【正文】 塔徑（mm）噴淋槽分配槽液體負荷范圍（m3/h）外徑（mm）數(shù)量中心距（mm）數(shù)量中心距（mm）分配槽數(shù)量單槽式雙槽式三槽式1800 2000D20530012_70010 22055 39030003200D257375213503660037004000D2593752315501900477401801050 填料支承裝置 采用梁型氣體噴射式支承板，是目前性能最優(yōu)的大塔支承板，使用塔徑最大可達12米。=故Qs=14654435=8373613kJ/h設(shè)出塔氣體溫度為30℃，全塔熱量衡算有：帶入的熱量（QV1+QL2）+ 溶解熱量（Qs）= 帶出的熱量（QV2+QL1）Qv1=V1Cpv1(Tv1－T0)=25/=1701533 kJ/hQL2=L2CpL2(TL2－T0)=119825=67626786kJ/hQv2=V2Cpv2(Tv2－T0)=30/=1547756kJ/hQL1=L1CpL1(TL1－T0)=TL1=2744112 TL1kJ/h式中：L1=1188+100601701533+67626786+8373613=1547756+2744112TL1TL1=28℃現(xiàn)均按文獻值作熱量衡算，即取 kJ/kg℃本設(shè)計采用前者?！?據(jù)此算得： kJ/kg本設(shè)計題目中 kJ/kg具體計算步驟如下：因未查到真實氣體的定壓比熱容，故借住已知公式近似計算該真實氣體混合物，公式，其溫度系數(shù)查文獻如下表： 各組分的溫度系數(shù)系數(shù)ABCDCp1（25℃）Cp2（30℃）CO20CO0H20N200CH4表中Cp的單位為kJ/kmolCO2：=CO：=H2： =N2： =CH4：= Nm3/h %出脫碳塔凈化氣量進塔帶出氣量(V1)Nm3/h出塔氣量(V2)Nm3/h溶液帶出的總氣量(V3)Nm3/h10060氣液比入塔氣體平均分子量Kg/Kmol溶解氣體平均分子量Kg/KmolPC中的溶解量(溶解氣量及其組成）35℃組分CO2COH2N2CH4總量溶解度，Nm3/m3PC溶解量，Nm3/m3PC溶解體積流量Nm3/h溶解氣所占的百分數(shù)%出塔液相帶出氣量及其組成 35℃溶解量， Nm3/m3PC 體積流量 Nm3/h 10060溶解氣所占的百分數(shù)% 入塔氣相及其組成 25℃體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分數(shù)% 出塔氣相的組成 30℃體積流量 Nm3/h 溶解氣所占的百分數(shù)% 入塔液相及其組成 25℃體積流量 Nm3/h 　　　溶解氣所占的百分數(shù)% 　　　100在物料衡算中曾假設(shè)出塔溶液的溫度為35℃，現(xiàn)通過熱量衡算對出塔溶液的溫度進行校核，看其是否在35℃之內(nèi)。 本設(shè)計采用填料塔逆流操作。該塔結(jié)構(gòu)簡單，易于用耐腐蝕材料制作，氣液接觸面積大，接觸時間長，氣量變化時塔的適應性強，塔阻力小，壓力損失為300～700Pa，與板式塔相比處理風量小，空塔氣速通常為0．5～1．2m/s，氣速過大會形成液泛，噴淋密度6～8/以保證填料潤濕，液氣比控制在2～10L/。常用的填料有拉西環(huán)、鮑爾環(huán)、弧鞍形和矩鞍形填料，20世紀80年代后開發(fā)的新型填料如QH—1型扁環(huán)填料、八四內(nèi)弧環(huán)、刺猬形填料、金屬板狀填料、規(guī)整板波紋填料、格柵填料等，為先進的填料塔設(shè)計提供了基礎(chǔ)。填料是填料塔的核心，它提供了塔內(nèi)氣液兩相的接觸面，填料與塔的結(jié)構(gòu)決定了塔的性能?！?．結(jié)構(gòu)簡單、便于制造和檢修?！?．設(shè)備阻力小，能耗低?！?．氣液兩相應具有強烈擾動，減少傳質(zhì)阻力，提高吸收效率。通常采用逆流操作，吸收劑以塔頂加入自上而下流動，與從下向上流動的氣體接觸，吸收了吸收質(zhì)的液體從塔底排出，凈化后的氣體從塔頂排出。第一類是氣體以氣泡形態(tài)分散在液相中的板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收塔；第二類是液體以液滴狀分散在氣相中的噴射器、文氏管、噴霧塔；第三類為液體以膜狀運動與氣相進行接觸的填料吸收塔和降膜吸收塔。sT為熱力學溫度，K吸收塔是實現(xiàn)吸收操作的設(shè)備。結(jié)論：出料（摩爾分數(shù)） PC密度與溫度的關(guān)系利用題給數(shù)據(jù)作圖，得密度與溫度的關(guān)聯(lián)表達式為式中：t為溫度，℃；為密度，kg/m3 各溫度下碳酸丙烯酯的密度溫度，（℃）0152530354055（kg/m3）1224120711981193118811841169 碳酸丙烯酯的密度與溫度的關(guān)系 PC蒸汽壓的影響根據(jù)變換氣組成及分壓可知，PC蒸汽壓與操作總壓及CO2的氣相分壓相比均很小，故可忽略。即： kPaCO2在PC中溶解的相平衡關(guān)系，即：式中：為摩爾比，kmolCO2/kmolPC；為CO2的分壓，kgf/cm2；T為熱力學溫度，K?，F(xiàn)假設(shè)出塔氣體的溫度為，出塔液體的溫度為，并取吸收飽和度（定義為出塔溶液濃度對其平衡濃度的百分數(shù)）為70%。對與此題中的易溶氣體是CO2 。s分子量20430℃38℃20℃50℃溫度，（℃）015254055ρ（kg/m3）12241207119811841169 CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度 碳酸丙烯酯的溶解度溫度t，（℃）254050亨利系數(shù)E CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解熱可近似按下式計算（以表示）吸收是利用各組分溶解度的不同而分離氣體混合物的操作。由塔底出來經(jīng)自調(diào)閥進入閃蒸氣洗滌塔的上部自上而下，由底部出來經(jīng)自調(diào)閥進入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段自上而下，由底部出來經(jīng)一U型液封管進入常解氣洗滌段繼續(xù)循環(huán)。富液經(jīng)自調(diào)閥進入溶液泵渦輪機組的渦輪，減壓后進入閃蒸槽，自閃蒸槽出來的碳酸丙烯酯液一部分進入過濾器，大部分不經(jīng)過過濾器，二者混合過后進入常解汽提塔的常解段，碳酸丙烯酯液自常解段底部出來經(jīng)過兩液封槽進入汽提塔頂部，與自下而上的空氣逆流接觸，將碳酸丙烯酯溶液中的二氧化碳進一步汽提出來，經(jīng)汽提后的碳酸丙烯酯溶液為貧液，貧液由汽提塔出來進入循環(huán)槽，再由循環(huán)槽進入溶液泵渦輪機組的溶液泵，由泵加壓后經(jīng)碳酸丙烯酯溶液冷卻器降溫，進入二氧化碳吸收塔，從而完成了碳酸丙烯酯溶液的整個解吸過程。汽提氣由汽提塔出來后進入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接觸，將汽提氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴和飽和汽提氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，經(jīng)洗滌后汽提氣由塔頂放空。閃蒸氣自閃蒸氣洗滌段出來后進入閃蒸氣分離器，將閃蒸氣夾帶的碳酸丙烯酯液滴進一步分離下來，閃蒸氣自分離器頂部出來送碳化，脫除二氧化碳并副產(chǎn)碳酸氫銨后，閃蒸氣回壓縮機一段入口總管。在使用上，有替代加壓水洗型、聯(lián)堿型、配尿素型、聯(lián)醇型、生產(chǎn)液氨型以及制氫等各類型；在凈化效率上，有的對CO2進行粗脫，而大部分廠家，則進行精脫；對脫碳壓力，、。凈化氣由吸收塔頂部出來進入凈化氣洗滌塔底部，與自上而下的稀液（或脫鹽水）逆流接觸，將凈化氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴與蒸氣洗滌下來，凈化氣由塔頂出來后進入凈化氣分離器，將凈化氣夾帶的碳酸丙烯酯霧沫進一步分離，凈化氣由分離器頂部出來回壓縮機四段入口總管。①氣體流程 ⑴原料氣流程，洗去變換氣中的大部分油污及部分硫化物，并將氣體溫度降到30℃以下，同時降低變換氣中飽和水蒸汽含量。吸收壓力的提高，在相同的溫度條件下，變換氣的飽和水蒸氣減少，帶入脫碳系統(tǒng)的水量減少，有利于系統(tǒng)的水平衡，減少變換氣帶入系統(tǒng)的水分。在用地下水補充用水的工廠，最好采用地下水為脫碳冷卻水后，再做循環(huán)水系統(tǒng)的補充用水，這樣，脫碳操作溫度應控制在25攝氏度左右，對整個生產(chǎn)過程有利。降低操作溫度可以減少溶劑的循環(huán)量，使溶劑泵的電耗下降，還可以降低整個脫碳過程中的氣相帶出的溶劑蒸汽，即溶劑的損耗降低，相應的減少了操作運行費用，提高了經(jīng)濟效益。 提高操作溫度則會使溶劑中溶解的氣體較多的解析出來，使溶劑很快再生。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1025元/t NH3。碳丙溶劑對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，并擴大了應用范圍，技術(shù)上也趨于成熟。加之PC法在工藝上與水洗法相似，改造費用低，很快在一些小氮肥企業(yè)中推廣應用；第二階段，20世紀90年代以來，隨著小化肥改變碳銨單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應市場需要，采用脫碳增氨轉(zhuǎn)產(chǎn)尿素或聯(lián)醇等方法，以提高經(jīng)濟效益，增強小化肥的竟爭能力?？偯撎寄芰s300萬噸合成氨/年，其中配尿素型應用較多，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，其開工裝置數(shù)為MDEA、NHD法總和的數(shù)倍。據(jù)初步統(tǒng)計，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）法脫碳工藝基本原理PC為環(huán)狀有機碳酸酯類化合物，分子CH3CHOCO2CH2，該法在國外稱Fluor法。常溫甲醇法是在甲醇中加入了二乙醇胺，當CO2分壓升高時，以其在甲醇中溶解的物理吸收為主；當CO2分壓較低時，以其與二乙醇胺發(fā)生化學反應的化學吸收為主，該法應用范圍廣，凈化率高，但對H2S和CO2的選擇性較差，己很少使用。物理化學吸收法脫除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。③低溫甲醇洗法低溫甲醇洗工藝（Rectisol Process）系由德國林德公司（Linde）和魯奇公司（Lurgi）開發(fā)，是利用甲醇溶劑對各種氣體溶解度的顯著差別，可同時或分段脫除H2S、CO2和各種有機硫等雜質(zhì)，具有氣體凈化度高、選擇性好、溶液吸收能力強，操作費用低等特點，是一種技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的氣體凈化工藝。目前，此種類型的裝置在全國合成氨廠已廣泛采用。為了達到連續(xù)分離的目的，變壓吸附脫碳至少需要兩個以上的吸附塔交替操作，其中必須有一個吸附塔處于選擇吸附階段，而其它塔則處于解吸再生階段的不同步驟。變壓吸附法分離氣體混合物的基本原理是利用某一種吸附劑能使混合氣體中各組份的吸附容量隨著壓力變化而產(chǎn)生差異的特性，選擇吸附和解吸再生兩個過程，組成交替切換的循環(huán)工藝，吸附和再生在相同溫度進行。 碳酸丙烯酯脫碳流程變壓吸附氣體分離凈化技術(shù)，簡稱PSA（Pressure Swing Adsorption）。適用于吸收壓力較高、CO2凈化度不很高的流程，國內(nèi)主要是小型廠使用。碳酸丙烯酯法具有溶解熱低、粘度小、蒸汽壓低、無毒、化學性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕、流程操作簡單等優(yōu)點。②碳酸丙烯酯法(PC)法碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯為吸收劑的脫碳方法。NHD氣體凈化技術(shù)改造系脫除酸性氣體的物理吸收新工藝，適合于合成氣、天然氣、城市煤氣等的脫硫脫碳。①NHD法NHD法被認為是目前能耗最低的脫碳工藝之一，該法使用的溶劑為聚乙二醇二甲醚的混合物，其分子式為CH3O（CH2CH2O)nCH2，式中n=28。物理吸收法主要有Selxeol法、Elour法、變壓吸附法及低溫甲醇法等[6]。相對化學吸收法，物理洗滌法的最大優(yōu)點是能耗低， CO2不與溶劑形成化合物，減壓后絕大部分CO2被閃蒸出來，然后采用氣提或負壓實現(xiàn)溶劑的完全再生。苯菲爾法可在高溫下運行，再生熱低，添加的V2O5可防腐蝕，但該工藝需對設(shè)備進行釩化處理，要求工人的操作水平較高，并且浪費溶劑，能耗大，特別蒸汽用得多，有效氣體損失也大，運行成本高等缺點。國內(nèi)新建的以天然氣為原料的大型合成氨裝置，脫碳系統(tǒng)也多采用低熱耗苯菲爾工藝，如錦天化廠、建峰廠、天華公司等。國內(nèi)在20世紀70年代引進的13套大型化肥裝置中，有10套采用苯菲爾脫碳工藝。我國于20世紀90年代相繼以布朗工藝建了4套裝置，即錦西天然氣化工廠、建峰化肥廠、四川天華公司化肥廠和烏魯木齊石化總廠第二化肥廠，規(guī)模都是日產(chǎn)氨1000噸。我國棲霞山化肥廠就采用了這種工藝。其中如無毒GV法工藝就是由意大利GiammaroVetrocoke公司所開發(fā)，最初使用的活化劑和緩蝕劑為As2O3，但對人體有毒。3）低熱耗苯菲爾法相對上述脫除CO2的吸收劑溶液，碳酸鉀溶液更價廉易得，并具有低腐蝕，操作穩(wěn)定，吸收CO2能力較強等特性。我國在大型裝置中使用MDEA脫碳工藝，烏魯木齊石化公司化肥廠屬于首例[4]。在MDEA溶液中添加少量活化劑即為MDEA法，活化劑為瞇哇、甲基咪哇等，濃度約為25%。相對其它工藝，MDEA法有以下優(yōu)點：（1）能耗和生產(chǎn)費用低；（2）脫碳效率高，凈化氣中CO2含量可小于100ppm；（3）使用范圍廣，可用于大、中、小各型合成