【正文】 .1 32 5 10 .1 32 5 22 22 2. 91 5P P P a? ? ? ? ? ? 全塔的填料層降壓為 39。12 1 0 9 7 . 2 0 . 1 5 20 . 7 8 5 3 6 0 0 14 /360 60 .G su mD?? ? ??? 泛點(diǎn)率為 %%100* ??ufu 經(jīng)校核 D= 符合要求。 取 ? ?3m in( ) 0. 08 /WL m m h?? 最小噴淋密度 ? ?32m in m in( ) 0 .0 8 1 1 4 .2 9 .1 4 /WtU L a m m h? ? ? ? ? 操作噴淋密度 ? ?5, 22 324 1 . 9 1 0 9 2 . 0 60 . 7 8 5 1 0 2 7 1 . 6 /mLLqU D m m h?? ?? ? ?? ?? U minU 符合生產(chǎn)要求。14 1 0 9 7 . 2 1 . 5 7 33 6 0 0 0 . 7 8 5 0 . 1 5 7 3 6 0 0GDmu?? ? ??? 圓整取塔徑為 。1, ????? ? 塔內(nèi)氣體的質(zhì)量流量為 hkgllq Vm /1091 0 2 439。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 20 塔徑及氣速的計(jì)算 塔內(nèi)氣體的密度 31 / mkgRTMPV ?????? 將進(jìn)塔氣換成操作壓力下的體積流量，中壓以下由 PV nRT? 可知 1221PVPV? , 則 hmPGPG / 00 31 1039。 進(jìn)塔氣的的平均摩爾質(zhì)量為 k m o lkgM /3 8 1 9 3 6 ??????????? 進(jìn)塔氣的摩爾流量： hk m olqn / 1057 ??? ?? hmG / 31 ??? 進(jìn)塔氣中 2CO 的流量： hmG co / 3 8 9 4 8 32 ??? 惰性氣體的流量： hmG B / 5 5 3 8 9 4 8 3??? 則原料氣中各組分的物質(zhì)的量為： hk m o lq con / 1 , ??? 1 02 6 , ???conq kmol/h hk m o lq Hn /2, ??? hk m o lq Nn / 1 01 9 2, ??? hk m o lq cHn / 1 00 1 4, ??? 其中惰性氣體的物質(zhì)的量為： / 4 1 02, k m o lqGq connVn ????? 進(jìn)塔氣中 2CO 的摩爾比為： 111 ????? yyY 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 16 出塔氣中 2CO 的摩爾比為： 222 ????? yyY 進(jìn)塔溶液中 2CO 的摩爾比為： 2220 . 0 0 1 0 . 0 0 11 1 0 . 0 0 1xX x? ? ??? 塔操作壓力下 2CO 的分壓為： M P aPyP coco 22 ???? 以煤為原料的變換氣中 2CO 在 25℃ ， 下在碳酸丙烯的溶解度為 3m （標(biāo)） 3/m 。 設(shè)計(jì)目標(biāo)： 出脫碳塔凈化氣組分中 CO2含量 ? %； 再生氣組分中 CO2%回收率 ? 93% 脫碳塔壓差 20kPa? ； 氣提塔壓差 20kPa? 。 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)氧樹脂漆。因此，脫碳系統(tǒng)的大部河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 總論 13 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)?NHD 溶劑吸收了水分，減輕了 CO2對(duì)碳鋼的腐蝕。然而帶來(lái)的缺點(diǎn)是不利于解吸過(guò)程，低溫管道設(shè)備多，冷量損失就大。它的優(yōu)點(diǎn)是傳熱溫差大，有利于減少傳熱面積。另一種冷卻富液，即冷卻剛出脫碳塔的富液。它的優(yōu)點(diǎn)是，控制進(jìn)脫碳塔貧液溫度比較直接，經(jīng)冷卻后的低溫管道較短，其它設(shè)備操作溫度均稍高， 這樣有利于氣提過(guò)程及減少冷量損失。兩種方法各有千秋。我們選用液氨為冷源， 使溶液溫度保持在 25℃左右 。下表列出了在某工藝條件下，將 CO2由進(jìn)口的 %脫到%的對(duì)比數(shù)據(jù)。 (吸收壓力均在 ~，吸收溫度均在26~34℃ ，氣提空氣 /溶劑在 ~)。下表中模式數(shù)據(jù)顯示了這種影響。 解吸的操作壓力我選常壓，即一個(gè)大氣壓，這樣有利于設(shè)備的運(yùn)行。但合成氨廠的脫碳?jí)毫ν蓧嚎s機(jī)型及流程總體安排所決定，只要脫碳系統(tǒng)的二氧化碳的分壓達(dá)到 以上，用 NHD脫碳都可以獲得良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 脫碳再生操作壓力的選定 吸收的壓力越高，越有利于物理溶劑的吸收能力的提高。 在這里脫碳塔的操作溫度選 27℃。更由于溶劑蒸汽壓隨溫度降低而降低，可使系統(tǒng)的溶劑河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 總論 11 損耗減少，但低溫下的溶劑粘度大，傳質(zhì)慢，增加了填料層高度和冷量損失。 脫碳再生操作溫度的選定 在吸收壓力及進(jìn)脫碳塔氣的 CO2濃度為定值時(shí)，二氧化碳在聚乙二醇二甲醚中的平衡溶解度 隨溫度降低而升高。 關(guān)于填料，可以根據(jù)發(fā)展情況，考慮選用 φ 50 25 碳鋼階梯環(huán)，也可使用φ 50 25 玻纖增強(qiáng)聚丙烯階梯環(huán)，但必須有低溫長(zhǎng)期使用的經(jīng)驗(yàn)后方可使用 。在國(guó)外已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的聚乙二醇二甲醚氣體凈化工業(yè)裝置，也多采用填料塔。所以需要較大的氣液傳質(zhì)界面。 氣提劑的選擇 本設(shè)計(jì)采用氮?dú)庾鳛闅馓釟?，因此，解決了溶液中硫化物的氧化析硫問(wèn)題，改善了整個(gè)系統(tǒng)的可操作性，更是脫 碳 塔以預(yù)飽和 CO2的溶液作貧液這種先進(jìn)工藝的采用的先決條件。 NHD 溶劑的飽和蒸汽很低，氣相中帶走的溶劑損耗極少。 經(jīng)閃蒸、氣提等手段再生的溶液充作半貧液進(jìn)入脫碳塔中部 ，用以吸收進(jìn)口氣體中大部分 CO2。 由于 NHD 溶劑吸收 CO2是個(gè)液膜控制過(guò)程，因此在傳質(zhì)設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì)上，應(yīng)采取 提高液相湍動(dòng)、氣液逆流接觸、減薄液膜厚度及增加相際接觸面積等措施，以提高傳質(zhì)速率。 若降低吸收溫度，則一方面提高了 H 值 (即提高了 GK 值 )，另一方面溫度降低會(huì)使同樣的液相濃度的平衡分壓2COP?降低，吸收 2CO 的推動(dòng)力 ? ?22CO COPP??將增大。 計(jì)算的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ) 通過(guò)對(duì) NHD 溶劑吸收 2CO 的傳質(zhì)研究，測(cè)得 2CO NHD? 系統(tǒng)的擴(kuò)散系數(shù) TDe??? 2CO NHD? 系統(tǒng)的液膜傳質(zhì)系數(shù)與溫度的關(guān) 系式： 4 0. 10 TLke?? ? ? 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 總論 9 NHD 溶劑吸收 2CO 的速率方程式可以寫成： ? ?2 2 2CO G CO COG K P P ?? ? ? NHD 溶劑吸收 2CO 時(shí)的傳質(zhì)阻力主要是在液相，對(duì)此物理溶解過(guò)程有： 1 1 1G G LK k Hk?? 在過(guò)程速率主要取決于 2CO 在 NHD 液相中的擴(kuò)散速率情況下，則上式可簡(jiǎn)化為 GLK Hk? 提高氣相壓力對(duì) GK 無(wú)明顯影響，但提高了2COP，從而增大了吸收 2CO 的推動(dòng)力 ? ?22CO COPP??，2COG也增大。閃蒸后的 NHD 溶液中還有少量的氣體i，此時(shí)可往溶液中鼓入不含氣體 i的空氣等惰性氣體，繼續(xù)降低氣相中 i 的濃度，可進(jìn)一步降低 溶液中 i 氣體的濃度 iC ,達(dá)到溶液再生的目的，使之重復(fù)用于吸收。若氣體 i 為二氧化碳，即為脫碳過(guò)程。其物理性質(zhì) (25℃ )見表 1： 表 1 NHD 的物理性質(zhì) 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 總論 8 計(jì)算的熱力學(xué)基礎(chǔ) NHD 溶劑在脫碳過(guò)程具有典型的物理吸收特征。 (第 1516 周 ) 進(jìn)行畢業(yè)答辯。 (第 811 周 ) 完成 工藝流程圖 、車間布置圖與主體設(shè)備圖 的繪制 。 (第 23 周 ) 完成 物料衡算 、熱量衡算 。 經(jīng)過(guò)閃蒸的 NHD富液由富液泵打至氣提塔段上部，自上而下與從塔底上升的氮?dú)庠谔盍蠈觾?nèi)逆流接觸進(jìn)行氣提再生，經(jīng)氣提再牛后的 NHD 貧液從氣提塔底排出，經(jīng)脫碳貧液泵升壓后，再經(jīng)氨冷器冷卻到一 5℃，然后去脫碳塔頂部循環(huán)使用。高壓閃蒸氣含氫高達(dá) 23％左右，為了充分同收這部分氫氣，通過(guò) l臺(tái)閃蒸氣壓縮機(jī)增壓后返回脫硫塔。脫碳塔底排出的 NHD 富液經(jīng)水力透平回收能量后去高壓閃蒸槽，其操作壓力為 1． 2 MPa。 NHD 脫碳工藝流程見圖 1。此外，CO2還 是重要的化工原料，因此合成氨中 原料氣凈化 脫碳 很有必要和意義 。對(duì)脫碳工段的各個(gè)單元生產(chǎn)指標(biāo)的計(jì)算和對(duì)比，對(duì)于這次的設(shè)計(jì)我覺(jué)得選擇 NHD相對(duì)來(lái)說(shuō)比較好。,N 一甲基二乙醇胺 MDEA,聚乙二醇二甲醚的混合物 NHD,(這里要標(biāo)出其中文工藝名 )等 ，下面大致的介紹一下各種脫碳的方法， ACT1具有愿優(yōu)良的質(zhì)量傳遞，提高了溶質(zhì)在溶液中的質(zhì)量傳遞速度，更有利于改進(jìn) 氣一液相 平衡，更好的化學(xué)穩(wěn)定性 [1]； aMDEAR利用操作溫度上的不同，從而達(dá)到節(jié)能的目的 [2]； MDEA具有極好的選擇吸收能力，與酸 性氣體溶解熱最低，穩(wěn)定性好 [3]， MDEA蒸氣壓低； NHD劑的豐要成分為聚乙二醇二甲醚的混合物，屬于物理吸收溶劑 [4]。 本課題的主要目的是為了尋找出一套合理的脫碳的工藝，以獲得較高 純度的凈化氣。 隨著合成氨工業(yè)的飛速發(fā)展與國(guó)際經(jīng)濟(jì)的迅速變化，合成氨工業(yè)的經(jīng)濟(jì)性急需要提高，來(lái)降低成本，抵御風(fēng)險(xiǎn)，就不同的脫碳工藝進(jìn)行深入研究，以達(dá)到成本最低化，資源有效化。 如果原料中的二氧化碳不能在合成氨工藝前及時(shí)除凈，就會(huì)使合成氨中的催化劑中毒，致使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行下去，導(dǎo)致巨大的損失。因此，脫碳的工藝能耗的高低，對(duì)氨廠總能耗的影響很大，國(guó)內(nèi)一些較先進(jìn)的合成氨工藝流程，基本都選用了低能耗脫碳工藝。 [4] 張宏偉 .MDEA溶液脫碳工藝在合成氨中的應(yīng)用 [J].小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù) ,2020,26(6):3132. 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