【正文】 該課題中氣體均視為理想氣體，則 　　　(210) ()()COCOPVnRT?得 　　　 (211)()??一氧化碳的總物質(zhì)的量 kmol 　　　(212)().7COn?則 83K， 下吸收每摩爾 CO 所需液氮體積 m3 　　　 (213) ()??液氮的密度為 103Kg/m3,則在 83K， 時(shí)完全吸收 1molCO 需要液氮的物質(zhì)的量kmol 　　　(214)2342()??????則每小時(shí)吸收原料液中所有一氧化碳所需液氨流量 kmol 　　　(215)2 24() 論實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中將會(huì)有 %揮發(fā)進(jìn)入凈化氣，以及一些物料損失，故實(shí)際液氮進(jìn)料量取理論量的 130%即 kmol/h 　　　 (216)%??? （３） 塔內(nèi)物料計(jì)算氮洗塔內(nèi)氫氣流量 kmol/h 　　　(217)氮洗塔內(nèi)甲烷流量 kmol/h 　　　(218)445C?氮洗塔內(nèi)氬氣流量 kmol/h 　　　(219)氮洗塔內(nèi)一氧化碳流量 kmol/h 　　　 (220)063CON氮洗塔內(nèi)氮?dú)饬髁? kmol/h　　　 (221)????氮洗塔內(nèi)總物質(zhì)流量 kmol/h 　　(222)24 2333+=10HCArCON總塔內(nèi)物質(zhì)各組成的摩爾分率 　　　 (223)=1%1=%HN??總 　　　(224)=0%=0=.24%3CHN??總 　　　 (225) 　　　 (226)=1=??總 　　　 (227)%.6%03N總即氮洗塔內(nèi)物質(zhì)初混合時(shí)組成如下。凈化氣中氬氣含量小于 %，一氧化碳含量小于 5ppm，甲烷含量小于 ，可忽略。表 出氮洗塔凈化氣主要組分摩爾分率H2 Ar N2 小計(jì) 6. 吸收液物料計(jì)算 kmol/h 　　　 (231)22431%=.HN?? kmol/h 　　　(232)439.%=.ArArN??? kmol/h 　　　 (233) kmol/h 　　　(234)443251H kmol/h 　　　(235)2 239.=.48NN?（ ）吸收液總物質(zhì)的量 Kmol/h 　　　 (236)4=.80++512.=?總吸收液個(gè)組成的摩爾分率如下。對(duì)于新設(shè)計(jì)的車間，能量衡算的主要目的是為了確定設(shè)備的熱負(fù)荷。在化工生產(chǎn)中，能量衡算概括起來(lái)應(yīng)用于以下幾個(gè)方面：確定功率：如流體輸送、攪拌、過(guò)濾、粉碎等單元操作中所需功率。確定供熱速率或放熱速率：如化學(xué)反應(yīng)中，由于熱效應(yīng)（使體系溫度的上升或下降）需確定的一個(gè)合適溫度。 熱量衡算的方法和步驟（１） 分析各股物料之間熱平衡關(guān)系 必須根據(jù)各股物料走向及變化具體分析熱量間關(guān)系，然后借助熱平衡建立各熱量之間的數(shù)學(xué)關(guān)系式。 （３） 標(biāo)繪能量衡算示意圖。（５） 選定計(jì)算基準(zhǔn)。 熱量衡算（１） 熱量計(jì)算的依據(jù)液氮進(jìn)入氮洗塔時(shí)溫度為－188 ℃,工藝氣溫度入口溫度為－188 ℃，凈化氣出塔溫度為－192℃ ，吸收液出塔溫度為 －191℃ 查－188 ℃ 至－191 ℃各物質(zhì)的比熱容相差不大，可取其相等，即在 MPa 下，各物質(zhì)的比熱容如下。 ℃） （２）　氮洗塔熱量衡算出塔凈化氣帶出的熱量 　　　 (242)55pQnCt?由于出塔凈化氣中氫氣占 %，其余成分?jǐn)y帶熱量極少，可忽略，故 ，25HnN?25pHC?kJ 　　　 (243)2 6(19)(1)??????吸收液出塔時(shí)帶出的熱量 2 4244HArCOHN???2 44( )prpACpOCHpNt? ???482)(??kJ 　　　 (244)=? 液氮入塔時(shí)帶入到熱量 222ppNQnCtt?理 論 kJ 　　　 (245)=.(???） 工藝氣入塔時(shí)代入熱量 2 42111HCOArCHNQ???2 42111( )ppArpCHpNpN t?? ..??? 42)(8?? kJ 　　　 (246)?? 氮洗塔中熱量總衡算式 　　　 (247)+Q入 出消 耗 損 失= ——液氮與工藝氣代入熱量，入 ——揮發(fā)進(jìn)入凈化氣的氮?dú)鈸]發(fā)熱，消 耗 ——氮洗塔氮洗過(guò)程中損失的熱量，Q損 失 ——凈化氣與吸收液帶出的熱量出 kJ 　　　 (248)621=+07.+?入 （=查《無(wú)機(jī)工藝化學(xué)》知，液氮的汽化熱為 kJ/kmol kJ 　　　 (249)2 耗 汽 化 熱=Q入 出損 失 消 耗 kJ　　　(250)=??[（] 熱損失率 　　　(251)410%.8.?損 失損 失 入η 故該熱量損失在允許范圍之內(nèi)。第３章 設(shè)備選型 選型原則 原則 所謂設(shè)備選型即是從多種同類型等設(shè)備中選出最理想，最節(jié)省成本的設(shè)備。 設(shè)備選型應(yīng)遵循的原則如下。 （２） 技術(shù)上先進(jìn)―在滿足生產(chǎn)需要的前提下，要求其性能指標(biāo)保持先進(jìn)水平，以利提高產(chǎn)品質(zhì)量和延長(zhǎng)其技術(shù)壽命。 設(shè)備選型首先應(yīng)考慮的是生產(chǎn)上適用，只有生產(chǎn)上適用的設(shè)備才能發(fā)揮其投資效果；其次是技術(shù)上先進(jìn)，技術(shù)上先進(jìn)必須以生產(chǎn)適用為前提，以獲得最大經(jīng)濟(jì)效益為目的；最后，把生產(chǎn)上適用、技術(shù)上先進(jìn)與經(jīng)濟(jì)上合理統(tǒng)一起來(lái)。因?yàn)榧夹g(shù)一上先進(jìn)的設(shè)備不僅具有高的生產(chǎn)效率，而且生產(chǎn)的產(chǎn)品也是高質(zhì)量的。例如，某臺(tái)設(shè)備效率較高，但可能能源消耗量很大，或者設(shè)備的零部件磨損很快，所以，根據(jù)總的經(jīng)濟(jì)效益來(lái)衡量就不一定適宜。 考慮的主要問(wèn)題（１）　設(shè)備的主要參數(shù)選擇 　生產(chǎn)率　設(shè)備的生產(chǎn)率一般用設(shè)備單位時(shí)間（分、時(shí)、班、年）的產(chǎn)品產(chǎn)量來(lái)表示。但有些設(shè)備無(wú)法直接估計(jì)產(chǎn)量，則可用主要參數(shù)來(lái)衡量，如車床的中心高、主軸轉(zhuǎn)速，壓力機(jī)的最大壓力等。 工藝性　機(jī)器設(shè)備最基本的一條是要符合產(chǎn)品工藝的技術(shù)要求，把設(shè)備滿足生產(chǎn)工藝要求的能力叫工藝性。除上面基本要求外，設(shè)備操作控制的要求也很重要，一般要求設(shè)備操作輕便，控制靈活。 （２）　設(shè)備的可靠性和維修性 設(shè)備的可靠性　可靠性是保持和提高設(shè)備生產(chǎn)率的前提條件。 可靠性在很大程度上撒于設(shè)備的設(shè)計(jì)與制造。 隨著產(chǎn)品的不斷更新對(duì)設(shè)備的可靠性要求也不斷提高，設(shè)備的設(shè)計(jì)制造商應(yīng)提供產(chǎn)品設(shè)計(jì)的可靠性指標(biāo)，方便用戶選擇設(shè)備。 （３）　設(shè)備的操作性 　設(shè)備的操作性 設(shè)備的操作性屬人機(jī)工程學(xué)范疇內(nèi)容，總的要求是方便、可靠、安全，符合人機(jī)工程學(xué)原理。在設(shè)備選型時(shí)必須要求其噪聲、振動(dòng)頻率和有害物排放等控制在國(guó)家和地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定范圍內(nèi)。通常是以設(shè)備單位開動(dòng)時(shí)間的能源消耗量來(lái)表示；在化工、冶金和交通運(yùn)輸行業(yè)，也有以單位產(chǎn)量的能源消耗量來(lái)評(píng)價(jià)設(shè)備的能耗情況。 （５）　設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性 設(shè)備選擇的經(jīng)濟(jì)性，其定義范圍很寬，各企業(yè)可視自身的特點(diǎn)和需要而從中選擇影響設(shè)備經(jīng)濟(jì)性的主要因素進(jìn)行分析論證。 設(shè)備的初期投資主要指購(gòu)置費(fèi)、運(yùn)輸與保險(xiǎn)費(fèi)、安裝費(fèi)、輔助設(shè)施費(fèi)、培訓(xùn)費(fèi)、關(guān)稅費(fèi)等?？傊栽O(shè)備壽命周期費(fèi)用為依據(jù)衡量設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性，在壽命周期費(fèi)用合理的基礎(chǔ)上追求設(shè)備投資的經(jīng)濟(jì)效益最高。液氮洗操作壓力為 MPa，故塔體材料可選不銹鋼。其缺點(diǎn)傻篩孔易堵塞，不易處理易結(jié)焦，粘度大的物質(zhì)。 塔體主要尺寸計(jì)算計(jì)算3. 塔徑計(jì)算入塔液氮體積流量 ?nMLS? （31)m/)( 5322 ??????液 氮 NS 塔內(nèi)氣體體積流量 (32)?凈化氣中氫氣占 %，故可近似取 ,25HN?總即 (33)?總由式（228 ）知。塔內(nèi)氣體以氫氣為主，占 %，故取 Kmol, g/mol，?HVNn2?HVMkmol， g/mol。21??????VLS??把板上液層高度取 m， （ 由設(shè)計(jì)者選定，一般取 ~） 。?C則 (310)????????C式中 ——由關(guān)聯(lián)圖查出的物質(zhì)表面張力為 20mN/m 的負(fù)荷系數(shù)，m/s； ——83K 時(shí)液氮表面張力，mN/m；——83K 時(shí)液氮的負(fù)荷系數(shù)，m/s。由式(38)知， ,帶入式(312) ，?VL?得 m/s (313).??Fu空塔速度通常取最大允許空塔速度的 ~ 倍，本氮洗塔取 (314)F8.?式中 ——適宜的空塔速度。)2(式中 ——塔體總高度，m； ——塔頂空間高度，m； ——開有人孔的塔板間距，m； ——進(jìn)料段空間高度，m； ——塔底空間高度，m。表 32 板間距與塔徑關(guān)間系塔徑 /mmD300~500 500~800 800~1600 1600~2400板間距 /mmTH200，250，300 250，300，350 300，350，400，450，500400，450，500，600，根據(jù)上表，該氮洗塔塔板間距可取 mm = (318)60?TH（３）設(shè)有人孔的塔板間距， 39。TH600mm，對(duì)于易結(jié)垢、結(jié)焦的物料，因需經(jīng)常清潔物料，每隔 4~6 塊塔板設(shè)一人孔，對(duì)于無(wú)需經(jīng)常清潔的物料，可每隔 8~10 塊塔板設(shè)一人孔，該氮洗塔除塔頂空間和塔底空間外只需設(shè)一人孔，即 1?S取 mm= (319)65039。)2( ? m (323)309 塔內(nèi)部結(jié)構(gòu)計(jì)算及確定（１） 人孔大小人孔直徑一般為 450~550mm，本塔選定為 500mm 共 3 個(gè)人孔，塔頂空間和塔底空間各一個(gè)，中間一個(gè)。04d?（３） 溢流堰計(jì)算該氮洗塔的溢流堰選用平流堰①溢流堰長(zhǎng) 的確定wl按標(biāo)準(zhǔn)取溢流堰長(zhǎng) =,即wl m (324). ???D②出口堰高 的確定wh出口堰一般取 ~，該氮洗塔取 = (325)w③降液管的寬度 與降液管面積 的確定dfA由 /D=查“降液管的寬度和面積”圖（《化工