【正文】 由于在之前的計(jì)算中，我將 CO2與空氣的分壓搞錯(cuò)了，在設(shè)計(jì)塔高時(shí)不得不重新進(jìn)行計(jì)算，浪費(fèi)了不少時(shí)間 。第一周還是比較輕松的，主要是查資料，經(jīng)過(guò)討論確定自己的方案。 八 月三 十一 號(hào)， 陳 老師給我們布置了任務(wù)，并對(duì)我們的設(shè)計(jì)任務(wù)做出了嚴(yán)格的要求。 A 類系指近海面及海島、海岸、湖岸及沙漠地區(qū)； B類 系指田野、鄉(xiāng)村、叢林、丘陵以及房屋比較稀疏的鄉(xiāng)鎮(zhèn)和城市郊區(qū)；C類系指有密集建筑的城市市區(qū)； D類系指有密集建筑群且房屋較高的城市化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 32 頁(yè) 共 39 頁(yè) 市區(qū) ?；\式扶梯高度 HF=11m。 封頭厚度的計(jì)算：? ? 0 . 6 1 2 0 0 3 . 7 4 9 m m2 1 1 3 0 . 8 5 0 . 0 32 0 . 5it pD P? ?? ?? ? ?? ? ?? 取圓整值 ?? 12 6 m mn CC??? ? ? ? ? ? m me??? ? ? ?則封頭壁厚 6mmn? ? ，有效厚度為 mm 根據(jù) JB/T473795 查得筒體：公稱直徑 DN=1200mm 時(shí)，查得封頭曲面高度， h1=300mm,直邊高度 2 25mmh ? ，內(nèi)表面積 F=，容積 V=，質(zhì)量為 。 筒體的設(shè)計(jì)厚度 2 2 m md C??? ? ? ? ? 查鋼板厚度負(fù)偏差表，得鋼板厚度負(fù)偏差 1 ? ，圓整值取?? 。 （ 4）塔內(nèi)裝有 Z=10m的散裝填料 ,介質(zhì)密度為ρ 1=900kg/m3. （ 5）沿塔高每 3m左右開(kāi)設(shè)一個(gè)人孔，人孔數(shù)為 3個(gè)，相應(yīng)在人孔處安裝半圓形平臺(tái) 3個(gè)，平臺(tái)寬度為 B=400mm,高度為 500mm。 uF取 , 則F 4 0 . 0 2 8 0 . 1 5 4 m 1 5 4 m m3 . 1 4 1 . 5d ?? ? ?? 查無(wú)縫鋼管標(biāo)準(zhǔn)，取 159 ? ? 進(jìn)料 管 塔釜 液相 出料管 塔釜出料狀況基本與進(jìn)液情況相同，取 159 ? ? 出料 管 塔頂 氣相 出料管 對(duì)其提出料管的基本要求是：盡可能減少霧沫夾帶，以降低液體物料的損失，采用直管出料。高效填料塔 Hi/Di值可以取大一些。 對(duì)管式多孔型液體分布器的輸液能力按下式計(jì) 算。噴淋槽兩側(cè)具有三角形或矩形的堰口，各堰口的下緣應(yīng)位于同一水平面上，噴淋槽兩側(cè)堰口的總數(shù)滿足噴淋點(diǎn)數(shù)的要求。 該裝置特別適用于大型填料塔，它的優(yōu)點(diǎn)是操作彈性大，不易堵塞，操作可靠便于分塊安裝等。 填料床層壓板適用于除脆性易碎材質(zhì)（陶瓷、石墨等）的填料。 對(duì)于支撐圈的設(shè)置，公稱直徑 DN≤ 1200mm 的支撐板，可不設(shè)置邊圈，邊圈的作用起支撐板的限位和匯集下降液流于支撐板上的作用。 填料顆粒或碎片不易堵塞孔口，且 材料省、重量輕，安裝維修方便。 氣體噴射式填料支承板又稱梁型氣體噴射式填料支承板，是一種可根據(jù)塔徑 大小由一定單元數(shù)開(kāi)孔板組合而成的綜合性能優(yōu)良的散裝填料支承板 。因?yàn)榧词故歉g也會(huì)降低板的支承強(qiáng)度，一旦形成空洞還會(huì)漏下填料。支承板承受的載荷隨床層結(jié)構(gòu)和操作工況而異，液泛狀態(tài)床層對(duì)支承板施加了最大的作用力，塔內(nèi)可能產(chǎn)生的操作壓力脈動(dòng)亦會(huì)形成沖擊力，此外其他內(nèi)構(gòu)件如填料壓板、液體再分布器等也可能有些額外 載荷。 s 1 / 2 1 / 21 6 8 . 7 7 . 4 7 4 0 . 8 41 5 . 9 1 1 9 2VLLG ???? ?????? ?????? 2 20 . 2 0 . 20 . 5 3 8 9 0 . 8 3 5 3 7 . 4 7 2 . 5 9 6 0 . 0 1 69 . 8 1 1 1 9 2Fp V LLu g ? ? ??? ?? ?? ??? ? ? ??? ?????? 查?？颂貓D可 知， / 35 343 P a / mPZ? ? ? ?，據(jù)經(jīng)驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)本設(shè)計(jì)的壓降符合工藝條件。 s； g —— 重力加速度， 。其中，用埃克特通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算壓降時(shí)，所需的填料因子為操作狀態(tài)下的濕料因子，稱為壓降填料因子，以 p? 表示。 0 . 1 3 1 1 . 6 5 1 7 1 5 6 2 . 6 1 . 6 4 /( )1 . 6 5 1 7 0 . 1 3 1 1 5 6 2 . 6GLG GLH k kK k m o l m h a tmk H k ????? ? ?＝ 119 .5 195 .8GeKa ? ? ? 則傳單元高度可由公式 2( 0 .7 8 5 )MOG Ge GH K a D? ? 式中， MG —— 氣相摩爾流量， GM /mM? =1500 ，則有， 2 362 1 . 6 4( 0 . 7 8 5 ) 1 9 5 . 8 1 . 1 3 0 4MOG Ge GHmK a D? ? ??? 故填料 層高度 10O G O GZ N H m? ? ? ? 2. 21 2. 6( / 0. 5 )LFx u u? ? ?化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 20 頁(yè) 共 39 頁(yè) 填料塔塔高 H=10 =12m 如果壓力降超過(guò)限定值，需調(diào)整填料的類型、尺寸或降低操作氣速后重復(fù)計(jì)算，直至滿足為止。Lk? = /mh 查知亨利系數(shù) E=+，因?yàn)闈舛群芟?，故用溶劑的密度和摩爾質(zhì)量代替溶液的平均密度和平均摩爾質(zhì)量，則由公式 SSH EM?? （ 415） 可計(jì)算得 31192 0 .1 3 1 /( )1 . 6 2 0 4 3 0 + 3 9 . 5 9 4 1 0 2 . 9S SH k m o l m a tmEM??? ?? ＝（ ）故由公式 1 1 1G G LK k Hk?? （ 416） 可計(jì)算得到 39。 1 . 4 1 . 41 9 .5 ( / 0 .5 ) 1 9 .5 ( 0 .7 0 .5 )GFx u u? ? ? ? ? ? ? ?2. 21 2. 6( 0. 7 0. 5 ) 1. 07 5Lx ? ? ? ?39。 h kPa） /(kmol值得注意的是，因壓力和溫度的變化范圍均很小 ，作相平衡關(guān)系的轉(zhuǎn)換時(shí)近似取平均壓力 32． 5℃值并視為常數(shù)計(jì)算，將使計(jì)算過(guò)程大為簡(jiǎn)化，其所致誤差仍很小，工程上可以接受。溫度分布可利用各熱量區(qū)間的熱量衡算得出。 h))； ta —— 填料的總比表面積， m2/m3。 化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 13 頁(yè) 共 39 頁(yè) 為使填料能獲得良好的潤(rùn)濕，塔內(nèi)噴淋量應(yīng)不低于某一極限值，此極限值稱為最小噴淋密度，以 Umin表示。 常數(shù) A和 K與填料的形狀及材質(zhì)有關(guān)，不同類型填料的 A、 K值見(jiàn)表 ，由式計(jì)算泛點(diǎn)氣速。對(duì)于加壓操作的塔，應(yīng)該取較高的泛點(diǎn)率；對(duì)于減壓操作的塔，應(yīng)該取較低的 泛化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 11 頁(yè) 共 39 頁(yè) 點(diǎn)率；對(duì)于易起泡沫的物系，泛點(diǎn)率應(yīng)該取低限值；而無(wú)泡的物系，可取較高的泛點(diǎn)率。 填料塔直徑采用式 4/sD V u?? 計(jì)算，式 中氣體流量 Vs由設(shè)計(jì)任務(wù)給定為 1500m3/h。 ℃ 據(jù)此推算： CPL1= K) 所以進(jìn)出塔氣體的摩爾比熱容為： CPV1=∑ CPiyi= + + = J/(mol K) CPO2=+ 303+（ ） 105 3032+0=(mol 混合 氣體的定壓比熱容 Cpv 因難以查到真實(shí)氣體的定壓比熱容，好在氣體的壓力并非很高，故可借助理想氣體的定壓比熱容公式近似計(jì)算。 出脫碳塔的凈化氣量 以 V V V3分別代表進(jìn)塔、出塔及溶液帶出的總氣量，以 y1,y y3分別代表 CO2相應(yīng)的體積分率，對(duì) CO2 作物料衡算有 ： V1=V2+V3 （ 36） V1 y1=V2 y2+V3 y3 （ 37） 聯(lián)立兩式解得： 31 1 2332() 0 . 1 3 0 . 0 1 2 1 7 9 . 1 5 m /hV y yVNyy ? ??? ? ?? 1500 （ ） 化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 8 頁(yè) 共 39 頁(yè) V2=V1V3== 計(jì)算 PC 循環(huán)量 因每 1m3PC 帶出 CO2為 ，故有： 333 1 7 9 . 1 5 1 1 0 0 /1 . 2 3 1 . 7 9VyL m h?? ? ? 100 1192=119200kg/h 操作的液氣比為： V1/L=1500/100=15Nm3/m3 又： 31 313. 8 10 360 0x = 41100 119 213. 8 10 360 0 ?? ??? ? ?,x2=0 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。 PC的粘度 1 8 5 . 5l o g 0 . 8 2 2 1 5 3 . 1 m P a sT? ? ? ? ? （ 35） T為熱力學(xué)溫度， K。 22 6 4 4 .2 5l g l g 4 .1 1 2X c o P c o T? ? ? （ 31） 式中： Xco2—— CO2溶解度， kmolCO2/kmolPC Pco2—— CO2分壓， kgf/cm2 化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 6 頁(yè) 共 39 頁(yè) T—— PC出塔 溫度， K 22 7 0 1 .1 6l g l g 4 .2 6 7X c o P c o T? ? ? （ 32） 式中： Xco2—— CO2溶解度， kmolCO2/kmolPC Pco2—— CO2分壓， atm T—— PC出塔溫度， K 22 7 2 6 .9 0l g l g 4 .3 8 4 8X c o P c o T? ? ? （ 33） 式中： Xco2—— mol%，無(wú)因次 Pco2—— CO2分壓， atm T—— PC出塔 溫度， K 用關(guān)聯(lián)式（ 1）計(jì)算出塔溶液中 CO2的濃度有 2 6 4 4 . 2 5l g l g 0 . 8 4 . 1 1 23 0 8 . 5X c o ? ? ?= Xco2= 103kmolCO2/kmolPC = 8 10 9 /1187?? ?式中： —— PC的摩爾質(zhì)量， kg/kmol。 計(jì)算前準(zhǔn)備 煙道氣的組成見(jiàn)表 31。 對(duì)于部分常用填料的性能的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)由表 2表 2表 23 給出，從性能和成本這兩方面綜合考慮，本設(shè)計(jì)選用 50 30 ，填料采用亂堆的方式。填料可分為亂堆填料盒規(guī)整填料，亂堆填料做無(wú)規(guī)則堆積而成，裝卸較方便，但壓降大，一般直徑在 50mm 以下的填料用亂堆，整砌填料常用規(guī)整的填料整齊砌成，適用于直徑在 50mm 以上的填料。 填料的正確選擇，對(duì)塔的經(jīng)濟(jì)效果有著重要的影響。 （ 4） 壓降（阻力） ， 除非在很高的液相流率下操作，填料塔中每一個(gè)理論板的壓降通常小于板式塔。填料塔的運(yùn)用越來(lái)越廣泛，許多過(guò)去曾被板式塔壟斷的大型塔，已成功地被填料塔所取代。 五、設(shè)計(jì)完成時(shí)間 ～ 化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 2 頁(yè) 共 39 頁(yè) 引言 碳酸丙烯酯 (簡(jiǎn)稱碳丙，縮寫(xiě) PC)脫碳技術(shù)，是利用 PC這一極性有機(jī)溶劑對(duì)CO2， H2S等多種酸性氣體的特殊親和力， 來(lái) 選擇性脫除有關(guān)氣體中的酸性組份，PC脫碳屬典型的物理過(guò)程，具有能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此很快得以普及和推廣。化工課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)（ 論文） 第 1 頁(yè) 共 39 頁(yè) 化工課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 一、設(shè)計(jì)題目 碳酸丙烯酯吸收煙道氣中 CO2填料塔的設(shè)計(jì) 二、設(shè)計(jì)任務(wù) 處理能力： 1500m3/h； 進(jìn)料組成： CO2含量 13%（體積），其余視為空氣 ； 工藝要求： 回收率為 92%； 操作條件： 壓強(qiáng) ,吸收溫度 30℃。目前，國(guó)內(nèi)已有 l5O余家工廠應(yīng)用 PC法脫碳 (大多為中小型氨廠 )，包括替代水洗脫碳、配尿素、配磷銨、聯(lián)堿等類 型，其開(kāi)工裝置數(shù)為 MDEA 法、 NHD法脫碳總和的數(shù)倍。填料塔的特性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （ 1） 生產(chǎn)能力 ， 填料塔的生產(chǎn)能力大于同直徑的篩板塔很浮閥塔。 （ 5） 成本 ， 填料的制造成本較高，但填料塔比板式塔容易安裝，因此可導(dǎo)致總體上較低的安裝成本。對(duì)于給定的設(shè)計(jì)條件，常有多種填料可供選用。 填料按形狀可分為環(huán)形、鞍形和波紋形。階梯環(huán)是在鮑爾環(huán)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的新型填料，是目前環(huán)形填料中性能較優(yōu)的一種。 表 31 煙道氣的組成及分壓 項(xiàng)目 進(jìn)塔煙道氣 CO2 空氣 合計(jì)