5萬(wàn)m3h合成氨原料氣脫碳工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文(編輯修改稿)
2024-07-25 08:23 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 壓（MPa）溶解度（m3/m3PC）溶解量（m3/m3PC）溶解氣組成的體積百分?jǐn)?shù)（%）%，其他氣體在PC中的溶解度很小，可將多組分的吸收簡(jiǎn)化為單組分的吸收。查文獻(xiàn)[16]知當(dāng)汽液達(dá)到平衡時(shí)：進(jìn)塔氣相摩爾比： Y1===出塔氣相摩爾比： Y2=Y1(1)=()=進(jìn)塔惰性氣體流量： =對(duì)于純?nèi)軇┪誜2=0由 VB(Y1Y2)=L(X1X2)得: X1== PC對(duì)CO2的實(shí)際溶解能力為：－＝ Nm3/m3PC 溶劑夾帶量 Nm3/m3PC計(jì)，各組分被夾帶的量如下 溶液帶出的氣量 出脫碳塔凈化氣量V1—進(jìn)塔總氣量 V2—出塔總氣量 V3—溶液帶出的總氣量 yyy3分別表示CO2相應(yīng)的體積分率查文獻(xiàn)[16]知對(duì)CO2作物料衡算有： V1=V2+V3 V1y1= V2y2+ V3y3聯(lián)立得： 計(jì)算PC循環(huán)量，有： 帶出氣體的質(zhì)量流量夾帶氣量：夾帶氣的平均摩爾質(zhì)量： =44+28+2+28+16 =夾帶氣的質(zhì)量流量：溶解氣量：溶解氣的平均摩爾質(zhì)量： =44+28+2+28+16 = kg/kmol溶解氣的質(zhì)量流量：帶出氣體的總質(zhì)量流量：+= 驗(yàn)算凈化氣中CO2含量，凈化氣中CO2的含量:，則塔頂壓強(qiáng)為,此時(shí)，CO2的分壓為： 。查文獻(xiàn)[13]知：與此分壓呈平衡的CO2液相濃度為： 式中：—吸收液在塔頂34℃時(shí)的密度（近取純PC液體的密度）。計(jì)算結(jié)果表明，%，,本設(shè)計(jì)取值在其所需求的范圍之內(nèi)，故選值滿足要求。 出塔氣體的組成出塔氣體的體積流量應(yīng)為入塔氣體的體積流量與PC帶走氣體的體積流量之差： CO2：50000=℅CO：50000=℅H2：50000=℅N2：50000=℅CH4：50000=℅ ％出塔氣的平均摩爾質(zhì)量： 2＝44＋28＋2＋28＋16 ＝出塔氣的質(zhì)量流量：LV2=247。= 熱量衡算 在物料衡算中假設(shè)出塔液相的溫度為37℃,出塔氣相的溫度為34℃，現(xiàn)通過(guò)熱量衡算對(duì)假設(shè)的溫度進(jìn)行校核。 混合氣體的定壓比熱容CPV 真實(shí)氣體的定壓比熱容難以查到，氣體的壓力并不很高，所以借助理想氣體的定壓比熱容公式近似計(jì)算，查文獻(xiàn)[13]知計(jì)算公式為：CPi=ai+biT+ciT2+diT3,其溫度系數(shù)如下表：CP的單位為（kcal/kmol﹒℃）/(KJ/ kmol﹒℃) 各氣體組分定壓比熱容公式中的溫度系數(shù)組分溫度系數(shù)定壓比熱容abcdCP1(37℃)CP2(34℃)CO2103105109CO103105109H2103105109N2103105109CH4103105109CPV1==++++ =﹒KCPV2==++++ =﹒K 液體的比熱容CPL Nm3/hPC。查文獻(xiàn)[13]知溶解氣體占溶液的質(zhì)量分率： =式中：—34℃純PC的密度由計(jì)算知其量很少，因此可用純PC的密度代替溶液的密度。查文獻(xiàn)[13]知：純PC的定壓比熱容與溫度的關(guān)系式：CPL=+（t10）算得： 34℃時(shí)：CPL1= kJ/kg﹒℃37℃時(shí)：CPL2=﹒℃ CO2的溶解熱QS查文獻(xiàn)[13]知：=14654kg/kmol =CO2在PC中的溶解量為：=故QS=14654=。 出塔溶液的溫度TL1全塔物料衡算帶入的熱量（Qv1+ Q2）+溶解熱量（QS）=帶出的熱量（Qv2+ QL1+ QV夾）原料氣帶入量Qv1=V1CPV1(TV1T0)=50000247。=溶劑帶入量溶劑中CO2殘余量：= QL2=L2CPL2(TL2T0)=(+)34 = kJ/h溶解熱：QS=凈化氣帶出熱：Qv2=V2CPV2(TV2T0)=247。 =富液帶出熱：QL1= L1CPL1(TL1T0) L1=++= kg/h所以，QL1= TL1= kJ/h夾帶熱：QV夾=(TL1T0)=熱量平衡： Qv1+ Qv2 +QS=Qv2+ QL1+ QV夾 得：tL1=℃ 所以，QV夾=QL1==求得溫度與假設(shè)相近，可以接受。 最終衡算結(jié)果輸入項(xiàng)：入塔氣及其組成（34℃）V1=50000Nm3/h=50000/=Qv1= kJ/h = 入塔氣的氣量與體積分?jǐn)?shù)CO2COH2N2CH4Nm3/h1375050000%%%%%100%入塔液及其組成（34℃）L2=+=QL2=CO2的溶解熱VCO2=14654Nm3/h=QS=Gi=V1+L2=Qi= Qv1+QL2+QS=輸出項(xiàng)：出塔氣及其組成（34℃）V2=Qv2== 出塔氣的氣量與體積分?jǐn)?shù)CO2COH2N2CH4Nm3/h％％％％％100%出塔液及溶解氣組成（37℃） L1=QL1== 出塔液中氣體氣量與體積分?jǐn)?shù)CO2COH2N2CH4Nm3/h%%%%%100%出塔液夾帶氣組成（37℃）V夾=248,312Nm3/h=214,100kg/hQV夾== 出塔液夾帶氣的氣量與體積分?jǐn)?shù)CO2COH2N2CH4Nm3/h％％％％％100%G0=V2+L1= kg/h Q0=QV2+QL1+QV夾= 小結(jié)①通過(guò)對(duì)脫碳填料塔的物熱衡算知，碳酸丙烯酯脫碳為高濃度、多組分、非等溫的物理吸收過(guò)程，PC除了要吸收CO2外，對(duì)其他氣體都有不同程度的溶解吸收作用，因CO、HNCH4等氣體在PC中的溶解度比CO2小得多（其總量不超過(guò)5%）故可以將多組分吸收的問(wèn)題簡(jiǎn)化為單組分吸收的計(jì)算，所致誤差工程上可以接受。②CO2在PC中的溶解熱不能被忽略，因此，在吸收塔內(nèi)存在一個(gè)溫度分布，在塔的各個(gè)截面上，其相平衡常數(shù)各不相同，塔內(nèi)的溫度分布可通過(guò)物熱衡算算出。③在衡算過(guò)程中，雖然有些簡(jiǎn)化假設(shè)，但衡算結(jié)果與生產(chǎn)實(shí)際基本相符，所以可作為吸收塔設(shè)計(jì)的計(jì)算依據(jù)。第4章 主設(shè)備計(jì)算工業(yè)上使用填料塔較普遍，本工藝計(jì)算方法按填料塔計(jì)算。經(jīng)比較，選DG25mm聚丙烯階梯環(huán)（米字筋），查文獻(xiàn)[16]知：A==172m1, 比表面積at=223m2/m3。已知條件：進(jìn)塔變換氣量50000Nm3/h；；。塔設(shè)備，是石油、化工、輕工生產(chǎn)中廣泛使用的重要生產(chǎn)設(shè)備。在石油、化工、輕工等生產(chǎn)過(guò)程中，塔設(shè)備主要用于氣、液兩相直接接觸進(jìn)行傳質(zhì)傳熱的過(guò)程。碳酸丙烯酯脫除二氧化碳工藝設(shè)計(jì)采用填料塔吸收效果較好，本次填料塔的工藝設(shè)計(jì)主要包括脫碳塔泛點(diǎn)速度計(jì)算，脫碳塔塔徑計(jì)算，填料層高度計(jì)算，塔附屬高度計(jì)算及填料層壓降計(jì)算等。 物性數(shù)據(jù) 查文獻(xiàn)[15]混合氣體的密度： 式中—混合氣體的密度，kg/m3T0—標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下溫度，T—混合氣體溫度，KP—混合氣體壓力，atmZn—壓縮系數(shù)，Zn =1Mi—混合氣體中i氣體分子量，kg/molYi —i氣體在混合氣體中的，mol%==查文獻(xiàn)[15]混合氣體的粘度： —i氣體粘度，cp—i氣體在0℃，常壓時(shí)的粘度，cpm—關(guān)聯(lián)式指數(shù) 0℃時(shí)常壓氣體的粘度氣體CO2COH2N2CH4(mpa﹒s)102102102102 關(guān)聯(lián)式指數(shù)m氣體CO2COH2N2CH4m值計(jì)算得：=102mPa﹒s =102mPa﹒s =102mPa﹒s =102mPa﹒s =102mPa﹒s將以上數(shù)據(jù)代入下面公式可得所以 ==102 mPa﹒s= 二氧化碳的擴(kuò)散系數(shù)：先由雙元擴(kuò)散系數(shù)關(guān)聯(lián)式求出CO2氣體在i氣體中的擴(kuò)散系數(shù)，然后再求CO2在混合氣體中的擴(kuò)散系數(shù) 查文獻(xiàn)[16] 知公式： 式中：、—CO2氣體、i氣體的分子擴(kuò)散體積 氣體分子擴(kuò)散體積氣體CO2COH
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