【導讀】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)、觀點等，均已明確注明出處。對本文的研究成果做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。本聲明的法律責任由本人承擔。本人在指導老師指導下所完成的論文及相關的資料，知識產(chǎn)權歸屬呂梁學院。本人完全了解呂梁學院有關保存、使用畢業(yè)論文的規(guī)定，同意學校保存或向國家有關部門或機構送交論文的紙質版和電子版，允許論文被查閱和借閱；本人授權呂梁學院可以將本畢業(yè)論文的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用任何復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的學術論文或成果時，第一署名單位仍然為呂梁學院。本文權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】 用塑料絲編結而成的絲網(wǎng)除沫器除液沫裝置。 裙座的設計計算與選取裙座的組成包括裙座筒體、基礎環(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。本設計采用圓筒形裙座。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參數(shù)解吸塔的設計條件：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，設CO2在解析塔出口濃度為y1，CO2的解析率為98%時由得解析塔出塔液為吸收塔入塔液量，密度在35℃為設出塔氣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關聯(lián)式常數(shù)A=，K=。泛點氣速u2F=可由Eckert通用關聯(lián)圖或BainHougen關聯(lián)式求取，現(xiàn)選用BainHougen關聯(lián)式求解uF。查化工原理得溫度為100℃。出塔液平均摩爾質量出塔氣密度入塔液平均摩爾質量=AK則取 求取塔徑Vs=119920m3/h= m3/sD==將入塔流量Vs= m3/s分為兩股，分別進入兩個塔內(nèi)，則每個塔的入塔流量為Vs=。此時每個塔的塔徑。每個塔的截面積： 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。 填料層高度的計算選用填料層高度的計算公式H=采用近似簡化的計算方法，即H=≈ 建立相應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系中的氣相分壓p和液相中的濃度X轉化為氣也兩相均以摩爾分率表示的對應關系，即：y=f(x)，其轉化過程如下：lgXco2=+x= y=PCO2/Pt 利用兩線方程求取傳質推動力因塔內(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個小區(qū)間，可求得各分點處的壓強。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，對第n個小區(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，其表達式為：CPL= [+(10)]（kmol℃）；= tn1+（xnxn1）。 傳質推動力及其倒數(shù)的計算結果項目012345678910y102x102y*102Ti，K 傳質單元數(shù)的計算在y2至y1之間做偶數(shù)等分，對每個y值算出對應的f（y）=，然后按Simpson法求積：=（f0+4f1+2f2+4f3+2f4+…+2fn2+4fn1+fn）式中的步長 ＝ = [f0+ f10+ 2 (f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)]=[（+）+2+4] ==NOG=+= 氣相總傳質單元高度. PC吸CO2傳質系數(shù)的計算采用PC吸CO2的專用公式對CO2傳質系數(shù)進行計算氣相：kG= kmol/（m2 h atm）液相：kL= CO2在兩相中的擴散系數(shù)（1） CO2在氣相中的擴散系數(shù)塔頂：，塔頂：（2） CO2在液相中的擴散系數(shù)關于CO2在液相PC中的擴散系數(shù)，有下面的經(jīng)驗公式：=108T/ cm2 /s （的單位為） =108T/ cm2 /s （的單位為） 為提高結果的準確性，現(xiàn)取二者的算術平均值，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℃時的黏度。 氣液兩相的黏度（1）氣體的黏度μG查表得100℃時氣體的粘度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== 填料的當量直徑dp= 氣相傳質系數(shù) 液相傳質系數(shù)噴淋密度的計算（物料衡算中已經(jīng)給出入塔液流量）由得 總傳質系數(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： 有效傳質比表面積== 體積傳質系數(shù) 氣相總傳質單元高度 =m塔頂、塔底的氣相質量流率：塔底： 塔頂：全塔： HOG=填料層的有效傳質高度設計取填料層高度為16m。 塔附屬高度 （），（），塔底液停留時間按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 填料層壓降計算 氣體進出口壓力降取氣體進口接管管徑為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通用關聯(lián)圖計算橫坐標為：查表得：縱坐標為：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計 液體分布器的選型一個主管和若干個分管組成，結構見圖。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。當分布器工作時，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）計算噴淋點數(shù)N參照上述兩種文獻及該塔液相負荷較大、氣相負荷較小等特點，最終設計取噴淋點密度SP=200點/m2 。則總布液點數(shù)為N=200=≈2344點。按分布點幾何均勻與流量均勻的原則，進行布點設計。 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的計算：，共設計布置30排，得（4）確定孔間距t設定分布器與塔內(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 液體再分布器實踐表明，當噴淋液體沿填料層向下流動時，不能保持噴淋裝置所提供的原始均勻分布狀態(tài)，液體有向塔壁流動的趨勢。因而導致壁流增加、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，降低傳質效率。所以，設置再分布裝置是十分重要的?？蛇x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在出口管中心形成一個向下的漩渦流，使塔釜液面不穩(wěn)定，且?guī)С鰵怏w，再有泵的情況下，氣體進入泵內(nèi)，影響泵的正常運轉，故需在釜液出口應安裝渦流擋板。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于保證填料塔的操作性能具有重大作用。采用結構簡單、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=，當塔內(nèi)徑較大時，應減大值。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小于400mm（便于通過450mm的人孔），設計柵板由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) 氣體分布器設計位于塔底的進氣管時，主要考慮兩個要求：壓力降要小和氣體分布要均勻。本設計由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時，本裝置由于直徑較小，可采用簡單的進氣分布裝置。由于為了對碳丙液的合理回收利用，所以對排放的凈化氣體中的液相夾帶要求較嚴格，故可采用塑料絲編結而成的絲網(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（分為兩個塔，每個塔塔徑2400）填料層高度，mm22000填料層壓降，KPa黏度，總論與評價本設計是在趙老師的精心指導下，在查閱了大量的相關書籍、文獻的基礎上，結合在山西天澤化工股份有限公司的實習的經(jīng)驗而完成的?？偨Y起來本設計有以下特點：、解吸塔的設計及其輔助設備的計算、選型。，吸收塔的操作點較理想的位置，不至于出現(xiàn)液泛、嚴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)，保證了所設計的塔操作上的穩(wěn)定性。，做到設備、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習、實踐相對較少，加上時間有限，設計的還不夠全面，闡述不夠詳盡，使得本設計只能作為工程建設的初步設計，這也是本設計的不足之處。 參考文獻[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[J].四川化工,1995,2,51.[4][J].小氮肥設計技術,2005,26(6):3132.[5]吳永由,覃富智. ACT1在富島合成氨裝置脫碳系統(tǒng)的應用[J].大氮肥,2005,28(5):299300.[6][J].四川化工1994,1::3851.[7]張敬忠. NHD脫碳改造運行小結[J].山東化工,2008,37(7)2931.[8]姜淮,李正西. NHD脫硫脫碳工藝在合成氨裝置的應用[J].化肥設計2008,46(6):3032.[9][J].山西化工,1995,3:3841.[10]姜宏,譙中惠,[J].低溫與特氣,2005,23(6):2831.[11][J].小氮肥設計技術,2000,21(1):79.[12]傅家新,(PC)脫碳填料塔的工藝結構計算[J].小氮肥設計技術,2005,26（6）:57.[13]陳敏恒,叢德茲,（下）[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006,2425.[14][J].小氮肥設計技術,2005,26(5):912.[15]陳敏恒,叢德茲,（下）[M].北京:化學工業(yè)出版社,2006,140142.[16]孫希瑾,陳建娟,[J].石油化工設計200 1,19(1):1015.[17]朱有庭,曲文海,（下）[M].北京:化學工業(yè)出版社, 2005,11101111.致 謝在本次論文設計過程中，感謝我的學校，給了我學習的機會，在學習中，老師從選題指導、設計框架到細節(jié)修改，都給予了我細致的指導，提出了很多寶貴的意見與建議，趙曉嫣老師以其嚴謹求實的治學態(tài)度、高度的敬業(yè)精神、兢兢業(yè)業(yè)、孜孜以求的工作作風和大膽創(chuàng)新的進取精神對我產(chǎn)