【導(dǎo)讀】畢業(yè)論文中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點(diǎn)等，均已明確注明出處。對(duì)本文的研究成果做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本聲明的法律責(zé)任由本人承擔(dān)。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，知識(shí)產(chǎn)權(quán)歸屬呂梁學(xué)院。本人完全了解呂梁學(xué)院有關(guān)保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學(xué)校保存或向國(guó)家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的紙質(zhì)版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權(quán)呂梁學(xué)院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用任何復(fù)制手段保存和匯編本畢業(yè)論文。本人離校后使用畢業(yè)論文或與該論文直接相關(guān)的學(xué)術(shù)論文或成果時(shí)，第一署名單位仍然為呂梁學(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。

　　

【正文】 用塑料絲編結(jié)而成的絲網(wǎng)除沫器除液沫裝置。 裙座的設(shè)計(jì)計(jì)算與選取裙座的組成包括裙座筒體、基礎(chǔ)環(huán)、地腳螺栓座、人孔、排氣孔、排液孔、引出管通道、保溫支撐圈等。本設(shè)計(jì)采用圓筒形裙座。吸收塔類型：塑料鮑爾環(huán)吸收填料塔混合氣處理量：213900Nm3/h工藝參數(shù)物料名稱碳酸丙烯酯（PC）合成氨變換氣操作壓力，kPa28002800操作溫度，℃3535液體密度，kg/m31187流量，kg/h223052096484塔徑，m填料層高度，m16填料層壓降，KPa操作氣液比黏度， 確定解吸塔塔徑及相關(guān)參數(shù)解吸塔的設(shè)計(jì)條件：碳酸丙烯酯液（富液）處理量為吸收塔出塔液量L1=4578590kg/h，35℃，出塔液為吸收塔入塔液量 求取解析塔操作氣速已知條件：入塔液為吸收塔處塔液量：由PC密度公式得在25℃時(shí)，設(shè)CO2在解析塔出口濃度為y1，CO2的解析率為98%時(shí)由得解析塔出塔液為吸收塔入塔液量，密度在35℃為設(shè)出塔氣G2，入塔氣量G1，則由塔內(nèi)CO2物量守恒得：得入塔氣：選擇d=50mm塑料鮑爾環(huán)（米字筋），其填料因子φ=120m1，ε=，比表面積at=，BainHougen關(guān)聯(lián)式常數(shù)A=，K=。泛點(diǎn)氣速u2F=可由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖或BainHougen關(guān)聯(lián)式求取，現(xiàn)選用BainHougen關(guān)聯(lián)式求解uF。查化工原理得溫度為100℃。出塔液平均摩爾質(zhì)量出塔氣密度入塔液平均摩爾質(zhì)量=AK則取 求取塔徑Vs=119920m3/h= m3/sD==將入塔流量Vs= m3/s分為兩股，分別進(jìn)入兩個(gè)塔內(nèi)，則每個(gè)塔的入塔流量為Vs=。此時(shí)每個(gè)塔的塔徑。每個(gè)塔的截面積： 核算操作氣速 u=== 核算徑比D/d=2500/50=50＞（1015）（鮑爾環(huán)的徑比要求）取最小潤(rùn)濕速率為：所以L噴，min=（MWR）== m3/（m2/h）L噴 =4578590kg/h=＞ m3/（m2/h）經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用合理。 填料層高度的計(jì)算選用填料層高度的計(jì)算公式H=采用近似簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，即H=≈ 建立相應(yīng)的操作線方程和向平衡方程 由于其他氣體的溶解度很小，故將其他氣體看做是惰性氣體并視為恒定不變，那么，入塔氣體的摩爾流率G′G′=又溶劑的蒸汽壓很低，忽略溶劑的蒸發(fā)與夾帶損失，并視作為恒定不變，那么有L′=y2=，x2=吸收塔物量衡算的操作線方程為G′()=L′（(）將上述已知數(shù)據(jù)帶入操作線方程，整理得x=吸收塔內(nèi)相平衡方程將相平衡關(guān)系中的氣相分壓p和液相中的濃度X轉(zhuǎn)化為氣也兩相均以摩爾分率表示的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即：y=f(x)，其轉(zhuǎn)化過程如下：lgXco2=+x= y=PCO2/Pt 利用兩線方程求取傳質(zhì)推動(dòng)力因塔內(nèi)的壓力分布和溫度分布未知，現(xiàn)假定總壓降與氣相濃度差成正比（實(shí)際上與填料層高度成正比，因填料層高度待求），將氣相濃度變化范圍十等份成10個(gè)小區(qū)間，可求得各分點(diǎn)處的壓強(qiáng)。溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出。忽略氣體因溫升引起的焓變、溶劑揮發(fā)帶走的熱量及塔的熱損失，則氣體溶解所釋放的熱量完全被吸收液所吸收，對(duì)第n個(gè)小區(qū)間作熱量衡算有：LCPL=(tntn1)=L（xnxn1）△HS得： tn＝tn1+（xnxn1）△HS/CPL式中：L 液相摩爾流率，△HS：第n區(qū)間內(nèi)溶解氣的平均微分摩爾熔解熱，△ HS=14654kJ/kmol；CPL第n區(qū)間液體平均定壓比熱容，其表達(dá)式為：CPL= [+(10)]（kmol℃）；= tn1+（xnxn1）。 傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)的計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目012345678910y102x102y*102Ti，K 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算在y2至y1之間做偶數(shù)等分，對(duì)每個(gè)y值算出對(duì)應(yīng)的f（y）=，然后按Simpson法求積：=（f0+4f1+2f2+4f3+2f4+…+2fn2+4fn1+fn）式中的步長(zhǎng) ＝ = [f0+ f10+ 2 (f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)]=[（+）+2+4] ==NOG=+= 氣相總傳質(zhì)單元高度. PC吸CO2傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算采用PC吸CO2的專用公式對(duì)CO2傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算氣相：kG= kmol/（m2 h atm）液相：kL= CO2在兩相中的擴(kuò)散系數(shù)（1） CO2在氣相中的擴(kuò)散系數(shù)塔頂：，塔頂：（2） CO2在液相中的擴(kuò)散系數(shù)關(guān)于CO2在液相PC中的擴(kuò)散系數(shù)，有下面的經(jīng)驗(yàn)公式：=108T/ cm2 /s （的單位為） =108T/ cm2 /s （的單位為） 為提高結(jié)果的準(zhǔn)確性，現(xiàn)取二者的算術(shù)平均值，得：=108 T/ ，塔底、塔頂溫度分別為25℃和30℃。所以108（）=105 cm2/s =106m2/h 108（）=105 cm2/s =106m2/h式中， 和為PC在25℃和30℃時(shí)的黏度。 氣液兩相的黏度（1）氣體的黏度μG查表得100℃時(shí)氣體的粘度μG=（2）液相的黏度根據(jù)log=+得==== 解析液與填料的表面張力解析液：= mN/m則= mN/m=417532kg/h2= mN/m=528340 kg/h2填料：=33 mN/m=427680 kg/h2（聚乙烯填料） 氣體對(duì)數(shù)平均分壓塔底壓力Pt1= 塔頂壓力：，（合49044Pa）Pt2=10131049044=52266Pa≈ MPa。PB1= Pt1 (1)=(10)= MPaPB2= Pt2 (1)=()= MPa== 填料的當(dāng)量直徑dp= 氣相傳質(zhì)系數(shù) 液相傳質(zhì)系數(shù)噴淋密度的計(jì)算（物料衡算中已經(jīng)給出入塔液流量）由得 總傳質(zhì)系數(shù)溶解度系數(shù)H在吸收后的溶液為稀溶液，故滿足亨利定律：, 得得：在常壓下有：有： 有效傳質(zhì)比表面積== 體積傳質(zhì)系數(shù) 氣相總傳質(zhì)單元高度 =m塔頂、塔底的氣相質(zhì)量流率：塔底： 塔頂：全塔： HOG=填料層的有效傳質(zhì)高度設(shè)計(jì)取填料層高度為16m。 塔附屬高度 （），（），塔底液停留時(shí)間按2min考慮，則塔釜也所占的空間高度H1為：H1=＝，所以塔的附屬高度H為 填料層壓降計(jì)算 氣體進(jìn)出口壓力降取氣體進(jìn)口接管管徑為400mm，出口管徑為374mm，經(jīng)校核在允許氣體流速范圍之內(nèi)。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。于是得吸收塔的總壓力降為：。 初始分布器和再分布器設(shè)計(jì) 液體分布器的選型一個(gè)主管和若干個(gè)分管組成，結(jié)構(gòu)見圖。在主管及分管的底部分別開一些孔徑不同的管式液體分布器。當(dāng)分布器工作時(shí)，液體從主管底部的小孔分流到各分管，最后通過各分管底部的小孔均勻地分布在填料上。（1）計(jì)算噴淋點(diǎn)數(shù)N參照上述兩種文獻(xiàn)及該塔液相負(fù)荷較大、氣相負(fù)荷較小等特點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度SP=200點(diǎn)/m2 。則總布液點(diǎn)數(shù)為N=200=≈2344點(diǎn)。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)。 液體分布器管數(shù)和孔數(shù)分配管數(shù)123456789101112131415孔數(shù)144144152152156156158158162162162162164164164管數(shù)161718192021222324252627282930（2）水平和垂直主管內(nèi)徑計(jì)算：水平和垂直主管內(nèi)徑為入塔液管的內(nèi)徑，（3）直列排管直徑d1的計(jì)算：，共設(shè)計(jì)布置30排，得（4）確定孔間距t設(shè)定分布器與塔內(nèi)徑距離為20mm，則每根直列排管下部排2排布液孔，孔徑為5mm。直列排管式液體分布器的安裝位置高于填料層表面150mm 液體再分布器實(shí)踐表明，當(dāng)噴淋液體沿填料層向下流動(dòng)時(shí)，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動(dòng)的趨勢(shì)。因而導(dǎo)致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質(zhì)效率。所以，設(shè)置再分布裝置是十分重要的。可選用多孔盤式再分布器。 防渦流擋板的選取釜液從塔底出口管流出時(shí)在出口管中心形成一個(gè)向下的漩渦流，使塔釜液面不穩(wěn)定，且?guī)С鰵怏w，再有泵的情況下，氣體進(jìn)入泵內(nèi)，影響泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，故需在釜液出口應(yīng)安裝渦流擋板。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=10mm，重M1=。 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。采用結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、自由截面較大、金屬耗用量較小的柵板作為支撐板。（1）柵板外徑=，當(dāng)塔內(nèi)徑較大時(shí)，應(yīng)減大值。故。由于本塔的直徑大于800mm，所以采用分塊式柵板。由于每塊柵板寬度應(yīng)小于400mm（便于通過450mm的人孔），設(shè)計(jì)柵板由6塊組成，每塊寬度為，且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上。（2），t=。柵板條厚度S一般取4mm，高度根據(jù) 氣體分布器設(shè)計(jì)位于塔底的進(jìn)氣管時(shí)，主要考慮兩個(gè)要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。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。由于為了對(duì)碳丙液的合理回收利用，所以對(duì)排放的凈化氣體中的液相夾帶要求較嚴(yán)格，故可采用塑料絲編結(jié)而成的絲網(wǎng)除沫器除液沫裝置。 絲網(wǎng)除沫器根據(jù)出塔氣的流速和管徑選取絲網(wǎng)除沫器的規(guī)格：解吸塔類型：塑料鮑爾環(huán)解析填料塔富其處理量：4578590kg/h工藝參數(shù)物料名稱富液（碳酸丙烯酯）解吸氣（水蒸汽）操作壓力，KPa操作溫度，℃25100液體密度，kg/m31192流量，kg/h223052096484塔徑，mm3760（分為兩個(gè)塔，每個(gè)塔塔徑2400）填料層高度，mm22000填料層壓降，KPa黏度，總論與評(píng)價(jià)本設(shè)計(jì)是在趙老師的精心指導(dǎo)下，在查閱了大量的相關(guān)書籍、文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，結(jié)合在山西天澤化工股份有限公司的實(shí)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)而完成的?？偨Y(jié)起來本設(shè)計(jì)有以下特點(diǎn)：、解吸塔的設(shè)計(jì)及其輔助設(shè)備的計(jì)算、選型。，吸收塔的操作點(diǎn)較理想的位置，不至于出現(xiàn)液泛、嚴(yán)重霧沫夾帶等破壞性操作。塔的操作彈性在理想的范圍內(nèi)，保證了所設(shè)計(jì)的塔操作上的穩(wěn)定性。，做到設(shè)備、車間的投資小，操作穩(wěn)定持久，收益高。由于本人在工程方面的學(xué)習(xí)、實(shí)踐相對(duì)較少，加上時(shí)間有限，設(shè)計(jì)的還不夠全面，闡述不夠詳盡，使得本設(shè)計(jì)只能作為工程建設(shè)的初步設(shè)計(jì)，這也是本設(shè)計(jì)的不足之處。 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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