界各國(guó)科學(xué)家更加致力于碳科學(xué)的開(kāi)發(fā)和研究，提出了物理吸收法、膜吸收法、 O2/CO2燃燒 (空氣分離 /排氣循環(huán)法 )等方法，下面簡(jiǎn)單加以介紹 [2]： 物理吸收法 利用吸收量隨壓力變化而使二氧化碳分離的變壓吸附法 (簡(jiǎn)稱 PSA法，其中有脫除二氧化碳的古老方法一加壓水洗法 )、利用吸收量隨溫度變化而使氣體分離的變溫吸附法 (簡(jiǎn)稱 TS法 )，二者又合稱 PTSA法。目前運(yùn)行或在建的 Rectisol裝置超過(guò) 70套。脫除并回收二氧化碳后在汽提塔中溶液與塔底進(jìn)入的空氣逆流接觸進(jìn)行汽提再生，空氣與汽提出的 CO2一起排入大氣，汽提塔底部的再生溶液冷卻后返回吸收塔頂部循環(huán)使用 [2]。最初，一些 學(xué)者在用氨水、熱鉀堿溶液吸收二氧化碳方面作了許多工作，對(duì)于純氨水吸收二氧化碳的速度、低碳化度熱堿和有機(jī)胺催化熱堿吸收二氧化碳的速度的近似解和胺類活化熱鉀堿脫碳溶液氣一液平衡都作了深入研究。 一氧化碳變換 工藝氣離開(kāi) 燃燒室進(jìn)入激冷室，穿過(guò)激冷水層洗去氣體中絕大部分炭黑。 在 E1601 處 CO2 產(chǎn)品氣進(jìn)出口之間均設(shè)有旁路，通過(guò)調(diào)整旁路閥的開(kāi)度，可以根據(jù)需要控制進(jìn)入 T1601 的氣體的溫度。甲醇吸收 CO2 所產(chǎn)生的溶解熱一部分轉(zhuǎn)化為下游甲醇溶液的溫升，另一部分在洗滌塔段間冷卻器 E1606 中與來(lái)自硫化氫濃縮塔 T1603 的低溫甲醇溶液換熱和在洗滌塔段間氨冷器 E1605 中利用 ℃ 的液氨蒸發(fā)制冷而移出。 ，使得裝置在不停車和不損失甲醇的情況下逐步降低水含量。但影響較大的還是煤的變質(zhì)程度和煤灰粘溫特性。而對(duì)于現(xiàn)有的耐火材料來(lái)說(shuō)，氣化溫度過(guò)高，爐內(nèi)介質(zhì)對(duì)耐火材料的腐蝕就會(huì)加劇。 煤漿濃度的影響 對(duì)于給定的氧碳比，氣化爐溫度隨著煤漿濃度的降低而降低。 氣化壓力的影響 氣化反應(yīng)是體積增大的反應(yīng)，提高壓力對(duì)化學(xué)平衡不利，但生產(chǎn)中普遍采用加壓操作，這是因?yàn)椋? 氣化加壓增加了反應(yīng)物的濃度，加快了反應(yīng)的速度，提高了氣化效率； 加壓氣化有利于提高水煤漿的霧化質(zhì)量。由于低溫甲醇洗裝置是在 62℃ 的低溫條件下操作的，為了防止變換氣中的飽和水份在冷卻過(guò)程中結(jié)冰，在混合氣體進(jìn)入原料氣冷卻器 E1601 之前，向其中噴入 1047 Kg/h 貧甲醇，然后再進(jìn)入 E1601 與本裝置及來(lái)自液氮洗裝置的三種低溫成品物料 氣提尾氣、 CO2產(chǎn)品氣和合成氣進(jìn)行換熱而被冷卻至 ℃ 。 物料衡算 圖 表示逆流操作 的吸收塔內(nèi)氣液流量與組分變化情況。 ℃ 時(shí)，甲醇的比熱為 kJ/（ kmol﹒ K）。而當(dāng)操作線和平衡線都可看作直線時(shí)，可引用《化工原理》下冊(cè)中的推導(dǎo)公式 [6]： 理論塔板數(shù) N= 1lnA ㏑ [( 2111Y mXY mX?? ) 11(1 )AA??] (29) 已知二氧化碳在甲醇中的平衡常數(shù) m=, 則 A= * ? = 由式（ 212）得： N= 1 0 . 8 7 6 1 1l n [ * (1 ) ]l n 3 . 6 0 . 0 0 0 2 3 . 6 3 . 6??= 對(duì)板式塔來(lái)說(shuō)，塔板上的實(shí)際傳質(zhì)情況遠(yuǎn)不如理論塔板完善，存在一個(gè)塔板效率，在此取塔板效率為 30%，則實(shí)際塔板數(shù) Ne=7/30%=21 因塔板數(shù)要為整數(shù)，故實(shí)際塔板數(shù)取 Ne=21 塊 26 塊 故此泡罩塔符合工藝要求。 新疆大學(xué) 20xx 屆本科畢業(yè)論文 18 第三章 吸收塔的設(shè)計(jì) 板式塔與填料塔的比較 板式塔與填料塔的相對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)如下 [6]： （ 1） 塔徑較大時(shí)宜采用板式塔，因?yàn)榘迨剿詥挝凰迕娣e計(jì)的造價(jià)，隨塔徑增大而減少，填料塔的造價(jià)則與其體積成正比。 （ 6） 板式塔便于側(cè)線出料。 g重力加速度， m/s2。 由此可算出 1 * 225313254071A ? =， 所以 NOG= 1 0 . 8 7 6l n [ (1 0 . 4 4 3 ) 0 . 4 4 3 ]1 0 . 4 4 3 0 . 0 0 0 2 ??? =14 m (2)HOG的計(jì)算 [5][7] 關(guān)于 HOG 的計(jì)算其核心是求容積傳質(zhì)系數(shù) 力表示傳質(zhì)總系數(shù)。 uL = = / *4 = m/s 將各值代入式（ 310）求得 0H = m3 液體 / m3 填料； 填料塔內(nèi)構(gòu)件設(shè)計(jì) （ 1）填料層頂部壓板 填料層設(shè)置塔板的必要條件為： 22g mug? 2PPND? 式中： N—填料個(gè)數(shù) mu —最大氣速 , m/s P? —填料堆積密度 , kg/m3 最大氣速既為空塔氣速 226 4 .6 5 4 2( ) ( ) * 3 .8 42 2 9 .8 1g mug? ? ? = 《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》 [5]查表 1026 得： 379?P? kg/m3 N=13400 個(gè) /m3 22379 1 9 .61 3 4 0 0 * 0 .0 3 8P PND? ?? 故22)2( PPmg NDugP ?? ，需要設(shè)置塔板。 （ 3）液體分布器 [5] 選用盤式分布器，盤上開(kāi) 10 mm 的小孔，分布盤的直徑取 4= m。支撐板的開(kāi)孔面積要求接近于填 料的空隙率，必要時(shí)要等于 100％的塔截面。按雙膜理論，氣相傳質(zhì)總系數(shù)與氣相液膜之間有如下關(guān)系： GK = 111kGLHk? (35) 用波磨干夫等所推薦的關(guān)聯(lián)式計(jì)算氣膜傳質(zhì)分系數(shù)： kG = ? ? GDG?????????? 2 / 3G MG G BMGDP?? ????????????? (36) 式中 kG 氣相傳質(zhì)系數(shù)， kmol/(m2﹒ atm﹒ h) pD 填料公稱直徑， m； G混合氣體的質(zhì)量流率， kg/(m2﹒ h)； G? 混合氣體粘度， kg/(m﹒ h)； ? 填料空隙率， m3/m3 G? 混合氣體密度， kg/m3； GD 二氧化碳在混合氣體中的 擴(kuò)散系數(shù)， m2/h。 ? g,? L氣相及液相密度， kg/m3 ? L液相粘度， cp。 （ 8） 填料塔壓力降比較小。并且板式塔直徑大，其效率可提高，填料 塔直徑大則液體分布較難均勻，其效率會(huì)下降。此時(shí)二氧化碳在甲醇中的溶解度為123L/ Kmol/h,二氧化碳濃度為 ，因此解析出二氧化碳的量為 ： ***=12628 Nm3/h； 液態(tài)摩爾流量為 Kmol/h，質(zhì)量流量為 226332 Kg/h，二氧化碳濃度為 ,因此解吸出的二氧化碳的量為 ： ****= Nm3/h。 由《合成氨》 [3]中可查到2coq= kJ/mol