【正文】 查表選用 219 14mm mm? ? 鋼管，出塔液管徑選 219 9mm mm? ? 鋼管。 進塔氣的的平均摩爾質(zhì)量為： 14 k m o lkgM / ??????????? 進塔氣的摩爾流量： hk m o lqn / 3 5 10247 ??? ?? hmG / 0 3 1 3 5 3 31 ??? 進塔氣中 2CO 的流量： hmG co / 32 ??? 惰性氣體的流量： hmG B / 4 2 5 0 6 0 3 1 8 3??? 則原料氣中各組分的物質(zhì)的量為： hk m o lq con /, ??? hk m o lq con /, ??? hk m o lq Hn /2, ??? hk m o lq Nn / 3 5 2, ??? hk m o lq cHn / 3 5 30 1 4, ??? 其中惰性氣體的物質(zhì)的量為： hk m o lqGq connVn /, ????? 進塔氣中 2CO 的摩爾比為： 111 ????? yyY 出塔氣中 2CO 的摩爾比為： 222 ????? yyY 進塔溶液中 2CO 的摩爾比為： 22 2 0 . 0 0 1 0 . 0 0 11 1 0 . 0 0 1xX x? ? ??? 塔操作壓力下 2CO 的分壓為： M PaPyP coco 22 ???? 以煤為原料的變換氣中 2CO 在 25℃ ， 下在碳酸丙烯的溶解度為 3m （標(biāo)）3/m 。然而帶來的缺點是不利于解吸過程，低溫管道設(shè)備多，冷量損失就大 本次設(shè)計脫碳系統(tǒng)的半貧液冷卻采用第一種裝置，貧液是由熱再生塔來，經(jīng)溶液換熱后再用氨冷卻，屬于第一種裝置。 脫碳塔氣液比的確定 在其它工藝條件不變時二氧化碳凈化度隨著氣液比的增大而降低。因此，我們選用了操作彈性較大的填料塔。反之，對已經(jīng)溶解了大量二氧化碳的 NHD 溶劑，在溫度及 iH 不變的情況下，降低氣相總壓，氣體 i 從溶液中釋放出來，形成閃蒸過程。作為一種典型的物理吸收過程， NHD 技術(shù)適合于硫化物和二氧化碳含量高的煤制氣凈化，因此在 化肥工業(yè)、煤碳一化學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的前景，適合我國國情。 該法的不足之處是低溫操作 (不小于 60℃ )，因此需要補充（ 40℃ ）以下的低溫冷量較大，此部分冷量折能耗較大，且甲醇溶劑蒸汽壓高，揮發(fā)損失較大，因此，尤其是在甲醇再生蒸餾過程中蒸汽消耗較大。碳丙 (PC)，用于脫硫尚缺少大廠實踐經(jīng)驗，用于脫 CO2 始于六十年代美國弗絡(luò)系 (Fcour)公司，但在國內(nèi)不少氨廠中使用經(jīng)驗表明，其凈化度差，溶劑揮發(fā)損失較大，國內(nèi)不少氨廠已轉(zhuǎn)向其他凈化方法，新建廠已很少采用。 對粗原料氣進行凈化處理，除去氫氣和氮氣以外的雜質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫、脫碳過程以及氣體精制過程。 合成氨脫碳過程中， NHD 是種優(yōu)良的物理吸收溶劑。 the heat of liquidrich flow from tower bottom is temperature of solution rises 5℃ 。在計算的過程中，首先根據(jù)所給的物料組成和工藝條件進行物料恒算和熱量恒算，再進行塔設(shè)備的計算、校核及 輔助設(shè)備的計算或選型。 為了生產(chǎn)氨，一般均以各種燃料為原料。 氨是重要的無機化工產(chǎn)品之一，在國民經(jīng)濟中占有重要地位。在催化劑存在下，它可以被氫還原成甲烷、甲醇、甲醛、甲酸；它與 H2 一起代替甲醇參與芳烴的烷基化，得到包括加氫和甲基轉(zhuǎn)移的產(chǎn)物；它與不飽和烴反應(yīng)生成內(nèi)酯、酸或酯類。 ③ 物理 —化學(xué)吸收法 以乙醇胺和二氧化四氫噻 吩 (又稱環(huán)丁砜 )的混合溶液作吸收劑，稱環(huán)丁砜法。 NHD 工藝技術(shù)是國內(nèi)南京化工研究院開發(fā)，化工部第一設(shè)計院已在魯南化肥廠 Ⅱ 期工程凈化系統(tǒng)成功的設(shè)計了一套年產(chǎn) 8～ 10 萬噸氨裝置，現(xiàn)已投產(chǎn)三年多，運行十分穩(wěn)定。 對于合成氨原料氣的脫碳及再生，我想用物理吸收法，這樣在吸收二氧化碳后，只需經(jīng)過閃蒸和氣提，就可以實現(xiàn)二氧化碳的再回收，所用的吸收劑是 NHD,氣提吹掃的惰 性氣體選用氮氣 [15]。 經(jīng)閃蒸、氣提等手段再生的溶液充作半貧液進入脫碳塔中部，用以吸收進口氣體中大部分 CO2。在這里脫碳塔的操作溫度選 27℃ 。用冷凝器冷卻貧液的有美國奧馬哈氨廠，西德的一些工廠以及TVA 的有關(guān)報價材料。自閃蒸槽底部出來的溶劑，經(jīng)富液泵提壓后送至氣提塔頂部。1 ????? ? 泛點率為 % ??Fuu 經(jīng)校核 D=。 ③ 塔設(shè)備的各種 載荷計算 塔體的質(zhì)量載荷 ： 塔體和裙座的質(zhì)量 ： 查 文獻 [17]可知，對于 的塔徑，壁厚 10mm， 1m高的筒節(jié)鋼板的質(zhì)量為 1080kg；經(jīng)塔估算可得塔高為 ，故塔體和裙座的質(zhì)量為 1 10 80 26 .9 4 29 09 5. 2m k g? ? ? 內(nèi)件的質(zhì)量 ： 查 文獻 [15]可知，塔內(nèi)件的質(zhì)量為 270 /kg m ，塔體截面積 2 2 23 .1 4 0 .8 2 .0S R m?? ? ? ? 則內(nèi)件的質(zhì)量 2 70 2. 0 3 42 0m k g? ? ? ? 平臺扶梯的質(zhì)量 ： 查 文獻 [20]可知，平臺的質(zhì)量為 2150 /kg m ，按 算平臺的質(zhì)量 3 15 0 2. 5 4 15 00m k g? ? ? ? 查 文獻 [18]可知，扶梯的質(zhì)量為 40 /kg m ，則扶梯的質(zhì)量 4 40 kg? ? ? 填料的質(zhì)量 ： 查 文獻 [21]可知，聚丙烯階梯環(huán)的堆積密度為 /kg m? ? ， 24 填料的體積 2 2 33 . 1 4 0 . 8 1 3 . 4 7 2 7 . 1V R Z m?? ? ? ? 則填料的質(zhì)量 5 54 .8 27 .1 14 83 .4m k g??? 操作過程的溶液質(zhì)量 6 156000m kg? 其它構(gòu)件的質(zhì)量按 5000kg 算 ?設(shè)備操作時的總質(zhì)量 1 2 3 4 5 6 7m m m m m m m m? ? ? ? ? ? ? 2 9 0 9 5 . 2 4 2 0 1 5 0 0 6 8 9 . 6 1 4 8 3 . 4 1 5 6 0 0 0 5 0 0 0? ? ? ? ? ? ? ? ④ 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩的校核 風(fēng)載荷 : 風(fēng)載荷的計算公式： 61 1 2 0 10i i eiP K K q f L D ??? 由于塔高超過 10m,故需分兩段計算 ,第一段取底下 1 10Lm? 段。 取 ? ?3m i n( ) 0 . 0 8 /WL m m h?? 最小噴淋密度 : ? ?32m i n m i n( ) 0 . 0 8 1 1 4 . 2 9 . 1 4 /WtU L a m m h? ? ? ? ? 操作噴淋密度 : ? ?hmmDqU L Lm 23252, / 4 ??? ??? ?? U minU 符合生產(chǎn)要求。 12 1— 換熱器 13— 氣液分離器 7— 風(fēng)機 4— 吸收塔 11— 溶液泵 14— 氣體緩沖罐 9— 氣提塔 10— 離心泵 12— 閃蒸槽 圖 脫碳工藝流程圖 變換氣加壓至 后先經(jīng)過分離器分離夾帶霧沫后，進入板翅式綜合氣體換熱器，與凈化氣、高壓閃蒸氣、低壓閃蒸氣換熱降溫，經(jīng)進塔分離器分離，進入脫碳塔，氣體由下向上與從塔頂噴淋下來的溶液逆流接觸，混合氣體的二氧化碳被溶劑吸收，脫除到 %以下，凈化氣經(jīng)霧沫分離器分離 掉夾帶的少量霧沫后，進入翅式氣體換熱器回收冷量，經(jīng)裝有 EAC2 的精脫硫罐脫除掉殘余總硫，加壓送聯(lián)醇系統(tǒng)。 根據(jù)國外同類型運轉(zhuǎn)工廠的經(jīng)驗，冷凝器的位置有兩種，一種冷卻貧液，一種是冷卻富液。更由于溶劑蒸汽壓隨溫度降低而降低，可使系統(tǒng)的溶劑損耗減少，但低溫下的溶劑粘度大，傳質(zhì)慢，增加了填料層高度和冷量損失。 由于 NHD 溶劑吸收 CO2 是個液膜控制過程，因此在傳質(zhì)設(shè)備的選擇和設(shè)計上，應(yīng)采取提高液相湍動、氣液逆流接觸、減薄液膜厚度及增加相際接觸面積等措施，以提高傳質(zhì)速率 [16][17]。灑落底下是可被生物降解，對人及生物環(huán)境無毒害，因此 NHD 氣體凈化技術(shù)為清潔生產(chǎn)工藝。 NHD 溶劑物化性能穩(wěn)定，蒸氣壓低，揮發(fā)損失小，無氣味、無毒、不腐蝕、不分 5 解。 此外，還有氨水吸收法。超臨界液態(tài) CO2 因其特殊的性質(zhì)，還可用于貴重機械零件的清洗劑和超臨 3 界萃取劑。氨氣易溶于水，溶解時放出大量的熱。 the column pressure dropping is . Key words: absorption； flash； stripping； III 主要符號說明 序號 符號 意義 單位 01 iG 氣體體積流量 3m/h 02 iL 液體體積流量 3m/h 03 S 2CO 在 NHD 中的溶解度 m3(標(biāo) )/m3 04 L? NHD 的密度 3kg/m 05 giQ 氣體的熱量 kJ/h 06 LiQ 液體的熱量 kJ/h 07 SQ 氣體的溶解熱 kJ/h 08 giT 氣體溫度 K 09 LiT 液體溫度 K 10 2COq 2CO 在 NHD 中的溶解度熱 kJ/kmol 11 XQ 氣體的焓值 kJ/h 12 m,Vq 氣體的質(zhì)量流量 kg/h 13 0P 氣體壓力 MPa 14 Fu 空塔氣速 kJ/h 15 m 相平衡常數(shù) 1 16 iD 塔徑 m 17 Z 填料高度 m 18 iP 風(fēng)載荷 2N/m 19 WM 風(fēng)彎矩 Nm? 20 F 地震載荷 N 21 I 慣性距 4mm 1 引 言 氨是一種重要的化工原料，特別是生產(chǎn)化肥的原料，它是由氫和氮合成。本次設(shè)計選用的脫碳劑是聚乙二醇二甲醚（ NHD），屬于物理吸收法。/h, the recovery rate of carbon dioxide is 94%, the heat brought out from solution is 179。它沸點高，冰點低，蒸汽壓低，對 CO 氣體具有很強 的選擇吸收性，能適合于煤油為原料，算起分壓較高的合成氣等氣體凈化，脫碳時許消耗少量冷量，屬地能耗的凈化方法。許多國家都在研究把 CO2 作為 “潛在碳資源 ”加以綜合利用。此法設(shè)備簡單，但脫除二氧化碳凈化度差，出口二氧化碳一般在 2％ (體積 )以下，動力消耗也高。低溫甲醇洗法是在低溫條件下操作，設(shè)備及配管、儀表、閥門材質(zhì)要求高，不但造價高，而且國內(nèi)不易解決，需要引進的范圍大 [12]。脫除原料氣中二氧化碳的方法，分為 3 類。 在二氧化碳?xì)怏w與 NHD 溶劑之間進行傳質(zhì)過程的同時，氫氣、氮氣、甲烷、一氧化碳等氣體與 NHD 溶劑吸收和解吸，但與二氧化碳?xì)怏w的溶解度相比，這些氣體在 NHD 溶劑中的溶解度要小得多 (見表 ) 表 各種氣體在 NHD 溶劑中的溶解度 組分 H2 CO CH4 CO2 COS H2S CH3SH CS2 相對溶解度 100 233 893 2270 2400 由于硫化氫和有機硫在前面的脫硫工段已經(jīng)脫除了大部分，剩下的含量很少，故可以可作 NHD 只吸收二氧化碳，其它氣體則為惰性氣體。同樣，解吸過程也采用填料塔。從該表中看到，在吸收再生條件均相近的情況下，吸收塔氣液比越小，凈化 度越高， (吸收壓力均在 ～ ，吸收溫度均在 26～ 34℃ ，氣提空氣 /溶劑在 ～)。但在高溫和有二氧化碳和水蒸汽存在的情況下，對設(shè)備有一定的腐蝕作用。 吸收塔的工藝設(shè)計 塔徑及氣速的計算 塔內(nèi)氣體的密度： 31 / 0 03 1 3 8 4 0 0 mkgRTMPV ?????? 將進塔氣換成操作壓力下的體積流量，中壓以下由 PV nRT? 可知 1221PVPV? , 則 hmPGPG / 1 9 41 4 0 0 0 3 1 83 2 0 1 31 1039。 ⑤ 液體分布器 選用盤式分布器，盤上開有 0 8d mm? 的小孔和直徑小于 15mm的溢流管，發(fā)布盤直徑為塔直徑的 ，則 mDD c ???? 盤中的液面高度為塔徑的 1/6，則 mDHC ???? 開孔數(shù) : 1221 8 4 . 2 15112360 . 7 8 5 2 0 . 7 8 5 0 . 0 0 8 2 9 . 8 1 0 . 3oCLn d g H? ? ?? ? ? ?個 ⑥ 噴 射器的設(shè)計 噴嘴的個數(shù) 22 1iLn L? ，式中 iL 為每個噴射器的溶液量，這里取 3110 /mh，則