【正文】 在此，對(duì)宋老師表示崇高的敬意和深深的感謝！ 此外，我還要感謝許多學(xué)長(zhǎng)和同學(xué)在整個(gè)過(guò)程中的幫助和配合 平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 38 。宋老師以其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、兢兢業(yè)業(yè)、 孜孜以求的工作作風(fēng)和大膽創(chuàng)新的進(jìn)取精神對(duì)我產(chǎn)生重要影響。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長(zhǎng)期積累的過(guò)程，在以后的工作、生活中都應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己的知識(shí)和綜合素質(zhì)。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使我明白了自己原來(lái)知識(shí)還比較欠缺。 在沒(méi)有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺(jué)得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這幾年來(lái)所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過(guò)這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。 車(chē)間布置（施）的最后成果是繪制車(chē)間布置平（剖）面圖，這是工藝 專(zhuān)業(yè)提供給其他專(zhuān)業(yè)（土建、設(shè)備設(shè)計(jì)、電氣儀表等）的基本技術(shù)條件 平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 35 六 設(shè)計(jì)心得 畢業(yè)設(shè)計(jì)是本科學(xué)習(xí)階段一次非常難得的理論與實(shí)際相結(jié)合的機(jī)會(huì)，通過(guò)這次比較完整的合成氨原料氣脫碳工藝設(shè)計(jì)，我擺脫了單純的理論知識(shí)學(xué)習(xí)狀態(tài)，和實(shí)際設(shè)計(jì)的結(jié)合鍛煉了我的綜合運(yùn)用所學(xué)的專(zhuān)業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)，解決實(shí)際工程問(wèn)題的能力，同時(shí)也提高我查閱文獻(xiàn)資料、設(shè)計(jì)手冊(cè)、設(shè)計(jì)規(guī)范以及電腦制圖等其他專(zhuān)業(yè)能力水平，而且通過(guò)對(duì)整體的掌控，對(duì)局部的取舍，以及對(duì)細(xì)節(jié)的斟酌處理，都使我的能力得到了鍛煉，經(jīng)驗(yàn)得到了豐富，這是我們都希望看到的也正是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)的目的所在。 工藝專(zhuān)業(yè)與所有專(zhuān)業(yè)協(xié)商，進(jìn)行布置的研究，車(chē)間布置初步設(shè)計(jì)和管道儀表流程設(shè)計(jì)兩項(xiàng)是研究的基本資料。 PI 流程圖與帶控制點(diǎn)的工藝流程圖的主要區(qū)別在于：它不僅更為詳細(xì)地描繪了本車(chē)間的全部生產(chǎn)過(guò)程，而且著重表達(dá)全部管道的連接關(guān)系，按照連接關(guān)系所劃分的“管段”，以及測(cè)量、控制、調(diào)節(jié)等的全部手段。 根據(jù)第 1 項(xiàng)的初步設(shè)計(jì)和操作要求，進(jìn)行管道儀表流程設(shè)計(jì)。 車(chē)間布置設(shè)計(jì)的程序 根據(jù)帶控制點(diǎn)工藝流程圖及設(shè)備一覽表、物料貯存運(yùn)輸、生產(chǎn)輔助及生活行政等要求，結(jié)合布置規(guī)范及總圖設(shè)計(jì)資料等，進(jìn)行初步設(shè)計(jì)。這樣，工藝設(shè)計(jì)人員可致力于化學(xué)工藝與化學(xué)工程的開(kāi)發(fā)與研究。從專(zhuān)業(yè)化分工的角度來(lái)看，以上五項(xiàng)大致上可分成二類(lèi)，前三項(xiàng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)是化學(xué)工程的分析與計(jì)算；后兩項(xiàng)（ 特別是配管設(shè)計(jì)）的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)則更近于力學(xué)與機(jī)械工程的分析計(jì)算，如設(shè)備的幾何空間布置、設(shè)備與管路安裝上的力學(xué)計(jì)算等。工藝專(zhuān)業(yè)進(jìn)行車(chē)間布置時(shí)，要考慮土建、儀表、電氣、暖通等專(zhuān)業(yè)與機(jī)修、安裝、操作等各方面的需要；上述各專(zhuān)業(yè)也同時(shí)提出各自對(duì)車(chē)間布置的要求。 ⑨ 人流物流不能交錯(cuò)。 ⑦本車(chē)間與其他車(chē)間在總平面圖上的位置合理，力求使它們之間輸送管線最短，聯(lián)系最方便。 ⑤要考慮車(chē)間的發(fā)展和廠房的擴(kuò)建。 ③要為車(chē)間的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)、先進(jìn)合理以及節(jié)能等要求創(chuàng)造條件。 車(chē)間布置設(shè)計(jì)的原則 ①最大限度地滿足工藝生產(chǎn)包括設(shè)備維修的要求。 車(chē)間布置的依據(jù) ..常用的設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定 主要設(shè)計(jì)規(guī)范和規(guī)定的名稱(chēng)，詳細(xì)內(nèi)容見(jiàn) [10]《化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)》（國(guó)家醫(yī)藥管理局上海醫(yī)藥設(shè)計(jì)院編，化學(xué)工業(yè) 出版社， 1986 年）及有關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范。 設(shè)備布置是根據(jù)生產(chǎn)流程情況及各種有關(guān)因素，把各種工藝設(shè)備在一定的區(qū)域內(nèi)進(jìn)行排列。 （ 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)。= 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 35℃ ，現(xiàn) 通過(guò)熱量衡算對(duì)假設(shè)的溫度進(jìn)行校核。 平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 PC 的粘度： 35℃ 時(shí)：㏒ ? L= + ? = + 308 ? = 所以 ? L= ? s 37℃ 時(shí)：㏒ ? L= + ?= + 310 ?= 所以 ? L= mpa? s 物料衡算 各組分在 PC 中的溶解量 查得在操作總壓力為 、操作溫度為 35℃ 下各組分在 PC 中的溶解度，并取相對(duì)吸收飽和度均為 80%，如下表 2： 表 2 組分溶解度與溶解氣體組成的體積百分?jǐn)?shù) 成分 CO2 CO N2 H2 CH4 合計(jì) 組分分 壓（ MPa） 溶解度（ m3/m3PC） 溶解量（ m3/m3PC） 溶解氣組成的體積百分?jǐn)?shù)（ %） 因溶解氣中的 CO2 占到 %，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。 此時(shí)，汽提氣液比控制在 6～ 12 即可，使 C1 達(dá)到所需程度。惰性氣量究竟以多少為宜，以滿足溶劑貧度的要求為準(zhǔn)。當(dāng)操作溫度確定后，在氣液相 有充分接觸面積的情況下，溶劑貧度與惰性氣量有直接關(guān)系，汽提氣液比愈大，則溶劑貧度值愈小，但不能過(guò)分的加大汽提氣液比。溶劑貧度是指再生溶劑中某關(guān)鍵組分含量大小，以氣體標(biāo)準(zhǔn)體積 /體積溶劑表示，在脫碳工藝中，關(guān)鍵組分為二氧化碳，溶劑貧度是指二氧化碳在貧液中的含量。提高R 值之后雖然可降低溶劑循環(huán)量，但也必須考慮 R 值增加后，相應(yīng)的塔高也將增加，這樣，在工程設(shè)計(jì)中，應(yīng)針對(duì)具體工況進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較后再選取合理的 R值，工業(yè)上，吸收飽和度 R 值一般取 70～ 80%之間。由于單位體積溶劑在一定條件下，所吸收的酸性氣體量基本為一定值，因而在其他條件不變的情況下，凈化氣中二氧化碳凈化度明顯的隨著氣液比的減少而增加。 在碳酸丙烯酯脫碳過(guò)程中，有氣 液物料的升壓和降壓過(guò)程，為了合理采用工藝本身的能量，在流程上，應(yīng)考慮相應(yīng)的能量回收裝置。 循環(huán)洗滌法是指水中溶劑濃度在控制指標(biāo)以下時(shí)，用泵輸送到回收塔中連續(xù)循環(huán)，使氣體中的溶劑蒸汽不斷溶于循環(huán)稀液內(nèi)，直到稀液中溶劑濃度達(dá)到控制指標(biāo)時(shí)才注入循環(huán)溶劑中 回收常解氣、汽提氣中碳酸丙烯酯霧沫的稀液，當(dāng)在洗滌塔中循環(huán)濃度達(dá)～ 12%時(shí)，即加入至中間貯槽中回收作碳酸丙烯酯補(bǔ)充使用。該法因基于水和碳酸丙烯酯的部分互溶性。因此需要在工藝上另行考慮回收裝置。 隨工藝氣體帶出的溶劑出了以霧沫（氣體中的霧沫一般是指直徑在 50 m? 以上的液滴，它可以通過(guò)網(wǎng)除霧器等簡(jiǎn)單的裝置將這些液滴從氣體中捕集下來(lái)）形式帶出以外，另一種形式是溶劑蒸汽。工業(yè)上大多采用填料塔。汽提過(guò)程實(shí)際上是吸收的逆過(guò)程。塔盤(pán)設(shè)有不同高度的溢流堰，以減少每段行程長(zhǎng)度，降低每段行程的液面落差。 再生塔是溶解氣體從溶劑中解吸出來(lái)的裝置，根據(jù)工藝流程的需要，選擇不同的塔型，在采用常解壓汽提再生流程時(shí)，再生塔常解部分時(shí)淋降板式塔，汽提平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 6 部分采用填料塔，而真空再生流程則全 部為淋降板式塔型，采用淋降板式結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)在于增加解吸表面積，利于溶劑中溶解氣體解析完全。當(dāng)溶劑溫度一定時(shí)，真空度越大，從溶劑中解吸出來(lái)的二氧化碳等氣體量也越多，溶劑再生越完全。 真空再生主要設(shè)備為真空再生塔。 另外，由于空氣中含有水分，尤其是相對(duì)濕度較大的地區(qū)，容易造成系統(tǒng)中水不平衡，使碳酸丙烯酯濃度降低，吸收能力下降，由于溶劑中水分含量增加，還易造成對(duì)設(shè)備的腐蝕等。脫碳過(guò)程中的能量回收：在碳酸丙烯酯脫碳過(guò)程中，有汽液料的升壓和降壓過(guò)程，為了合理采用工藝本身的能量再流程圖上，應(yīng)考慮相應(yīng)的能量回收裝置。為了保證吸收工序后凈化氣中二氧化碳含量在 2%左右。我國(guó)合成氨廠配尿素、純堿的脫碳工藝基本上如此。再生度是指碳酸丙烯酯富液經(jīng)再生后，殘留在溶劑中的二氧化碳的含量，含量越低，則再生度越高。與吸收過(guò)程相反，降低壓力可使溶解在碳酸丙烯酯中的二氧化碳?xì)怏w解吸出來(lái)，溶解在碳酸丙烯酯中的二氧化碳等氣體的解吸過(guò)程即稱(chēng)為碳酸丙烯酯富液的再生。 吸收過(guò)程和溶劑再生過(guò)程是碳酸丙烯酯脫碳脫硫工藝中最基本的兩個(gè)環(huán)節(jié)。如生產(chǎn)上需要多回收一些高純度的二 氧化碳?xì)怏w。第一級(jí)減壓閃蒸（如 ）是為了回收溶于溶劑中的氫氣和氮?dú)?，第二?jí)減壓閃蒸（如常壓）是為了回收二氧化碳，同時(shí)使溶劑中的酸氣（二氧化碳）等濃度降低，以達(dá)到再生溶劑的目的。各級(jí)閃蒸壓力在確定后，如果溶劑在該閃蒸氣中有充足的停留時(shí)間，那么溶于該溶劑中的各 種氣體組分將充分解吸，直接趨近于這些氣體在該溫度、該組分氣相分壓時(shí)的平衡溶解度。閃蒸級(jí)數(shù)的確定往往與回收氣體的種類(lèi)、數(shù)量和純度有關(guān)，每一級(jí)的閃蒸壓力都不同。一般情況下，難溶氣體易于閃蒸解吸。閃蒸的另一目的是為了回收溶于溶劑中的某些氣體組分，如：氫氣、甲烷等 。 閃蒸是在低于吸收操作壓力下使溶于溶劑中的氣體解吸出來(lái)的過(guò)程。汽提氣經(jīng)洗滌塔下塔去氣體中的碳酸丙烯酯霧沫后放空。出塔常解氣含CO298%由汽提鼓風(fēng)機(jī)補(bǔ)入防腐空氣后常解氣含 CO2%(干基 CO2 氣體含氧量為 ～ %)，再經(jīng)羅茨鼓風(fēng)機(jī)加壓后，送至 洗滌塔上洗去氣體中夾帶的碳酸平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 4 丙烯酯霧沫后送往尿素裝置的 CO2 壓縮工段。 吸收了 CO2 后的碳酸丙烯酯富液從脫碳塔底引出并減壓進(jìn)入閃蒸槽，閃蒸出溶解于富液中的 H N CO 及部分 CO2 氣體。 設(shè)計(jì)依據(jù) 4 萬(wàn) m3/h 合成氨原料氣的脫碳 工藝設(shè)計(jì) 操作溫度為： 35℃ 操作壓力為： 平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 二 工藝流程說(shuō)明 碳酸丙烯酯脫碳工藝流程一般由吸收、閃蒸、汽提（即溶劑再生）和氣相中帶出的溶劑回收等部分組成。近幾年來(lái)，在我國(guó)年產(chǎn) 4 萬(wàn)噸小尿素、小純堿裝置的合 成氨配套工程中，用碳酸丙烯酯法脫出變換氣中二氧化碳，得到了良好的效果：工程投資省、工藝流程簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、溶劑無(wú)毒害、濃溶劑對(duì)碳鋼無(wú)腐蝕、再生不耗熱、回收的二氧化碳濃度高，回收率可以滿足尿素及純堿生產(chǎn)的需要等優(yōu)點(diǎn)，因而得到推廣。 文獻(xiàn)綜述 平頂山工學(xué)院學(xué)士學(xué)位畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 碳酸丙烯酯法脫碳工藝自 60 年代開(kāi)發(fā)以來(lái)，由于能同時(shí)脫除二氧化碳、硫化 氫及有機(jī)硫化物，加之再生能耗等優(yōu)點(diǎn)，在國(guó)外的天然氣、合成氣和制氫工業(yè)上，已廣泛應(yīng)用。對(duì)于一定的脫碳塔，吸收氣液比增大后，凈化氣中二氧化碳含量增大，影響凈化氣的質(zhì)量。吸收氣液比對(duì)工藝過(guò)程的影響主要表現(xiàn)在工藝的經(jīng)濟(jì)性和氣體的凈化質(zhì)量。當(dāng)碳酸丙稀酯濃度一定，二氧化碳溶解度還與氣相中二氧化碳含量有關(guān)，當(dāng)氣相中二氧化碳含量逐漸增大，則它在碳酸丙烯酯中的溶解度也逐漸升高。溫度對(duì)脫碳的影響是十分明顯的，在合成氨生產(chǎn)中，降低脫碳工序的操作溫度，無(wú)疑對(duì)脫除變換氣中的二氧化碳有利，這是因?yàn)椋档蜏囟?，使希望脫除的二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度增加，而作為合成氨原料氣的氫、氮?dú)獾娜芙舛冉档?，其結(jié)果是減少了溶劑的循環(huán)量和減少了氫、氮?dú)獾膿p失，提高 了經(jīng)濟(jì)效益。這樣吸收升溫和解吸降溫基本上可以抵消。碳酸丙烯酯脫碳受氣體溶解熱、溫度、二氧化碳濃度、操作壓力和汽液比的影響較大，其中氣體溶解度對(duì)碳酸丙烯酯脫碳的影響，從理論上講只是局部的，即在吸收過(guò)程中，由于原料氣中二氧化碳、硫化氫等酸性氣體溶解于溶劑中并釋放出