【正文】 十等份成10個(gè)小區(qū)間，可求得各分點(diǎn)處的壓強(qiáng)。泛點(diǎn)氣速uF可由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖或BainHougen關(guān)聯(lián)式求取，現(xiàn)按BainHougen關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)率關(guān)聯(lián)式求解uF。理想氣體的定壓比熱容： CPV=ai+biT+ciT2+DdiT3。其他組分本身溶解度就很小，經(jīng)解吸后的殘值完全可被忽略。lgXco2=lgPco2+（1）式中：Xco2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，kgf/cm2 T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+（2） 式中： Xco2 CO2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+(3)式中：Xco2—摩爾百分?jǐn)?shù)，無(wú)因次Pco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K 用關(guān)聯(lián)式（1）計(jì)算出塔溶液中CO2的濃度有 lgXco2=+Xco2= /kmolPC=（）= Nm3CO2/ m3PC式中：—PC的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；1187—出塔溶液的密度（近似取純PC的密度，kg/m3）。第2章 物、熱量恒算設(shè)計(jì)條件：（1） 每噸氨耗變換氣近似取4278m(STP)，簡(jiǎn)記為4278Nm3/變換氣t/氨（下同）。而且，復(fù)合溶劑可以優(yōu)化配方用最低的費(fèi)用達(dá)到所須的分離要求（）。具體辦法是設(shè)稅全截面均勻分布的氣體和液體分布器，部分或全部采用規(guī)整填料；二是再生塔的改造。 液體流程（1） 碳酸丙烯酯脫碳流程簡(jiǎn)述貧碳酸丙烯酯溶液從二氧化碳吸收塔塔頂噴淋下來(lái)，由塔底排出稱為富液。氣體自水洗塔塔頂出來(lái)進(jìn)入分離器，自分離器出來(lái)的氣體進(jìn)入二氧化碳吸收塔底部，與塔頂噴淋下來(lái)的碳酸丙烯酯溶液逆流接觸，將二氧化碳脫至工藝指標(biāo)內(nèi)。因此，很快得到了推廣，并擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，技術(shù)上也趨于成熟。 碳酸丙烯酯（PC）法法脫碳工藝基本原理 PC法脫碳技術(shù)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀PC為環(huán)狀有機(jī)碳酸酯類化合物，分子CH3CHOCO2CH2,該法在國(guó)外稱Fluor法 。 低溫甲醇洗法低溫甲醇洗工藝(Rectisol Process)系由德國(guó)林德公司(Linde)和魯奇公司(Lurgi)開(kāi)發(fā),是利用甲醇溶劑對(duì)各種氣體溶解度的顯著差別,可同時(shí)或分段脫除H2S、CO2和各種有機(jī)硫等雜質(zhì),具有氣體凈化度高(, CO21010620106)、選擇性好、溶液吸收能力強(qiáng)、操作費(fèi)用低等特點(diǎn),是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的氣體凈化工藝。 變壓吸附法變壓吸附氣體分離凈化技術(shù)，簡(jiǎn)稱PSA(Pressure Swing Adsorption)。NHD氣體凈化技術(shù)改造系脫除酸性氣體的物理吸收新工藝,適合于合成氣、天然氣、城市煤氣等的脫硫脫碳。并且浪費(fèi)溶劑，能耗大，特別蒸汽用得多，有效氣體損失也大，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。由美國(guó)聯(lián)碳公司開(kāi)發(fā)的低熱耗苯菲爾法，用二乙醇胺(DEA)作活化劑，V2O5作為腐蝕防護(hù)劑?；钚訫DEA工藝開(kāi)發(fā)于20世紀(jì)60年代末，第一套活化MDEA脫碳工藝裝置是1971年在德國(guó)BAFS公司氨三廠投入使用在此后的幾年里，另有8套裝置采用了活化MDEA，這些裝置的成功使用，使得aMDEA工藝自1982年后備受歡迎。 MEA法MEA法是一種比較老的脫碳方法。脫碳系統(tǒng)的能力將影響合成氨裝置和尿素裝置的能力。 脫碳方法概述由變換工序來(lái)的低變氣進(jìn)脫碳系統(tǒng)的吸收塔，經(jīng)物理吸收或者化學(xué)吸收法吸收二氧化碳。在此過(guò)程中吸收塔壓降還應(yīng)維持在合理范圍內(nèi)以降低合成氣壓縮機(jī)的功耗。就世界范圍來(lái)說(shuō)，氨是最基本的化工產(chǎn)品之一，其主要用于制造硝酸和化學(xué)肥料等。節(jié)能和降耗。我國(guó)的合成氨原料主要集中在重油，天然氣和煤，到目前為，中國(guó)化肥產(chǎn)量己居世界第一位。50年代以前，最大能力為200噸/日，60年代初為400噸/日，美國(guó)于1963年和1966年分別出現(xiàn)第一個(gè)600噸/日和1000噸/日的單系列合成氨裝置，在6070年代出現(xiàn)15003000噸/日規(guī)模的合成氨。合成氨廠無(wú)論使用何種原料制成原料氣，經(jīng)變換后，都含有大量的二氧化碳。除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫(xiě)過(guò)的科研成果。論文作者簽名： 日 期： 2014年5月28日 關(guān)于畢業(yè)論文使用授權(quán)的聲明本人在指導(dǎo)老師指導(dǎo)下所完成的論文及相關(guān)的資料（包括圖紙、試驗(yàn)記錄、原始數(shù)據(jù)、實(shí)物照片、圖片、錄音帶、設(shè)計(jì)手稿等），知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬呂梁學(xué)院。本文權(quán)衡眾多合成氨脫碳方法之利弊，最終選擇碳酸丙烯酯脫碳法。 我國(guó)合成氨工業(yè)發(fā)展概況我國(guó)是一個(gè)人口大國(guó)，農(nóng)業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用，而農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開(kāi)化肥。與國(guó)外比較，我國(guó)氮肥行業(yè)主要存在一些比較嚴(yán)重的問(wèn)題，集中表現(xiàn)為裝置規(guī)模小，因而有效生產(chǎn)能力不足，致使行業(yè)整體竟?fàn)幠芰Σ?。與其他產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。在合成氨生產(chǎn)過(guò)程中，脫除CO2是一個(gè)比較重要的工序之一，其能耗約占氨廠總能耗的10%左右。但是不論用什么原料及方法造氣，經(jīng)變換后的合成氣中都含有大量的CO2，原料中烴的分子量越大，合成氣中CO2就越多。脫碳塔出來(lái)的富液經(jīng)換熱器后，減壓送至二氧化碳再生塔，用蒸汽加熱再沸器，再脫去二氧化碳。 化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法即利用CO2是酸性氣體的特點(diǎn)，采用含有化學(xué)活性物質(zhì)的溶液對(duì)合成氣進(jìn)行洗滌，CO2與之反應(yīng)生成介穩(wěn)化合物或者加合物，然后在減壓條件下通過(guò)加熱使生成物分解并釋放CO2，解吸后的溶液循環(huán)使用。但它本身存在兩個(gè)缺點(diǎn)：(1) CO2能與吸收反應(yīng)生成的碳酸化合物發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)生成酸式碳酸鹽，該鹽較穩(wěn)定，不易再生；(2) CO2能與MEA發(fā)生副反應(yīng)，生成腐蝕性較強(qiáng)的氨基甲酸醋，容易形成污垢。 低熱耗苯菲爾法相對(duì)上述脫除CO2的吸收劑溶液，碳酸鉀溶液更價(jià)廉易得，并具有低腐蝕，操作穩(wěn)定，吸收CO2能力較強(qiáng)等特性。國(guó)內(nèi)在20世紀(jì)70年代引進(jìn)的13套大型化肥裝置中，有10套采用苯菲爾脫碳工藝。這就使得工藝投資省、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單。其原理是利用在同樣壓力、溫度下，二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在碳酸丙烯酯中的溶解度比氫、氮?dú)庠谔妓岜ブ械娜芙舛却蟮枚鄟?lái)脫除二氧化碳和硫化氫而且二氧化碳在碳酸丙烯酯中溶解度是隨壓力升高和溫度的降低而增加的，CO2等酸性氣體在碳丙溶劑中溶解量一般可用亨利定律來(lái)表達(dá)，因而在較高的壓力下，碳酸丙烯酯吸收了變換氣中的二氧化碳等酸性氣體，在較低的壓力下二氧化碳能從碳酸丙烯酯溶液中解吸出來(lái)，使碳酸丙烯酯溶液再生，重新恢復(fù)吸收二氧化碳等酸性氣體的能力?？捎么朔ǜ脑煨⌒桶睆S，將低能耗，在大型氨廠使用顯得困難[9]。但該法投資很大，我國(guó)鎮(zhèn)海煉化廠大化肥等四家以重油和煤為原料的合成氨裝置使用了低溫甲醇法脫除CO2。大部分用于氨廠變換氣脫碳。因此，代替水洗法脫除變換氣中CO2不但滿足銅洗要求，而且回收CO2的濃度和回收率也能滿足尿素、聯(lián)堿生產(chǎn)的要求。在使用日的上，有替代加壓水洗型、聯(lián)堿型、配尿素型、聯(lián)醇型、生產(chǎn)液氨型以及制氫等各類型；在凈化效率上，有的對(duì)CO2進(jìn)行粗脫，而大部分廠家，則進(jìn)行精脫；對(duì)脫碳?jí)毫Γ?、。由塔底出?lái)經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入閃蒸氣洗滌塔的上部自上而下，由底部出來(lái)經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段自上而下，由底部出來(lái)經(jīng)一U型液封管進(jìn)入常解氣洗滌段繼續(xù)循環(huán)。具體辦法是將常解段改為篩板或填料塔型，并增設(shè)類似塔型的真空解析段。CO2在溶劑中的溶解度可用下式表示：lgx*=lgp+B/T+C+lgζ 式中：x*——CO2在含水溶劑中的飽和溶解度，摩爾分?jǐn)?shù)；p——?dú)庀郈O2分壓，105Pa；B、C——常數(shù)，B=，C=；ζ——溶劑含水量的修正系數(shù)，當(dāng)含水量為2%時(shí)，ζ=，lgζ=；T———吸收溫度，K。計(jì)算前的準(zhǔn)備依照：年工作日以330d，每天以24h連續(xù)運(yùn)行計(jì)，有33024=7920h，此處按8000h算。 PC的黏度logμ=+（） T為熱力學(xué)溫度，K。=458kg/h溶解氣量：27990507=27483kg/h溶解氣的平均摩爾質(zhì)量：=44+28+2+28= kg/kmol溶解氣的質(zhì)量流量：61073247。文獻(xiàn)查的PC的定壓比熱容：CpL=+(t10) ；據(jù)此算得：CpL1=； CpL2=； CO2的熔解熱查得H CO2=14654kg/kmol CO2（實(shí)驗(yàn)測(cè)定值）CO2在PC中的溶解量為：3757=58820Nm3/h =2626kmol/h故QS=146562626=38479567kJ/h 出塔溶液的溫度根據(jù)全塔熱量衡算有：帶出的熱量（QV1+QL2）+溶解的熱量（QS）=帶出的熱量（QV2+QVL1+QV夾）溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率式中：L1=4459560+1476+117552=4578590 Kg/h熱量平衡：8978070+190843120+38479567=5899970+6571850TL1QV夾=55768kJ/hQL1=8978070+190843120+38479567589997055768得出：℃第3章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 確定吸收塔塔徑及相關(guān)參數(shù) 求取泛點(diǎn)氣速和操作氣速已知量：入塔氣： V1=96255Nm3/h=106696kg/h，ρG1=， M1=，30℃ 出塔氣：V2=68265 Nm3/h=75670 kg/h，ρG2= kg/m3，2=，30℃ 出塔液： L1=4459560+117552+1476=4578590kg/h，ρL1=1187kg/m3 ，Pt1= 入塔液： L2=4459560+1476=4461040kg/h，ρL2=1192 kg/m3 ，30℃，Pt2=黏度：由公式logμ=+（）得：μL1=此時(shí)每個(gè)塔的塔徑?！妫? tn1+（xnxn1）。 CO2在各組分中的擴(kuò)散系數(shù)項(xiàng)目CO2COH2N2摩爾質(zhì)量4428228擴(kuò)散體積塔頂106106106塔底106106106平均106106106平均為平均溫度30℃。h）=， 得：=得根據(jù)有： 有效傳質(zhì)比表面積按《化工原理》下冊(cè)式10－44的恩田等人提出的關(guān)聯(lián)式計(jì)算，公式如下： = = 氣相總傳質(zhì)單元高度 =塔底：塔頂：全塔： HOG==填料層的有效傳質(zhì)高度：H= NOG HOG==，設(shè)計(jì)取填料層高度為16m 。于是得吸收塔的總壓力降為： 液體初始分布器液體分布裝置的種類多樣，有噴頭式、盤(pán)式、管式、槽式及槽盤(pán)式等。按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。根據(jù)出塔液管徑為400mm，選取擋板寬度A=800mm，支架高度B=400mm，寬度t=4mm，重M1=。柵板條寬度S一般取10mm，高度取4mm。本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出。由公式得則氣體進(jìn)塔口壓力將為：入塔口壓力降為：氣體通過(guò)填料層的壓力降采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算橫坐標(biāo)為：查表得：縱坐標(biāo)為：查圖得，填料層壓降為：其它塔內(nèi)件的壓力降比較小，在此可以忽略。 填料支撐裝置填料支撐裝置對(duì)于保證填料塔的操作性能具有重大作用。本設(shè)計(jì)由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動(dòng)的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時(shí)，本裝置由于直徑較小，可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置。 參考文獻(xiàn)[1][J]科教文匯,2008(上旬刊):279.[2][J].瀘天化科技,2000,2:100104.[3]王之德,值得推廣的節(jié)能型MDEA脫碳新技術(shù)[J].四川化工,1995,2,51.[4][J].小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù),2005,26(6):3132.[5]吳永由,覃富智. 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