【正文】 ③ 塔設(shè)備的各種 載荷計(jì)算 塔體的質(zhì)量載荷 ： 塔體和裙座的質(zhì)量 ： 查 文獻(xiàn) [17]可知，對(duì)于 的塔徑，壁厚 10mm， 1m高的筒節(jié)鋼板的質(zhì)量為 1080kg；經(jīng)塔估算可得塔高為 ，故塔體和裙座的質(zhì)量為 1 10 80 26 .9 4 29 09 5. 2m k g? ? ? 內(nèi)件的質(zhì)量 ： 查 文獻(xiàn) [15]可知，塔內(nèi)件的質(zhì)量為 270 /kg m ，塔體截面積 2 2 23 .1 4 0 .8 2 .0S R m?? ? ? ? 則內(nèi)件的質(zhì)量 2 70 2. 0 3 42 0m k g? ? ? ? 平臺(tái)扶梯的質(zhì)量 ： 查 文獻(xiàn) [20]可知，平臺(tái)的質(zhì)量為 2150 /kg m ，按 算平臺(tái)的質(zhì)量 3 15 0 2. 5 4 15 00m k g? ? ? ? 查 文獻(xiàn) [18]可知，扶梯的質(zhì)量為 40 /kg m ，則扶梯的質(zhì)量 4 40 kg? ? ? 填料的質(zhì)量 ： 查 文獻(xiàn) [21]可知，聚丙烯階梯環(huán)的堆積密度為 /kg m? ? ， 24 填料的體積 2 2 33 . 1 4 0 . 8 1 3 . 4 7 2 7 . 1V R Z m?? ? ? ? 則填料的質(zhì)量 5 54 .8 27 .1 14 83 .4m k g??? 操作過(guò)程的溶液質(zhì)量 6 156000m kg? 其它構(gòu)件的質(zhì)量按 5000kg 算 ?設(shè)備操作時(shí)的總質(zhì)量 1 2 3 4 5 6 7m m m m m m m m? ? ? ? ? ? ? 2 9 0 9 5 . 2 4 2 0 1 5 0 0 6 8 9 . 6 1 4 8 3 . 4 1 5 6 0 0 0 5 0 0 0? ? ? ? ? ? ? ? ④ 風(fēng)載荷和風(fēng)彎矩的校核 風(fēng)載荷 : 風(fēng)載荷的計(jì)算公式： 61 1 2 0 10i i eiP K K q f L D ??? 由于塔高超過(guò) 10m,故需分兩段計(jì)算 ,第一段取底下 1 10Lm? 段。 ② 封頭設(shè)計(jì) 封頭厚度取筒體厚度 10mm?? ，直邊高度取 40mm。裙座上端與塔體的底封頭焊接，下端與基礎(chǔ)環(huán)、筋板焊接。 ③ 填料層壓板的計(jì)算 填料層設(shè)置壓板的必要條件為 : 222g PmPu Ngd? ?? 其中 mu 為最大氣速，這里取空塔氣速 則 221 2 . 5 7 0 . 6 2 5 0 . 2 52 2 9 . 8 1g mug? ? ? ?? 2235 4 . 8 0 . 1 0 21074025 0 1 0gPmPuN gd???? ? ?? 故需要加壓板，塑料填料選用固定式壓板，壓板的開(kāi)孔面積等于填料的孔 率 ? ，則 2 2 23 . 1 4 0 . 8 0 . 9 2 7 1 . 8 6S R m??? ? ? ? ? 開(kāi)孔的縫隙取填料直徑的 ，則 0 .6 0 .6 0 .0 5 0 .0 3nPd d m? ? ? ? ④ 支撐板的選取 支撐板的開(kāi)孔面積為填料的孔隙率，為 ，這里取 100%塔截面。 ???? ? 查文獻(xiàn) [20]選用 219 28mm mm? ? 的無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑 : 2 1 9 2 2 8 1 6 3 0 .1 6 3d m m m? ? ? ? ? 重新核算氣體在管內(nèi)的流速 : smuV / 2 ???? ② 液體輸送管管徑 進(jìn)液管選用碳鋼管，則其管徑 : mmqd LLm 2 7 41 0 2 73 6 0 9 82 9 8 , ?????????? ???? ??? 21 其雷諾數(shù) 5, ????? ???? dqR L Lme ?? 故為層流。1,39。 1 0 . 1 3 2 5 1 0 . 1 3 2 5 2 2 2 2 2 . 9 1 5P P P a? ? ? ? ? ? 全塔的填料層降壓為： k PaPaZPP 39。1 ????? ? 泛點(diǎn)率為 % ??Fuu 經(jīng)校核 D=。 取 ? ?3m i n( ) 0 . 0 8 /WL m m h?? 最小噴淋密度 : ? ?32m i n m i n( ) 0 . 0 8 1 1 4 . 2 9 . 1 4 /WtU L a m m h? ? ? ? ? 操作噴淋密度 : ? ?hmmDqU L Lm 23252, / 4 ??? ??? ?? U minU 符合生產(chǎn)要求。1 ????? ? 圓整取塔徑為 。1 ???? 塔內(nèi)氣體的質(zhì)量流量為： hkgGq VVm / 1 9 4 439。 同樣條件下 NHD 在 2CO 的溶解度是碳酸丙烯的 倍，則在 25℃ ， 下 NHD的溶解度為： 1 .1 5 1 3 .8 1 5 .8 7S ? ? ?3m （標(biāo)） 3/m 15 凈化氣的流量為： ? ? ? ? hmYGG B / 4 4 9 4 2 5 41 322 ????? 凈化氣摩爾流量為： hk mo lGqc / 2 ??? 凈化氣中 2CO 的流量為： hmyGG co 322,2 2 4 4 4 9 72 ???? 則被 NHD 吸收的 2CO 流量為： hmGGG cocoY / 8 1 82 4 0 6 3 3,2,122 ????? 被 NHD 吸收的 2CO 摩爾流量為： hk m o lGq YY /2 6 8 1 ??? 則 2CO 吸收所需的 NHD 的量為： hmSGL YO / 6 8 1 8 3??? 其摩爾流量為： hk m o lMLL L LOn / 4 4 8260 1 0 2 ????? ? 取 NHD 中的雜質(zhì)含量為 %，則真實(shí)所需的 NHD 為： ? ? hmL / 31 ???? 其摩爾流量為： hk m o lMLq L LLn / , ????? ? 根據(jù)全塔的物料恒算，求出 2CO 在液相中的摩爾比為 ? ? ? ? ,21,21 ????????LnVn q YYqXX 其摩爾分?jǐn)?shù)為： 1 7 2 1 2 1 111 ????? XXx 從塔底流出的富液量為： hk m o lqLL coY / 4 42 6 8 42,12 ????? 凈化氣各組分含量由 2,2, 2iiGy G? 求出，見(jiàn)列表 ： 表 凈化氣各組分含量 組成 CO2 CO H2 N2 CH4 合 計(jì) 含量 % 1 熱量恒算 全塔的熱量平衡式為 : 1 1 2 2g L S g LQ Q Q Q Q? ? ? ? 原料氣帶入的熱量 16 當(dāng)氣體壓力不高時(shí)，有 ? ?1 1 112 2 .4g g g oGQ C T T? ? ? 其中氣體的比 熱容1 1, 1,ig g iC C y??，而1 1 123ig i i g i g i gC a b T c T d T? ? ? ?， 查 文獻(xiàn) [5]將數(shù)據(jù)代入可得氣體中各組分的比熱容，見(jiàn)列表 ： 表 氣體各組分的比熱容 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 1,igC ? ?/kJ kmol k? ? ?kk m olkJC g ?? ?????????? / 原料氣帶入的熱量為： ? ? hkJQg / ????? 單位時(shí)間內(nèi)氣體的溶解熱 單位時(shí)間內(nèi)氣體的溶解熱為 1YS COGQq?? 式中2COq為二氧化碳溶于 NHD 的溶解熱，2 3 3 7 9 2 /COq kJ km ol? 故 hkJQS / 7 7 7 8 9 ??? 進(jìn) 塔溶液帶入的熱量 進(jìn)塔溶液帶入的熱量 ? ?1 1 11L L L oQ L C T T? ? ? 式中1LC為 NHD 的比熱容， ? ?1 5 4 6 /LC kJ km ol K?? 故 ? ? hkJQ L /2 0 7 5 4 8 2 52 7 32 9 85 4 5 2 01 ????? 凈化氣帶出的熱量 由工程上操作可知?dú)怏w出塔溫度與操作溫度相同，則 ? ?2 2 222 2 .4g g g oGQ C T T? ? ? 其中氣體的比熱容2 2 , 2,ig g iC C y??，而2 2 223ig i i g i g i gC a b T c T d T? ? ? ?， 查 文獻(xiàn) [5]將數(shù)據(jù)代入可得氣體中各組分的比熱容，見(jiàn)列表 ： 表 各組分的比熱容 組分 CO2 CO H2 N2 CH4 2,igC ? ?/kJ kmol k? 12147 17 ? ?kk m olkJC g ?? ?????????? / 故凈化氣帶出的熱量為： ? ? hkJQg / 9 5 6 2 ???? 塔底富液帶出的熱量 塔底富液帶出的熱量 ? ?2 2 22L L L o XQ L C T T Q? ? ? ? 式中 ? ?21 5 4 6 /LLC C kJ km o l K? ? ?， XQ 為單位時(shí)間已溶氣體的焓， 則 ? ? ? ? hkJTTCGQOggYX co / 8 1 1 52 7 32 9 89 4 8 1 22,2 ???????? 由1 1 2 2g L S g LQ Q Q Q Q? ? ? ? 可以求出富液帶出的熱量為： hkJQ L / 4 2 6 9 1 3 92 ? 故富液的溫度 2T 為： KTCL T L XL 3 0 32 7 35 4 7 8 0 8 1 1 9 4 5 8 3 5 3022 22 ??? ?????? 溶液溫度升高了 5℃ 。 物料恒算 原料氣在通過(guò)吸收塔的過(guò)程中，二氧化碳?xì)怏w不斷被吸收，故氣體總量沿塔高而變，液體也因其中不斷溶入二氧化碳組分，其含量也沿塔高而變，但是塔的惰性氣體量和溶劑量是不變的。 13 第 3 章 吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 經(jīng)資料查詢(xún)以及實(shí)際情況分析可 知 進(jìn)口氣體的組成 ： 進(jìn)口氣體組成見(jiàn)表 ： 表 進(jìn)口氣體組成 組成 CO2 CO H2 N2 CH4 合 計(jì) 含量 /% 100 工藝參數(shù)： 原料氣壓力：常壓； 進(jìn)脫碳塔氣 體溫度： 25℃ ； 脫碳塔操作壓力： P=； 脫碳塔操作溫度： t=27℃ ； 進(jìn)脫碳塔溶液含二氧化碳的量： 進(jìn)脫碳塔溶液溫度： 25℃ ； 閃蒸槽操作壓力：常壓； 閃蒸槽操作溫度： 25℃ ； 進(jìn)氣提塔氮?dú)鉁囟龋?30℃ ； 氣提塔操作壓力： ； 氣提塔操作溫度： 25℃ ； 年工作日 330 天，其余數(shù)據(jù)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況自定。出氣提塔的解吸氣經(jīng)分離器回收少量夾帶 NHD 霧沫后，入空氣冷卻器，與羅茨風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣進(jìn)行間接熱交換之后，解吸氣放空。自閃蒸槽底部出來(lái)的溶劑，經(jīng)富液泵提壓后送至氣提塔頂部。 12 1— 換熱器 13— 氣液分離器 7— 風(fēng)機(jī) 4— 吸收塔 11— 溶液泵 14— 氣體緩沖罐 9— 氣提塔 10— 離心泵 12— 閃蒸槽 圖 脫碳工藝流程圖 變換氣加壓至 后先經(jīng)過(guò)分離器分離夾帶霧沫后，進(jìn)入板翅式綜合氣體換熱器，與凈化氣、高壓閃蒸氣、低壓閃蒸氣換熱降溫，經(jīng)進(jìn)塔分離器分離，進(jìn)入脫碳塔，氣體由下向上與從塔頂噴淋下來(lái)的溶液逆流接觸，混合氣體的二氧化碳被溶劑吸收，脫除到 %以下，凈化氣經(jīng)霧沫分離器分離 掉夾帶的少量霧沫后，進(jìn)入翅式氣體換熱器回收冷量，經(jīng)裝有 EAC2 的精脫硫罐脫除掉殘余總硫，加壓送聯(lián)醇系統(tǒng)。 NHD 溶劑是油漆的溶劑，管道和設(shè)備內(nèi)表面不能使用涂料，偶爾接觸 NHD 溶劑的設(shè)備防腐涂層可用環(huán)氧樹(shù)脂漆 [25]。因此，脫碳系統(tǒng)的大部分設(shè)備 ——脫碳塔、氣提塔，閃蒸槽等都可用低合金鋼鋼制作，僅部分內(nèi)件，如除沫器，液體分布器，填料支承及壓板等，采用不銹鋼材料。 腐蝕及材料選擇 NHD 溶劑本身無(wú)腐蝕性，并能在有些原來(lái)的腐蝕的脫碳系統(tǒng)內(nèi)抑制腐蝕，這是因?yàn)镹HD 溶劑吸收了水分，減輕了 CO2 對(duì) 碳鋼的腐蝕 [23]。 (因?yàn)檎麄€(gè)脫碳系統(tǒng)中，富液溫度最高 )整個(gè)脫碳系統(tǒng)操作溫度都較低，溶劑損耗少。采用這種冷凝器裝置的有加拿大希爾哥頓公司氨廠，加拿大工業(yè)公司氨廠等。缺點(diǎn)是傳熱溫差小，溶劑損耗大。用冷凝器冷卻貧液的有美國(guó)奧馬哈氨廠，西德的一些工廠以及TVA 的有關(guān)報(bào)價(jià)材料。 根據(jù)國(guó)外同類(lèi)型運(yùn)轉(zhuǎn)工廠的經(jīng)驗(yàn)，冷凝器的位置有兩種，一種冷卻貧液，一種是冷卻富液。 如表 所示： 表 CO 進(jìn)出口脫碳能力對(duì)比 序 號(hào) A B C D E F G H