【正文】 選用16MnR鋼板，文獻[18]表94得：無損探傷檢查，焊接接頭系數(shù)，則由筒體的計算厚度為：封頭采用標(biāo)準(zhǔn)橢圓封頭，加上壁厚附加量，并圓整，還應(yīng)考慮剛度、穩(wěn)定性及多種載荷等因素，取筒體和裙座的名義厚度均為Sn =10mm。設(shè)地腳螺栓的直徑為，則由文獻[19]得取基礎(chǔ)材料的許用應(yīng)力基礎(chǔ)環(huán)厚度 取 取其中較大值（1）（2）取。最大組應(yīng)力校核軸向許用壓應(yīng)力 取其中最小值取因為 故滿足要求。 筒體危險截面22處的最大組合軸向壓應(yīng)力：許用軸向壓應(yīng)力：取其中較小值按GB150《鋼制壓力容器》組合的規(guī)定，由查文獻[19]材料圖得則取因為，故滿足穩(wěn)定性條件。 各塔段水平風(fēng)力計算結(jié)果塔段號123456K1K2i400fii/mm100040003500750075007500mm255622562393230423042304Pi/N：風(fēng)彎矩由下式計算：00截面：=11截面：22截面：00截面：11截面：式中：—裙座人孔處截面的即積，由式得。角，取平臺構(gòu)建的投影面積，則Dei取下使計算值中的較大者。確定危險界面。（1）全塔操作質(zhì)量（2）塔設(shè)備最小質(zhì)量（3）塔自振周期計算由《塔設(shè)備》[19]中查得：（設(shè)計地震烈度8級）。解吸塔類型：塑料鮑爾環(huán)解析填料塔物料名稱富液（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，mm（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，kg/m柵板條厚度S一般取4mm，高度根據(jù)設(shè)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。故。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=。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。當(dāng)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。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(guān)聯(lián)圖計算橫坐標(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。ah℃）；= tn1+（xnxn1）。每個塔的截面積： u===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。泛點氣速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。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。設(shè)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。（2），t=。（1）柵板外徑=，當(dāng)塔內(nèi)徑較大時，應(yīng)減大值。：液泛氣速：根據(jù)氣體流速和流量選取絲網(wǎng)除沫器的規(guī)格：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(zhuǎn)，故需在釜液出口應(yīng)安裝渦流擋板。實踐表明，當(dāng)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。則總布液點數(shù)為N=200=≈2344點。在主槽及分槽的底部分別開一些孔徑不同的小孔。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。因此，設(shè)計中每隔一定的填料高度，需要設(shè)置液體再分布裝置，即將填料層分段。h） 噴淋密度的計算（物料衡算中已經(jīng)給出入塔液流量） 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。=（m2s =（m 氣流中純組分的黏度計算結(jié)果部 位CO2COH2N2塔頂102102102102塔底102102102102=105 MPa所以108（）=105 cm2/s =106m2/h108（）=105 cm2/s =106m2/h式中，℃和30℃時的黏度。kPa）DG=查各組分的摩爾質(zhì)量Mi和分子擴散體積，計算參數(shù)為塔底：溫度30℃，；塔頂：溫度30℃， MPa。 傳質(zhì)推動力及其倒數(shù)計算結(jié)果項目012345678910y102x102y*102Ti，K 氣相傳質(zhì)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(yīng)的f（y）=，然后按《化工原理》[13]中公式（887）的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(zhì)單元高度 PC吸CO2傳質(zhì)系數(shù)的計算采用PC吸CO2的專用公式對CO2傳質(zhì)系數(shù)進行計算[14]：氣相：kG= kmol/（m2溫度分布可利用各區(qū)間的熱量衡算求出。取最小潤濕速率為： 所以L噴，min=（MWR）== m3/（m2/h）L噴 =2289295kg/h=＞ m3/（m2/h）經(jīng)以上校核可知，填料塔直徑選用D=?；旌蠚怏w的密度: =AK得uF=取Vs=213900（）（）= m3/h= m3/sD==。h） μL2= mPa理想氣體的定壓比熱容： CPV=ai+biT+ciT2+DdiT3。計算結(jié)果表明：%， Nm3/m3PC，本設(shè)計的取值正好在其所要求的范圍之內(nèi)，故選取值滿足要求。CO2溶解量的計算如下：前已算出，35℃時CO2在PC中的平衡溶解度Xco2=，PC對CO2的實際溶解能力為：= Nm3/m3PC。 各組分在PC中的溶解度數(shù)據(jù)項目CO2COH2N2合計組分分壓(MPa)溶解度(Nm3/m3PC)溶解量(Nm3/m3PC)溶解氣體積分?jǐn)?shù)(%)%。 PC的密度與溫度的關(guān)系 PC密度與溫度的關(guān)系：ρ= 式中：t—溫度，℃；ρ—密度， kg/m3。 變換氣各組分體積分?jǐn)?shù)及組分分壓項目CO2COH2N2CH4合計體積分?jǐn)?shù)（%）100（MPa）（Kgf/cm2）（atm）因為是高濃度氣體吸收，故吸收塔內(nèi)CO2的溶解熱應(yīng)予以考慮。（2）變換氣組成為：CO2：；CO：；H2：；N2：；CH4：（均為體積分?jǐn)?shù)，下同；其它組分被忽略）；（3）%；（4）PC吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況選?。唬?）氣液兩相的入塔溫度均選定為30℃；（6）；（7）年工作日330d，每天24h連續(xù)運行。原料﹑半成品和成品形成整個順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉；鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節(jié)省投資；由前區(qū)到生產(chǎn)區(qū)主要干道，應(yīng)避免與主要運輸?shù)缆方徊?；盡量使大多數(shù)廠房向陽﹑背風(fēng)﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風(fēng)等；按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定；根據(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求，保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符合規(guī)定；根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設(shè)施 ；考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地；盡量做到以生產(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。生產(chǎn)區(qū)：應(yīng)包括七大車間：原料車間、熱電車間、造氣車間、壓縮車間、碳化車間、合成車間和尿素車間。廠前區(qū)：包括行政樓、研發(fā)樓、職工食堂、醫(yī)務(wù)室等主要建筑。2 全廠總平面的布置和設(shè)計全廠平面設(shè)計為本設(shè)計的一項重要任務(wù)，總平面設(shè)計的是否合理，直接影響新建廠能否節(jié)約而有效的順利進行，影響到建廠后的生產(chǎn)，管理，成本，能耗等各個方面，同時還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展。隨著合成氨工業(yè)的飛速發(fā)展與國際經(jīng)濟的迅速變化，合成氨工業(yè)的經(jīng)濟性急需要提高，來降低成本，抵御風(fēng)險。而且，復(fù)合溶劑可以優(yōu)化配方用最低的費用達到所須的分離要求（）。改造工作除了塔器以外，還進行了系統(tǒng)工藝優(yōu)化，具體內(nèi)容有：（1）調(diào)整溶劑泵的揚程，串聯(lián)1臺增壓泵；（2）氣提流程由原正壓氣提改為負壓氣提，有利于提高貧度；（3）降低變換氣和循環(huán)溶劑的溫度，以提高碳丙吸收能力；（4）采取碳丙溶劑半過濾或全過濾方法，杜絕系統(tǒng)堵塞隱患；（5）提高變換氣脫硫效果；（6）碳丙稀液回收改造[11]。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。（2）凈化氣中CO2含量容易跑高，噸氨電耗高。（2）稀液流程循環(huán)稀液（或軟水）由常解汽提氣洗滌塔的常解段出來，經(jīng)稀液泵加壓后送往凈化氣洗滌塔上部自上而下。由常解塔解吸出來的常解氣進入常解汽提氣洗滌塔的常解氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接觸，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴與飽和于常解氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，常解氣自常解氣洗滌段出來后進入常解氣分離器，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴進一步分離，常解氣自分離器頂部出來送食品二氧化碳工段。根據(jù)各廠的具體情況和氨加工產(chǎn)品的不同，相匹配的碳丙脫碳條件及要求亦各異。但這種效果隨著工藝配置、設(shè)備、操作狀況，處理規(guī)模和目的的不同而差異較大。碳丙溶劑對CO2等酸性氣體的吸收能力較大，一般為同條件下水吸收能力的4倍。加之PC法在工藝上與水洗法相似，改造費用低，很快在一些小氮肥企業(yè)中推廣應(yīng)用；第二階段，20世紀(jì)90年代以來，隨著小化肥改變碳銨單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應(yīng)市場需要，采用脫碳增氨轉(zhuǎn)產(chǎn)尿素或聯(lián)醇等方法，以提高經(jīng)濟效益，增強小化肥的竟?fàn)幠芰?。?jù)初步統(tǒng)計，已有150余家工廠使用PC技術(shù)，現(xiàn)有裝置160余套，其中大型裝置兩套，其余為中小型裝置。常溫甲醇法是在甲醇中加入了二乙醇胺，當(dāng)CO2分壓升高時，以其在甲醇中溶解的物理吸收為主；當(dāng)CO2分壓較低時，以其與二乙醇胺發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)吸收為主，該法應(yīng)用范圍廣，凈化率高，但對H2S和CO2的選擇性較差，己很少使用。低溫甲醇(Rectisol)法具有一次性脫除CO2，溶液便宜易得，能耗低，適用范圍廣泛等特點。目前，此種類型的裝置在全國合成氨廠已廣泛采用。變壓吸附法分離氣體混合物的基本原理是利用某一種吸附劑能使混合氣體中各組份的吸附容量隨著壓力變化而產(chǎn)生差異的特性，選擇吸附和解吸再生兩個過程，組成交替切換的循環(huán)工藝，吸附和再生在相同溫度下進行。適用于吸收壓力較高、CO2凈化度不很高的流程，國內(nèi)主要是小型廠使用。(PC)法碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯為吸收劑的脫碳方法。NHD法被認為是目前能耗最低的脫碳工藝之一，該法使用的溶劑為聚乙二醇二甲醚的混合物，其分子式為CH3O（CH2CH2O)nCH2，式中n=28。相對化學(xué)吸收法，物理洗滌法的最大優(yōu)點是能耗低， CO2不與溶劑形成化合物，減壓后絕大部分CO2被閃蒸出來，然后采用氣提或負壓實現(xiàn)溶劑的完全再生。國內(nèi)新建的以天然氣為原料的大型合成氨裝置，脫碳系統(tǒng)也多采用低熱耗苯菲爾工藝，如錦天化廠、建峰廠、天華公司等。我國于20世紀(jì)90年代相繼以布朗工藝建了4套裝置，即錦西天然氣化工廠、建峰化肥廠、四川天華公司化肥廠和烏魯木齊石化總廠第二化肥廠，規(guī)模都是日產(chǎn)氨1000噸。其中如無毒GV法工藝就是由意大利GiammaroVetrocoke公司所開發(fā)，最初使用的活化劑和緩蝕劑為As2O3，但對人體有毒。我國在大型裝置中使用MDEA脫碳工藝，烏魯木齊石化公司化肥廠屬于首例[4]。相對其它工藝，MDEA法有以下優(yōu)點：（1）能耗和生產(chǎn)費用低；（2）脫碳效率高，凈化氣中CO2含量可小于100ppm；（3）使用范圍廣，可用于大、中、小各型合成氨廠；（4）溶劑穩(wěn)定性好；（5）溶劑無毒、腐蝕性極??；（6）能同時脫硫。吸收過程中，MEA與CO2發(fā)生反應(yīng)生成碳酸化合物，經(jīng)過加熱即可將CO2分解出來。化學(xué)吸收法常用于CO2分壓較低的原料氣處理。CO2是一種酸性氣體，對合成氨合成氣中CO2的脫除，一般采用溶劑吸收的方法。由再生塔頂出來的CO2，經(jīng)空冷器和水冷器，氣體溫度降至40℃，再經(jīng)二氧化碳分離器除去冷凝水，送到尿素車間作原料。由變換工序來的低變氣進脫碳系統(tǒng)的吸收塔，經(jīng)物理吸收或者化學(xué)