完美升級(jí)版】碳酸丙烯酯(PC)脫碳填料吸收塔畢業(yè)論文任務(wù)書

1、( 此文檔為 word 格式，下載后您可任意編輯修改！ )碳酸丙烯酯(PC)脫碳填料吸收塔課程設(shè)計(jì)任務(wù)書一、設(shè)計(jì)任務(wù)某廠以天然氣為原料生產(chǎn)合成氨， 選擇碳酸丙烯酯 (PC) 為吸收劑脫除變換氣中的CO2,脫碳?xì)夤┖铣砂毕乱还ざ问褂?。試設(shè)計(jì)一座碳酸丙烯酯(PC)脫碳填料塔。二、操作條件3 1合成氨原料氣量( 30000+200X ) m3 h【X 代表學(xué)號(hào)最后兩位數(shù)】2變換氣組成為： CO2 28%；CO 2.5% ；H2 49.5% ；N2 16.5%；CH4 3.5%。 (均為體積 % ，下同。其它組分被忽略 )；3要求出塔凈化氣中 CO 2的濃度不超過 0.5%；4 PC 吸收劑的入塔濃度

2、根據(jù)操作情況自選；5 .氣液兩相的入塔溫度均選定為 30 C;6操作壓強(qiáng)為 2.8MPa ；三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1. 設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說(shuō)明;2. 填料吸收塔的工藝設(shè)計(jì);(1) 塔填料選擇;(2) 吸收塔塔徑計(jì)算;(3) 吸收塔填料層高度和填料層壓降計(jì)算;(4) 吸收塔諸接管口徑計(jì)算;(5) 主要設(shè)計(jì)參數(shù)核算;3. 填料吸收塔主要附屬內(nèi)件選型主要附屬內(nèi)件包括初始液體分布器、液體再分布器、填料支承板、填料壓板、除霧器、氣體入塔分布器等。4 .附屬尺寸確定附件包括塔頂空間、塔底空間、人孔、裙座、封頭和進(jìn)出管口等。5. 填料塔高度計(jì)算6. 主要附屬設(shè)備的計(jì)算與選型計(jì)算貧液冷卻器的換熱面積，確定吸收劑

3、循環(huán)泵的型號(hào)。7塔的工藝計(jì)算結(jié)果匯總一覽表；8工藝流程簡(jiǎn)圖和主體設(shè)備工藝條件圖；9 .對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述或?qū)τ嘘P(guān)問題的分析與討論。四、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)1.碳酸丙烯酯(PC)(1) 分子式：CH 3CH0C0 2CH 2(2) 結(jié)構(gòu)式：CH3 CH O|C = OCH?0 (3)物理性質(zhì)正常沸點(diǎn)，(C)蒸汽壓 X133.32一1 Pa粘度，mPa-s分子量20430 C38 C20 C25 C40 C50 C102.090.10.242.762.581.9161.62(4)密度與溫度的關(guān)系溫度，(C)015254055100(kgm3)122412091198118411691122(5)比熱容值與比熱容計(jì)

4、算式t, K302.7313.7322.6332.1Cp，calmol163.11164.80170.07175.16Cp =1.39 0.00181(t -10) kJ/(kg C)(6)表面張力t，K283.2293.2303.2313.2323.2333.2d, dyncm43.3141.5540.2838.9737.8936.80（7）凝固點(diǎn)純度，%768490100t凝，C64615854.42. CO 2在碳酸丙烯酯（PC）中的亨利系數(shù)溫度t，（C）2526.737.84050亨利系數(shù) EX101.31kPa81.1381.7101.7103.5120.83. CO2在碳酸丙烯酯（

5、PC）中的溶解度數(shù)據(jù)（一）0C15C25 C40 Cp， atm溶解度p， atm溶解度p，atm溶解度p， atm溶解度4.3023.62.7510.42.828.52.205.06.0534.95.9522.33.059.22.976.87.9248.66.6324.73.209.73.357.88.2548.210.1741.316.0019.05.2712.010.2061.910.5041.56.2319.25.8013.512.1579.112.3554.38.6528.58.5020.814.0094.313.4559.18.9029.09.0722.414.4094.914.2

6、064.410.3332.69.5024.815.2510714.3065.011.1537.410.9827.315.7571.912.9544.111.2228.614.6554.413.1334.615.8058.513.4536.714.3039.515.3641.816.5545.6注：表中溶解度數(shù)據(jù)單位為 STPm3C02m3PC。4. CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度數(shù)據(jù)（二）（單位為STPm3C02m3PC）45C30C10 C0 C15C25 C40 C55 CCO 2分壓，200mmHg6.163.461.921.451.020.820.610.47CO 2分壓，400

7、mmHg12.36.923.852.902.041.631.220.93CO 2分壓，600mmHg18.510.45.794.353.062.441.831.40CO 2分壓，700mmHg13.27.325.513.883.092.321.775 以煤為原料的變換氣中各組分在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度數(shù)據(jù)CO2COCO2分壓MPa溶解度，33STPm CO2m PCCO分壓MPa溶解度,STPm3COm3PC30 C40 C50 C30 C40 C50 C0.3710.359.277.850.060.0240.0240.0240.5013.812.4210.240.080.050.050

8、.050.6317.214.712.910.100.070.070.06H2N2CH 4H2分壓MPa溶解度，33STPm H2m PCN2分壓MPa溶解度，33STPm N2m PCCH 4分壓MPa溶解度，33STPm CH 4m PC30 C40 C50 C30C40C50C30 C40 C50 C0.710.160.210.220.320.180.20.220.0090.020.020.020.940.20.220.250.420.290.290.30.0120.0250.0250.0251.180.20.230.360.540.390.40.40.0150.0240.0240.024

9、6. CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解熱可近似按下式計(jì)算（以表示）He。？ =4.59Bj y.187KJ/kmol，Bj =6767 其他物性數(shù)據(jù)可查化工原理附錄、物理化學(xué)附錄、或化學(xué)化工數(shù)據(jù)手冊(cè)、化學(xué)工程手冊(cè)、化工工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)等相關(guān)書籍。五、課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)說(shuō)明（一）設(shè)計(jì)方案及流程組織說(shuō)明現(xiàn)結(jié)合流程圖說(shuō)明吸收流程組織的基本思路。1 .基本考慮在組織PC吸收CO 2的工藝流程時(shí)必須考慮以下兩個(gè)方面：PC要循環(huán)、原料氣要回收使用。出于經(jīng)濟(jì)上的考慮，PC 一定要循環(huán)使用，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮吸收與解吸的組合操作。PC吸收CO 2為物理過程，因此選擇較高的操作壓力、較低的操作溫度對(duì)吸收是有利的。為確保

10、CO 2的回收率和出塔凈化氣中CO 2 0.5%，宜采用氣液逆流吸收流程。為使PC溶劑循環(huán)使用，并充分回收解吸氣中N2、H2和CO2等氣體，將解吸過程分步解吸，構(gòu)成三級(jí)解吸流程。第一 級(jí)減壓 （0.405MPa 絕）閃蒸，目的主要是回收難溶的H2、 N 2氣；第二級(jí)常壓解吸，目的主要是回收易溶的 CO 2；第三級(jí)空氣氣提解吸（現(xiàn)改為真空解吸以減少溶劑損耗），目的是保證PC溶劑的再生質(zhì)量并降低 PC的消耗。此外，設(shè)置換熱器，分離罐、貯 槽、機(jī)泵等以構(gòu)成完整的吸收流程。采用變徑塔?？紤]到入塔氣中CO 2的濃度較高，經(jīng)脫碳塔脫碳后，將有約28% 的氣體被PC吸收而進(jìn)入液相，若采用等徑塔結(jié)構(gòu)， 這將導(dǎo)

11、致下塔氣流量大而上塔氣 流量小，沿塔往上，操作的液氣比逐漸增大，并且非常顯著。若要同時(shí)滿足塔各截面 的噴淋密度，則 PC 的循環(huán)量大，動(dòng)力消耗大，同時(shí)增大了解吸的負(fù)荷，也造成吸收 塔設(shè)備投資不必要的增大。采用變徑塔則能很好地解決這個(gè)問題。2工藝流程及說(shuō)明經(jīng)過上述考慮后，PC吸收CO2可按圖1所示流程組織，同學(xué)們也可根據(jù)自已的 想法組織符合生產(chǎn)要求的工藝流程。圖1中，由氫氮?dú)鈮嚎s機(jī)來(lái)的約2.8MPa（絕）的變換氣， 經(jīng)油分離器再次分離出氣體中的油沫后， 從脫碳塔底部進(jìn)入， 與塔上噴淋的 碳酸丙烯酯（簡(jiǎn)稱“碳丙”）貧液在填料層內(nèi)逆流接觸，變換氣中大部分的CO 2被碳丙溶液吸收，出脫碳塔的凈化氣（脫

12、碳?xì)釩O2 0.5%），再經(jīng)碳丙回收器，分離去除氣體 中夾帶的碳丙霧沫后去氫氮?dú)鈮嚎s工段。吸收了 CO2后的碳丙富液，從脫碳塔底部引出，并經(jīng)減壓閥將壓力降至0.80.9MPa（ 絕）進(jìn)入解吸塔下部減壓段閃蒸，閃蒸出溶解于富液中的H2、 N2、 CO 及部分CO 2,閃蒸氣中大約含 CO 270%（此段氣體總量為溶液吸收總量的10%左右）,此段閃蒸氣體經(jīng)減壓閥調(diào)節(jié)壓力后返回氫氮壓縮機(jī)三段入口予以回收。閃蒸段閃蒸后的富液進(jìn)一步降壓至 0.11MPa 送入真解塔上部常壓解吸段進(jìn)行解吸，富液中 90%以上的 CO2均在此段解吸出來(lái)。經(jīng)常壓解吸段解吸CO 2后的半貧液下降經(jīng)液封槽后進(jìn)入上段真空解吸段（真

13、空一），此段采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)提吸，其壓力控制在0.04MPa（絕）左右,進(jìn)一步解吸半貧液中的 CO2氣體。解吸后的準(zhǔn)貧液再經(jīng)液封槽后下降進(jìn)入第二真空解吸段，此段采用液環(huán)真空泵抽吸，壓力控制在0.0150.02MPa，富液經(jīng)三段解吸（減壓解吸、常壓解吸和真空解吸）后CO2含量一般在0.5m3m3以下，貧液下降至貧液槽儲(chǔ)存。貧液經(jīng)脫碳泵加壓至溶劑冷卻器后去脫碳塔。閃吸收塔變換氣2.8MPa冷卻回水調(diào)節(jié)閥三段閃蒸解吸0.11MPaTTT地溝圖1碳酸丙烯酯脫碳工藝流程簡(jiǎn)圖下段真空解吸氣（真空二）和三個(gè)液封槽閃蒸氣分別經(jīng)兩臺(tái)液環(huán)泵抽吸至冷卻器，冷卻后與上段真空解吸氣（真空一）會(huì)合后被羅茨鼓風(fēng)機(jī)抽吸，再與常

14、解氣會(huì)合后一并進(jìn)入CO 2洗滌塔，用循環(huán)碳丙液洗滌并回收CO2氣相中的碳丙后，CO2送往CO2壓縮機(jī)加壓作甲醇、碳銨或尿素的原料。2 .液體再分布器多梁型再分布器;洗滌塔回收CO 2氣中的碳丙液經(jīng)多次循環(huán)逐步提高濃度至 1012%后被補(bǔ)充到 解吸塔下部碳丙儲(chǔ)槽中。值得注意的是： 吸收液可分兩股或多股在不同的塔段分別加入到吸收塔中， 為計(jì) 算簡(jiǎn)便，課設(shè)時(shí)按單股吸收液塔頂入塔設(shè)計(jì)。3工藝流程圖繪制繪制工藝流程圖時(shí)， 要著重考慮物料的種類和走向， 輸入和輸出要明確并用箭頭示意，對(duì)設(shè)備的外形、尺寸、比例等并不作嚴(yán)格要求。對(duì)于帶有工藝控制點(diǎn)的工藝流 程圖只需畫出控制點(diǎn)，對(duì)自控線不作要求。在工藝流程圖中至

15、少應(yīng)包括： 圖例； 設(shè)備名稱和代號(hào)； 控制符號(hào)； 標(biāo)題 欄和明細(xì)欄。其它不作要求。（二）塔設(shè)備的工藝條件圖 （見附圖 ）工藝條件圖應(yīng)包括以下幾方面的內(nèi)容：1 設(shè)備工藝結(jié)構(gòu)及工藝結(jié)構(gòu)尺寸 （不包括機(jī)械設(shè)計(jì)尺寸 ）：如塔徑、塔高、填料 層高度，氣體和液體分布器位置及工藝結(jié)構(gòu)尺寸， 除霧沫裝置的位置及工藝結(jié)構(gòu)尺寸， 填料壓緊及限位裝置尺寸，人孔、手孔、窺視孔、安裝孔、裝填孔的高度和方位，各 種分析檢測(cè)儀表接口和取樣口設(shè)置等；2接管口規(guī)格和開口方位標(biāo)示：畫出管口方位圖，并列出接管表規(guī)格、輸送介 質(zhì)、連接方式和用途；3操作條件或技術(shù)特性表：主要是操作溫度、操作壓力、工作介質(zhì)、填料型式、 塔徑和塔高、填料

16、層高度、操作彈性等內(nèi)容；4標(biāo)題欄和明細(xì)表。（三）輔助設(shè)備計(jì)算與選型有的需要計(jì)算后選型，如輸送泵，冷卻器等；有的不能計(jì)算和計(jì)算暫時(shí)有困難， 只需直接選型即可， 可根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)自己選擇 。如填料塔主要附屬內(nèi)件：3 填料支承板一一分塊梁式支承板；4 填料壓板一一柵板型壓板；5. 除霧沫器一一H = 150mm金屬絲網(wǎng)除霧器;6. 氣體入塔分布器 一一柵條型分布器。其它主要設(shè)備選型120s,裝填系數(shù)取0.6。20塊，板間距300mm。50mm的塑料階梯環(huán)填料。1 閃蒸罐；臥式，液體停留時(shí)間取2 常壓解吸塔，取淋降板塔，板數(shù)3 氣提解吸塔，選取填料塔，內(nèi)裝4. PC溶劑回收塔，選用填料塔，不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)

17、裝塑料階梯環(huán)。5. 貧液冷卻器，排管式水冷卻器。6 .氣一液分離器，立式， 500 X1500mm。7 氣提空氣高壓風(fēng)機(jī)，離心式風(fēng)機(jī)。（四）碳酸丙烯酯（PC）脫碳填料塔工藝計(jì)算書六、課程設(shè)計(jì)文件裝訂與提交化工原理課程設(shè)計(jì)報(bào)告由兩部分組成：文字和圖紙。內(nèi)容及順序如下：1 封面，統(tǒng)一采用邯鄲學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)封面，不能自己隨意設(shè)計(jì)封面；2.目錄（Word自動(dòng)生成的目錄，不能采用手動(dòng)編排）；3設(shè)計(jì)任務(wù)書（注意請(qǐng)將設(shè)計(jì)規(guī)模改換成與學(xué)號(hào)對(duì)應(yīng)的規(guī)模）；4 .設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；5工藝流程圖組織及說(shuō)明；6工藝計(jì)算（物料衡算、熱量衡算、設(shè)備工藝結(jié)構(gòu)計(jì)算）及主體設(shè)備設(shè)計(jì);7 輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型；8.計(jì)算結(jié)果匯總（主要是物

18、料平衡圖和能量平衡圖或表）和設(shè)備一覽表；9 對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述；10.附圖（帶控制點(diǎn)的工藝流程圖（PFD圖）、主體設(shè)備工藝條件圖、管道儀表流 程圖（PID圖，此項(xiàng)不作強(qiáng)行要求，即可做可不做）；11 參考文獻(xiàn)（在文檔中一定要對(duì)號(hào)入座 ）。12 設(shè)計(jì)文件一律按邯鄲學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)電子文檔排版格式化要求編排后交A4紙打印紙質(zhì)文稿，圖紙可根據(jù)實(shí)際情況提交A3、A2或者A1紙質(zhì)文件。七、設(shè)計(jì)進(jìn)度1設(shè)計(jì)動(dòng)員，下達(dá)設(shè)計(jì)任務(wù)書0.5天2搜集資料，閱讀教材，擬訂設(shè)計(jì)進(jìn)度1.5天3設(shè)計(jì)計(jì)算5 6天4繪圖3 4天5整理設(shè)計(jì)資料，撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書2天6設(shè)計(jì)小結(jié)及答辯 2天八、設(shè)計(jì)成績(jī)?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)成績(jī)按優(yōu)、良、中、及格、不及格五檔評(píng)分。分?jǐn)?shù)分配：說(shuō)明書45%,圖紙25%, 答辯20%, 平時(shí)0呂:rij a12b3I41g2cStf573D-: uIT：aU|Af3口lf6嵩dg1-5.f2管口方位示意圖序號(hào)名稱指標(biāo)1操作壓力2.8MPa2操作溫度30-40 3工作介質(zhì)PC和變換氣