【正文】 27282930水平和垂直主管內(nèi)徑計(jì)算：水平和垂直主管內(nèi)徑為入塔液管的內(nèi)徑，直列排管直徑d1的計(jì)算：，共設(shè)計(jì)布置30排，得(2)確定孔間距設(shè)定分布器與塔內(nèi)徑距離為20mm，則每根直列排管下部排2排布液孔，孔徑為5mm。則總布液點(diǎn)數(shù)為N=200=≈2344點(diǎn)。(1)計(jì)算噴淋點(diǎn)數(shù)按Eckert建議值[16]，鮑爾環(huán)直徑在50mm時(shí)，最小噴淋點(diǎn)密度為35點(diǎn)/m2[16]孫希瑾,陳建娟,[J]. 石油化工設(shè)計(jì)2001,19(1):1015.。在主槽及分槽的底部分別開(kāi)一些孔徑不同的小孔。選用管式液體分布器。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。 （），（），塔底液停留時(shí)間按2min考慮，則塔釜也所占的空間高度H1為：H1=＝，所以塔的附屬總高度H為：取氣體進(jìn)口接管管徑為400mm，出口管徑為374mm，經(jīng)校核在允許氣體流速范圍之內(nèi)。因此，設(shè)計(jì)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。液體沿填料層下流時(shí)，有逐漸向塔壁方向集中的趨勢(shì)，形成壁流效應(yīng)。h） 噴淋密度的計(jì)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(mǎn)足亨利定律。h）dp==4=VG1=kg/（m2PB1= Pt1(1)=()= MPaPB2= Pt2(1)=()= MPa=（m2s=（ms=（m 氣流中純組分的黏度計(jì)算結(jié)果部 位CO2COH2N2塔頂102102102102塔底102102102102=105==105=（2）液相的黏度根據(jù)log=+mPa（1）氣相的黏度μG μG=（氣體混合物的黏度）（純組分的黏度）為0℃、常壓下純氣體組分的黏度。（2）CO2在液相中的擴(kuò)散系數(shù)關(guān)于CO2在液相中的擴(kuò)散系數(shù)，有下面的經(jīng)驗(yàn)公式：=108T/ cm2 /s （的單位為） =108T/ cm2 /s （的單位為） 為使得結(jié)果準(zhǔn)確，取二者的算術(shù)平均值，即=108 T/ ，塔底、塔頂溫度分別為35℃和30℃。將CO2在各組分中擴(kuò)散系數(shù)按上式計(jì)算。計(jì)算公式如下：DCO2 i=（Pt的單位。h。忽略氣體因溫升引起的焓變、溶劑揮發(fā)帶走的熱量及塔的熱損失，則氣體溶解所釋放的熱量完全被吸收液所吸收，對(duì)第n個(gè)小區(qū)間作熱量衡算有：LCPL=(tntn1)=L（xnxn1）△HS得： tn＝tn1+（xnxn1）△HS/CPL式中：L液相摩爾流率，△HS：第n區(qū)間內(nèi)溶解氣的平均微分摩爾熔解熱；△ HS=14654kJ/kmol；CPL第n區(qū)間液體平均定壓比熱容，其表達(dá)式為：CPL= [+(10)]（kmols）Y2=，x2=吸收塔物量衡算的操作線(xiàn)方程為G′()=L′（(）將上述已知數(shù)據(jù)帶入操作線(xiàn)方程，整理得x=吸收塔內(nèi)相平衡方程將相平衡關(guān)系中的氣相分壓p和液相中的濃度X轉(zhuǎn)化為氣也兩相均以摩爾分率表示的對(duì)應(yīng)關(guān)系，即：y=f(x)，其轉(zhuǎn)化過(guò)程如下：lgXco2=+x= y=PCO2/Pt因塔內(nèi)的壓力分布和溫度分布未知，現(xiàn)假定總壓降與氣相濃度差成正比（實(shí)際上與填料層高度成正比，因填料層高度待求），將氣相濃度變化范圍十等份成10個(gè)小區(qū)間，可求得各分點(diǎn)處的壓強(qiáng)。選用填料層高度的計(jì)算公式H=采用近似簡(jiǎn)化的計(jì)算方法，即H=≈ 由于其他氣體的溶解度很小，故將其他氣體看做是惰性氣體并視為恒定不變，那么，惰性氣體的摩爾流率G′G′==（m2 u====（鮑爾環(huán)的徑比要求）。將入塔流量Vs= m3/s分為兩股，分別進(jìn)入兩個(gè)塔內(nèi)，則每個(gè)塔的入塔流量為Vs=。泛點(diǎn)氣速u(mài)F可由Eckert通用關(guān)聯(lián)圖或BainHougen關(guān)聯(lián)式求取，現(xiàn)按BainHougen關(guān)聯(lián)式計(jì)算泛點(diǎn)率關(guān)聯(lián)式求解uF。s=（ms=（m進(jìn)出塔氣體的摩爾比熱容： ===+++=由于（1187為35℃時(shí)純PC的密度）其量很少，因此可用純PC的密度代替溶液的密度（其它物性也如此）。理想氣體的定壓比熱容： CPV=ai+biT+ciT2+DdiT3。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CO2：2139003757= Nm3/h %CO：2139003757= Nm3/h %H2：213900+3757= Nm3/h %N2：213900+= Nm3/h % Nm3/h % 出塔氣的平均摩爾質(zhì)量：2=44+28+2+28=出塔氣的質(zhì)量流量：V2=247。=117552kg/h帶出氣體的總質(zhì)量流量：1017+117552=118569kg/h，= kgf/cm2，此時(shí)CO2的分壓為： Pco2==此時(shí)分壓呈平衡的CO2液相濃度為：lgXco2=+= Xco2= CO2/kmolPC ==＞ Nm3CO2/m3PC式中：1192為吸收液在塔頂30℃時(shí)的密度，近似取純PC液體的密度值。 溶劑夾帶量 Nm3/m3PC計(jì)，各組分被夾帶的量如下：CO2：= Nm3/m3PCCO：= Nm3/m3PCH2：= Nm3/m3PCN2：= Nm3/m3PC 溶液帶出的氣量為夾帶量與溶解量之和CO2：+= Nm3/m3PC %CO：+= Nm3/m3PC %H2：+= Nm3/m3PC %N2：+= Nm3/m3PC % Nm3/m3PC 100%以VVV3分別代表進(jìn)塔(出塔及溶液帶出的總氣量，以yyy3分別代表CO2相應(yīng)的體積分率，對(duì)CO2作物料衡算有：聯(lián)立兩式解之得V1===62200Nm3/hV2= V1 V3=21390062200=151700 Nm3/h Nm3，故有：L===3757m3/h37571187=4459560kg/h操作的氣液比為V1/L=213900/3757= Nm3/m3L0=443757=1476kg/h夾帶氣量：3757=1127 Nm3/h夾帶氣的平均摩爾質(zhì)量：1=44+28+2+28=夾帶氣的質(zhì)量流量：1127247。其他組分本身溶解度就很小，經(jīng)解吸后的殘值完全可被忽略。其它氣體在PC中的溶解度很小，故也可將CO2以外的組分視為惰性氣體而忽略不計(jì)，而只考慮CO2的溶解吸收，即將多組分吸收簡(jiǎn)化為單組份吸收的問(wèn)題。、操作溫度為35℃下在PC中的溶解度數(shù)據(jù)，并取相對(duì)吸收飽和度為80%。30℃：PL1=1192kg/ m3；35℃：PL2=1187 kg/ m3 PC的蒸汽壓查PC理化數(shù)據(jù)知，PC蒸汽壓于操作總壓及CO2的氣相分壓相比均很小，故可認(rèn)為PC不揮發(fā)。lgXco2=lgPco2+（1）式中：Xco2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，kgf/cm2 T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+（2） 式中： Xco2 CO2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+(3)式中：Xco2—摩爾百分?jǐn)?shù)，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 lgXco2=+Xco2= /kmolPC=（）= Nm3CO2/ m3PC式中：—PC的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；1187—出塔溶液的密度（近似取純PC的密度，kg/m3）?，F(xiàn)假設(shè)出塔氣體 溫度與入塔液的溫度相同，為T(mén)v2=30℃，出塔液的溫度為T(mén)L1=35℃，并取吸收飽和度（定義為出塔溶液濃度對(duì)其平衡濃度的百分?jǐn)?shù)）為80%，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗(yàn)證生疏溫度假設(shè)的正確性。合成氨：（400000t/a）/（8000h/a）=變換氣：4278Nm變換氣/t氨。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??；（5）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(yùn)行。第二章 物、熱量恒算設(shè)計(jì)條件：（1）每噸氨耗變換氣近似取4278m(STP)，簡(jiǎn)記為4278Nm3/變換氣t/氨（下同）。因此，在國(guó)際經(jīng)濟(jì)與國(guó)家政策的前提下，將合成氨的風(fēng)險(xiǎn)和利潤(rùn)投入到中間工序脫碳工段，對(duì)陷入困境的化工行業(yè)是一個(gè)很好的出路，對(duì)內(nèi)外交困的合成氨行業(yè)來(lái)說(shuō)，可以選擇與鎳鐵行業(yè)進(jìn)行戰(zhàn)略聯(lián)盟，以避免風(fēng)險(xiǎn)，降低成本。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)。為了在較低操作壓力下獲得需要的氣體凈化度、降低溶劑循環(huán)量、節(jié)省動(dòng)力消耗、降低溶劑蒸發(fā)損失,吸收操作可在低于常溫條件下進(jìn)行,即低溫碳酸丙烯酯脫碳技術(shù)。而且，復(fù)合溶劑可以?xún)?yōu)化配方用最低的費(fèi)用達(dá)到所須的分離要求（）。復(fù)合溶劑法的優(yōu)點(diǎn)從選擇性和吸收能力分析，特別是高分壓下，選擇合適的復(fù)合溶劑，優(yōu)于純?nèi)軇?，顯著地提高了溶劑的吸收能力；另一方面明顯地降低了能耗。改造工作除了塔器以外，還進(jìn)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(yáng)程，串聯(lián)1臺(tái)增壓泵；（2）氣提流程由原正壓氣提改為負(fù)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(guò)濾或全過(guò)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][J].小氮肥設(shè)計(jì)技術(shù),2000,21(1):79.[11]。由此可見(jiàn)，必須對(duì)這種結(jié)構(gòu)徹底改造。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。目前碳丙脫碳技術(shù)已提高到一個(gè)新的階段，已工業(yè)應(yīng)用的或即將應(yīng)用的最有吸引力的進(jìn)展有以下幾個(gè)方面。綜合分析PC法脫碳各廠的使用情況，最具代表性的問(wèn)題有：（1）：a、PC溶劑蒸汽壓高；b、PC氣相回收系統(tǒng)不完善；c、操作管理水平的影響。（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(lái)，經(jīng)稀液泵加壓后送往凈化氣洗滌塔上部自上而下。（1）碳酸丙烯酯脫碳流程簡(jiǎn)述貧碳酸丙烯酯溶液從二氧化碳吸收塔塔頂噴淋下來(lái)，由塔底排出稱(chēng)為富液。由常解塔解吸出來(lái)的常解氣進(jìn)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(lái)，常解氣自常解氣洗滌段出來(lái)后進(jìn)入常解氣分離器，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴進(jìn)一步分離，常解氣自分離器頂部出來(lái)送食品二氧化碳工段。（2）解吸氣體回收流程由閃蒸槽解吸出來(lái)的閃蒸氣進(jìn)入閃蒸氣洗滌塔，自下而上與自上而下的稀液逆流接觸，將閃蒸氣夾帶的液滴回收下來(lái)。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。氣體自水洗塔塔頂出來(lái)進(jìn)入分離器，自分離器出來(lái)的氣體進(jìn)入二氧化碳吸收塔底部，與塔頂噴淋下來(lái)的碳酸丙烯酯溶液逆流接觸，將二氧化碳脫至工藝指標(biāo)內(nèi)。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。與水洗法相比可節(jié)省電耗150250KWh/tNH3，可節(jié)省操作費(fèi)1025元/t NH3。碳丙溶劑對(duì)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。因此，很快得到了推廣，并擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，技術(shù)上也趨于成熟。加之PC法在工藝上與水洗法相似，改造費(fèi)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(lái)，隨著小化肥改變碳銨單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應(yīng)市場(chǎng)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(jì)效益，增強(qiáng)小化肥的竟?fàn)幠芰??？偯撎寄芰s300萬(wàn)噸合成氨/年，其中配尿素型應(yīng)用較多，占60左右，至今該法仍是聯(lián)堿、尿素、磷銨等合成氨廠使用最廣的脫碳方法，其開(kāi)工裝置數(shù)為MDEA、NHD法總和的數(shù)倍。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，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。（PC）法法脫碳工藝基本原理PC為環(huán)狀有機(jī)碳酸酯類(lèi)化合物，分子CH3CHOCO2CH2,該法在國(guó)外稱(chēng)Fluor法 。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(shí)，以其在甲醇中溶解的物理吸收為主；當(dāng)CO2分壓較低時(shí)，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(duì)H2S和CO2的選擇性較差，己很少使用。物理化學(xué)吸收法脫除CO2工藝主要有環(huán)丁砜(Sulfinol)法和常溫甲醇(Amisol)法，物理化學(xué)吸收法常用于中等CO2分壓的原料氣處理。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(diǎn)。低溫甲醇洗工藝(Rectisol Process)系由德國(guó)林德公司(Linde)和魯奇公司(Lurgi)開(kāi)發(fā),是利用甲醇溶劑對(duì)各種氣體溶解度的顯著差別,可同時(shí)或分段脫除H2S、CO2和各種有機(jī)硫等雜質(zhì),具有氣體凈化度高(, CO21010620106)、選擇性好、溶液吸收能力強(qiáng)、操作費(fèi)用低等特點(diǎn),是一