碳酸丙烯酯任務(wù)書

1、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┖铣砂毕乱还ざ问褂谩Ｔ囋O(shè)計(jì)一座碳酸丙烯酯(PC) 脫碳填料塔。二、操作條件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 %； H2 %； N2 %； CH4 %。 ( 均為體積 %，下同。其它組分被忽略) ；3要求出塔凈化氣中CO2的濃度不超過%；4 PC吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況自選；5氣液兩相的入塔溫度均選定為30；6操作壓強(qiáng)為；三、設(shè)計(jì)內(nèi)容1設(shè)計(jì)方案的確定及工藝

2、流程的說明；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)

3、 分子式： CH3CHOCO2CH2(2)結(jié)構(gòu)式： CH3 CH OC = OCH2 O(3) 物理性質(zhì)正常沸點(diǎn)，（）蒸汽壓× 1 Pa粘度， mPa·s分子量204303820254050(4) 密度與溫度的關(guān)系溫度，（）015254055100（ kg/m3）122412091198118411691122(5) 比熱容值與比熱容計(jì)算式t ， KCp，cal/molcp1.390.00181( t10)kJ/(kgC)(6) 表面張力t ， K， dyn/cm(7)凝固點(diǎn)純度， %768490100t凝， 6461 582 CO2 在碳酸丙烯酯（PC）中的亨利系數(shù)溫度

4、t ，（）254050亨利系數(shù)E× 1kPa3 CO2 在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度數(shù)據(jù)( 一 )0152540p， atm溶解度p， atm溶解度p， atm溶解度p， atm溶解度107注：表中溶解度數(shù)據(jù)單位為323STPmCO/m PC。4 CO在碳酸丙烯酯（ PC）中的溶解度數(shù)據(jù)( 二) （單位為33STPmCO/m PC）2245 30 100152540552分壓， 200mmHgCO2分壓， 400mmHgCOCO2 分壓， 600mmHgCO2 分壓， 700mmHg5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)COCO2CO分壓33CO分壓33溶解

5、度， STPmCO/m PC溶解度， STPmCO/mPC22MPa304050MPa304050HNCH224H2 分33N2 分3333溶解度， STPmH2/m PC溶解度， STPmN2/m PC溶解度， STPmCH4/m PC壓壓CH4 分壓304050304050MPa304050MPaMPa6 CO2 在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解熱可近似按下式計(jì)算（以H CO2 表示）H CO 24.59Bi4.187KJ/kmol ，Bi6767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)說明（一）設(shè)計(jì)方案及流程組

6、織說明現(xiàn)結(jié)合流程圖說明吸收流程組織的基本思路。1基本考慮在組織 PC吸收 CO2 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CO2 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 CO2 的回收率和出塔凈化氣中CO2，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)減壓絕) 閃蒸，目的主要是回收難溶的H2、 N2 氣；第二級(jí)常壓解吸，目的主要是回收易溶的CO2；第三級(jí)

7、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CO2 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)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工藝流程及說明經(jīng)過上述考慮后， PC吸收 CO2 可按圖 1 所示流程組織，

8、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)來的約 ( 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 ( 簡稱“碳丙” ) 貧液在填料層內(nèi)逆流接觸，變換氣中大部分的 CO2被碳丙溶液吸收，出脫碳塔的凈化氣 ( 脫碳?xì)?CO2 %)，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 CO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( 絕) 進(jìn)入解吸塔下部減壓段2閃蒸，閃蒸出溶解于富液中的H、 N、 CO及部分 CO，閃蒸氣中大約含 CO70%(此段氣體總量為溶液吸收2222總量的

9、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。經(jīng)常壓解吸段解吸CO2 后的半貧液下降經(jīng)液封槽后進(jìn)入上段真空解吸段( 真空一 ) ，此段采用羅茨鼓風(fēng)機(jī)提吸，其壓力控制在 ( 絕) 左右，進(jìn)一步解吸半貧液中的CO氣體。解吸后的準(zhǔn)貧液再經(jīng)液封槽后下降進(jìn)入第2二真空解吸段，此段采用液環(huán)真空泵抽吸，壓力控制在，富液經(jīng)三段解吸( 減壓解吸、常壓解吸和真空233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解吸 ) 后 CO含量一般在 0.5m /m

10、碳塔。軟水冷卻水閃蒸氣凈化氣碳三段閃蒸解吸0.11MPa二氧化碳丙回收常壓0.04MPa冷液封槽吸卻真空一收器變塔洗冷換a滌卻氣真空二P冷M塔器2卻a0.器P0M9減壓2.8MPa.液封槽0緩油沖貯槽罐分液環(huán)泵液環(huán)泵離羅茨鼓風(fēng)機(jī)器調(diào)節(jié)閥冷卻回水地溝圖 1碳酸丙烯酯脫碳工藝流程簡圖下段真空解吸氣( 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，再與常解氣會(huì)合后一并進(jìn)入CO2 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。洗滌塔回收CO2 氣中的碳丙液經(jīng)多次

11、循環(huán)逐步提高濃度至10 12%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、

12、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：1初始液體分布器溢流槽式分布器；2液

13、體再分布器多梁型再分布器；3填料支承板分塊梁式支承板；4填料壓板柵板型壓板；5除霧沫器H150mm金屬絲網(wǎng)除霧器；6氣體入塔分布器柵條型分布器。其它主要設(shè)備選型1閃蒸罐；臥式，液體停留時(shí)間取120s，裝填系數(shù)取。2常壓解吸塔，取淋降板塔，板數(shù)20 塊，板間距300mm。3氣提解吸塔，選取填料塔，內(nèi)裝50mm的塑料階梯環(huán)填料。4PC溶劑回收塔，選用填料塔，不銹鋼材質(zhì)，內(nèi)裝塑料階梯環(huán)。5貧液冷卻器，排管式水冷卻器。6氣液分離器，立式，500×1500mm。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

14、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)方案簡介；5工藝流程圖組織及說明；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

15、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)書天2 搜集資料，閱讀教材，擬訂設(shè)計(jì)進(jìn)度天3 設(shè)計(jì)計(jì)算 56 天4 繪圖 34 天5 整理設(shè)計(jì)資料，撰寫設(shè)計(jì)說明書2 天6 設(shè)計(jì)小結(jié)及答辯2天八、設(shè)計(jì)成績?cè)u(píng)分標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)成績按優(yōu)、良、中、及格、不及格五檔評(píng)分。分?jǐn)?shù)分配：說明書45%， 圖紙 25%， 答辯 20%，平時(shí)jabcdih1h112f 134g 15f 2g 2f 3g 3f 46g 4f 57g58f 6e管口方位示意圖cg1-3g4-5°f1-35a(e)4f 4-6b135°d技術(shù)特性表序號(hào)名稱指標(biāo)1操作壓力2.8MPa2操作溫度30-40 °C3 工作介質(zhì) PC 和變換氣4 填料型式 鮑爾環(huán)5填料高度25m6填料段數(shù)57 填料塔徑 ? 1.6m-? 1.8m管口及儀表接口表符號(hào)規(guī)格用途連接方式a氣體出口凹凸法蘭