30萬噸年合成氨再生工段設(shè)計

1、四川理工學(xué)院畢業(yè)論文 30萬噸/年合成氨再生工段設(shè)計 學(xué) 生： 學(xué) 號：5專 業(yè)：應(yīng)用化學(xué)班 級：精細(xì)化工042指導(dǎo)教師： 四川理工學(xué)院材料與化學(xué)工程系二OO八年六月目 錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc200342877 第一章 總 論 PAGEREF _Toc200342877 h 1 HYPERLINK l _Toc200342878 11概述 PAGEREF _Toc200342878 h 1 HYPERLINK l _Toc200342879 12氨的性質(zhì) PAGEREF _Toc200342879 h 1 HYPERLINK l _Toc20034

2、2880 13合成工藝原理 PAGEREF _Toc200342880 h 2 HYPERLINK l _Toc200342881 14設(shè)計流程 PAGEREF _Toc200342881 h 2 HYPERLINK l _Toc200342882 141工藝流程簡圖： PAGEREF _Toc200342882 h 2 HYPERLINK l _Toc200342883 142流程簡述 PAGEREF _Toc200342883 h 2 HYPERLINK l _Toc200342884 15主要工藝條件 PAGEREF _Toc200342884 h 3 HYPERLINK l _Toc2

3、00342885 第二章 二氧化碳吸收塔物料、熱量衡算 PAGEREF _Toc200342885 h 5 HYPERLINK l _Toc200342886 21二氧化碳吸收塔物料衡算 PAGEREF _Toc200342886 h 5 HYPERLINK l _Toc200342887 211計算條件 PAGEREF _Toc200342887 h 5 HYPERLINK l _Toc200342888 212 計算 PAGEREF _Toc200342888 h 6 HYPERLINK l _Toc200342889 22熱量衡算 PAGEREF _Toc200342889 h 7 HY

4、PERLINK l _Toc200342890 221下塔 PAGEREF _Toc200342890 h 7 HYPERLINK l _Toc200342891 222上塔 PAGEREF _Toc200342891 h 10 HYPERLINK l _Toc200342892 第三章 二氧化碳再生塔物料、熱量衡算 PAGEREF _Toc200342892 h 11 HYPERLINK l _Toc200342893 31頂部洗滌段 PAGEREF _Toc200342893 h 11 HYPERLINK l _Toc200342894 311物料平衡： PAGEREF _Toc20034

5、2894 h 11 HYPERLINK l _Toc200342895 312熱量平衡： PAGEREF _Toc200342895 h 11 HYPERLINK l _Toc200342896 32再生塔上塔 PAGEREF _Toc200342896 h 12 HYPERLINK l _Toc200342897 33再生塔下塔 PAGEREF _Toc200342897 h 14 HYPERLINK l _Toc200342898 第四章 設(shè)備計算 PAGEREF _Toc200342898 h 16 HYPERLINK l _Toc200342899 41二氧化碳吸收塔設(shè)備計算 PAGE

6、REF _Toc200342899 h 16 HYPERLINK l _Toc200342900 411塔徑計算 PAGEREF _Toc200342900 h 16 HYPERLINK l _Toc200342901 412填料高度及壓降 PAGEREF _Toc200342901 h 18 HYPERLINK l _Toc200342902 413下部貯槽液位高度 PAGEREF _Toc200342902 h 21 HYPERLINK l _Toc200342903 414CO2吸收塔液位分配器計算 PAGEREF _Toc200342903 h 21 HYPERLINK l _Toc2

7、00342904 42二氧化碳再生塔設(shè)備計算 PAGEREF _Toc200342904 h 23 HYPERLINK l _Toc200342905 421塔徑計算 PAGEREF _Toc200342905 h 23 HYPERLINK l _Toc200342906 422填料高度及壓降 PAGEREF _Toc200342906 h 25 HYPERLINK l _Toc200342907 423下部貯槽液位高度 PAGEREF _Toc200342907 h 28 HYPERLINK l _Toc200342908 424 CO2吸收塔液位分配器計算 PAGEREF _Toc2003

8、42908 h 29 HYPERLINK l _Toc200342909 425CO2再生塔泄流隔板的計算 PAGEREF _Toc200342909 h 31 HYPERLINK l _Toc200342910 426再生塔頂洗滌段計算 PAGEREF _Toc200342910 h 32 HYPERLINK l _Toc200342911 427 再生塔下塔去再沸器溶液分配 PAGEREF _Toc200342911 h 41 HYPERLINK l _Toc200342912 43低變氣分離器 PAGEREF _Toc200342912 h 41 HYPERLINK l _Toc2003

9、42913 431已知條件 PAGEREF _Toc200342913 h 41 HYPERLINK l _Toc200342914 432計算 PAGEREF _Toc200342914 h 42 HYPERLINK l _Toc200342915 44凈化氣分離器 PAGEREF _Toc200342915 h 43 HYPERLINK l _Toc200342916 441已知條件 PAGEREF _Toc200342916 h 43 HYPERLINK l _Toc200342917 442計算 PAGEREF _Toc200342917 h 43 HYPERLINK l _Toc20

10、0342918 45碳酸鉀溶液貯槽 PAGEREF _Toc200342918 h 44 HYPERLINK l _Toc200342919 46溶液地下槽 PAGEREF _Toc200342919 h 44 HYPERLINK l _Toc200342920 47消泡劑槽 PAGEREF _Toc200342920 h 44 HYPERLINK l _Toc200342921 48活性炭過濾器 PAGEREF _Toc200342921 h 45 HYPERLINK l _Toc200342922 第五章 環(huán)境保護(hù)與安全措施 PAGEREF _Toc200342922 h 46 HYPER

11、LINK l _Toc200342923 51 環(huán)境保護(hù) PAGEREF _Toc200342923 h 46 HYPERLINK l _Toc200342924 52 安全措施 PAGEREF _Toc200342924 h 46 HYPERLINK l _Toc200342925 設(shè) 計 評 述 PAGEREF _Toc200342925 h 49 HYPERLINK l _Toc200342926 參 考 文 獻(xiàn) PAGEREF _Toc200342926 h 50 HYPERLINK l _Toc200342927 致 謝 PAGEREF _Toc200342927 h 51 HYPE

12、RLINK l _Toc200342928 附圖 PAGEREF _Toc200342928 h 52 第一章 總 論11概述MDEA又稱為N-甲基二乙醇胺，MDEA法脫碳技術(shù)是是20 世紀(jì)70 年代初原西德巴登苯膠 (BA SF)公司開發(fā)的一種以MDEA 水溶液為基礎(chǔ)的脫除CO2 新工藝, 近年來, 此溶液已被成功地應(yīng)用于合成氨裝置上脫除CO2。由于MDEA 具有特殊的溶解性良好的選擇性、穩(wěn)定性和低能耗的優(yōu)點(diǎn)使之成為天然氣凈化技術(shù)的一大進(jìn)步，而MDEA脫碳技術(shù)的日趨完善使它的應(yīng)用更加得心應(yīng)手，利用活化MDEA水溶液在高壓常溫將天然氣或合成氣中的二氧化碳(CO2)吸收，并在降壓和升溫的情況下，

13、二氧化碳(CO2)又從溶液中解吸出來，同時溶液得到再生?；罨疢DEA溶液是一個多成分的混合物, 而且因其輔助成分及其配比的差異, 溶液也分為不同的型號。盡管國內(nèi)一些廠家的溶液主體成分與國外是一致的, 在分析溶液替代的問題上,很關(guān)鍵的一點(diǎn)是要明確替代溶液與原溶液的差異,以及分析由此可能導(dǎo)致的工藝條件的改變。就此而言, 溶液國產(chǎn)化的實(shí)施應(yīng)建立在設(shè)計研究、建模與中試的基礎(chǔ)上, 這也給工廠應(yīng)用與科研開發(fā)的合作提供了機(jī)遇。實(shí)現(xiàn)溶液及其技術(shù)的國產(chǎn)化, 這應(yīng)該是國內(nèi)凈化技術(shù)的前景。12氨的性質(zhì)化學(xué)式：NH3電子式：如右圖 HYPERLINK :/baike.baidu /pic/2/114562402483

14、16900.jpg t _blank 一、結(jié)構(gòu)：氨分子為三角錐型分子，是極性分子。N原子以sp3雜化軌道成鍵。二、物理性質(zhì)：氨氣通常情況下是有刺激性氣味的無色氣體，極易溶于水，易液化，液氨可作致冷劑。三、主要化學(xué)性質(zhì)：1、NH3遇Cl2、HCl氣體或濃 HYPERLINK :/baike.baidu /view/1729.htm t _blank 鹽酸有白煙產(chǎn)生。2、氨水可腐蝕許多金屬，一般若用鐵桶裝氨水，鐵桶應(yīng)內(nèi)涂瀝青。3、氨的催化氧化是放熱反應(yīng)，產(chǎn)物是NO，是工業(yè)制HNO3的重要反應(yīng)，NH3也可以被氧化成N2。4、NH3是能使?jié)駶櫟募t色石蕊試紙變藍(lán)的氣體。四、主要用途：NH3用于制 HYP

15、ERLINK :/baike.baidu /view/24009.htm t _blank 氮肥（尿素、碳銨等）、HNO3、銨鹽、純堿，還用于制合成纖維、塑料、染料等。13合成工藝原理 本工序采用物理化學(xué)吸收-改良法，MDEA法脫除CO2，其反應(yīng)機(jī)理為： R2CH3N+CO2+H2O=R2CH3NH+HCO3-MDEA脫碳溶液是一種選擇性較好的物理化學(xué)吸收劑，提高壓力和降低溫度有利CO2溶解，而其他成分的溶解度很小，且不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。MDEA于CO2反應(yīng)生成不穩(wěn)定的碳酸氫鹽，經(jīng)過減壓，加熱再生后循環(huán)使用。MDEA溶液中有效成分濃度增加，可使CO2溶解度和吸收度增大，但增大的趨勢隨濃度的增加逐

16、漸減小，而溶液的黏度卻隨濃度的增大而增大，不利于CO2的吸收，一般MDEA濃度不大于50%，有45%以上的濃度就足夠，活化劑能加快溶液吸收及解吸速度，活化劑一般為6%。14設(shè)計流程141工藝流程簡圖：142流程簡述由壓縮工段送來的壓力為17MPa、溫度為70 c的變換氣從二段吸收塔的下段底部進(jìn)入，與從吸收塔中上部進(jìn)入的MD更A半貧液逆流接觸。氣相中的二氧化碳大部分在此被吸收。氣體由一段進(jìn)入二段，與從吸收塔上部進(jìn)入的MDEA貧液逆流接觸。完成吸收凈化過程。出塔的凈化氣進(jìn)入冷卻器由循環(huán)水冷卻后，回壓縮工段。冷凝下來的微量脫碳液與冷凝水一并返回系統(tǒng)。 ”從塔底出來的富掖經(jīng)活性炭過濾器進(jìn)入解吸塔進(jìn)行低

17、壓解吸。解吸出來的二氧化碳?xì)怏w由塔頂出，經(jīng)循環(huán)水冷卻器冷卻，送往尿素二氧化碳壓縮工段。冷凝液返回系統(tǒng)回收利用。解吸后的半貧液自解吸塔底部出，分成兩股。約70的半貧液由半貧液泵壓至吸收塔，自吸收塔中上部進(jìn)入下段完成一級吸收，其余約30的MDEA半貧液由常壓泵送入溶液換熱器與出汽提塔的熱再生溶液換熱升溫后進(jìn)入氣提塔上部，從上而下噴淋，與底部經(jīng)再沸器加熱后解吸出的二氧化碳?xì)怏w逆流接觸，進(jìn)行加熱再生。再生塔上部出來的熱蒸氣和二氧化碳?xì)怏w進(jìn)入常解塔加速解吸。熱再生后的貧液由汽提塔塔底出進(jìn)入換熱器與進(jìn)塔半貧液換熱后，由貧液泵加壓，經(jīng)貧液冷卻器降溫后，送入吸收塔上部，與吸收塔下段來的氣體逆流接觸，完成二級吸

18、收過程。對于操作壓力為27MPa的系統(tǒng)應(yīng)設(shè)置閃蒸器，出脫碳塔富液先經(jīng)閃蒸器閃蒸然后進(jìn)解吸塔。閃蒸氣經(jīng)冷凝分離后去高壓機(jī)崗位。15主要工藝條件活化MDEA工藝操作條件： 吸收壓力 12MPa C02分壓 00505MPa 吸收溫度 4090； 再生壓力 005019MPa。 MDEA消耗指標(biāo)： 電 1kwhkm01C029 熱量 32425MJkm01C02 MDEA消耗 002kgt NH3： C02純度 995 C02回收率 99 凈化氣中C02 01。 第二章 二氧化碳吸收塔物料、熱量衡算21二氧化碳吸收塔物料衡算211計算條件1、進(jìn)塔氣體：16.0 kg/cm2(G) t125進(jìn)塔氣體

19、kmol/h Nm3/h kg/h %（干）H2 705.49 15813.5 1422.2 61.21N2 231.79 5195.5 6493.2 20.11 CO 1.44 32.2 40.2 0.12 CO2 207.09 4641.9 9114.6 17.97 Ar 2.89 64.8 115.4 0.25 CH4 3.92 88.0 63.0 0.34 1152.62 25835.9 17248.0 100.00H2O 183.51 4113.4 3306.02、出塔氣體：15.3 kg/cm2(G) t71 出塔氣體 kmol/h Nm3/h kg/h %（干） H2 703.9

20、7 15779.5 1419.2 74.5N2 231.33 5185.2 6480.3 28.48 CO 1.44 32.2 40.2 0.15 CO2 1.42 31.8 62.5 0.15 Ar 2.89 64.8 115.4 0.30 CH4 3.92 88.0 63.0 0.34 944.96 21181.5 8180.6 100.00 H2O 20.58 461.2 370.73、設(shè)： 中部脫碳?xì)鉁囟葹?12，壓力為15.6 kg/cm2(G)； 下塔出口氣體中CO2含量為1.35%（干基），上塔出口氣體中CO2含量為0.15%（干基）。212 計算1、下塔1）下塔出口氣體（干基）

21、總量： kmol/h21483.2 Nm3/h出口氣體中CO2：958.431.35%12.94 kmol/h290.05 Nm3/h脫除的CO2量：207.0912.94194.15 kmol/h 4641.9290.054351.85 Nm3/h 2）出口氣體中的H2O量：出口氣體溫度：112壓力：15.6 kg/cm2(G)出口氣總量：958.43 kmol/hH2O在112時飽和水蒸氣壓為：1.5618 kg/cm2（A）設(shè)出口氣中水量為x： kmol/h2231.15 Nm3/h1793.18 kg /h3）下塔出口氣：（即中部脫碳?xì)猓﹌mol/hNm3/hkg/h%（干）H2705

22、.4915813.51422.273.61N2231.795195.56493.224.18CO1.4432.240.20.15CO212.94290.05569.491.35Ar2.8964.8115.40.30CH43.9288.063.00.41958.4721484.058703.49100.00H2O99.5382231.151793.184）上塔吸收CO2量、H2量、N2量及冷凝H2O量上塔吸收CO2量：12.941.4211.52 kgmol/h290.0531.8258.25 Nm3/h569.4962.5506.99 kg/h上塔吸收H2量：705.49703.971.52

23、kgmol/h 15813.515779.534 Nm3/h 1422.51419.13.4 kg/h上塔吸收N2量：231.79231.330.46 kgmol/h 5195.55185.210.3 NM3/h 6493.26480.312.9 kg/h上塔冷凝H2O量：99.53820.5878.958 kgmol/h2231.15461.21769.95 NM3/h1793.18370.71422.48 kg/h5）入下塔的混合溶液量：貧液半貧液吸收的CO2量上塔吸收的H2、N2上塔冷凝H2O量78949232813.1506.993.412.91422.48313707.87 kg/h

24、混合溶液的再生度:22熱量衡算221下塔1、出熱1）中部脫碳?xì)鈳С鰺幔?12kmol/h熱容kcal/%（干）H2705.4915813.573.61N2231.795195.524.18CO1.4432.20.15CO212.94290.051.35Ar2.8964.80.30CH43.9288.00.416654.4327干氣帶出熱：6654.4327112745296.46 kcal水汽帶出熱：1793.18643.51153911.3 kcal643.5 kcal/kg為112時飽和水蒸氣的焓。氣相帶出熱：745296.461153911.31899207.8 kcal2）富液帶出熱：

25、26747728 kcal（見系統(tǒng)物熱平衡）3）熱損失：按全塔熱損失的60%考慮。446230.2160%267738.13 kcal4）出熱： 1899207.826747728267738.1328914674 kcal2、入熱：1）低變氣帶入熱：3204043.1 kcal（見系統(tǒng)物熱平衡）2）CO2吸收反應(yīng)熱：4351.853301436110.5kcal3）混合溶液帶入熱：在FC0.2825、t（先設(shè)為106）時的比熱為0.73 kcal/kg313707.870.73t229006.75t kcal4）入熱：2204043.11436110.5229006.75t 4640153.

26、6229006.75t3、熱平衡：4640153.6229006.75t28914674t4、混合溶液帶入熱：229006.75t229006.75105.9991524274521 kcal5、從上塔下來溶液帶入熱混合溶液帶入熱半貧液帶入熱 2427452119060874 5213647 kcal上塔下來溶液的FC在FC0.2529、 t（先設(shè)為90）時的比熱為0.7275 kcal/kg上塔下來的溶液量混合溶液量半貧液量313707.87232813.180894.77 kg上塔下來溶液帶入熱80894.770.7275t kcal521364780894.770.7275tt6、下塔熱

27、平衡表：入熱kcal出熱kcal1）低變氣帶入熱：3204043.11）中部脫碳?xì)鈳С鰺幔?899207.82）吸收反應(yīng)熱：1436110.52）富液帶出熱：267477283）半貧液帶入熱：190608743）熱損失：267738.134）上塔下來溶液帶入熱：5213647合計28914675合計28914674計算誤差：28914675289146741 kcal222上塔1）CO2吸收反應(yīng)熱全塔吸收CO2反應(yīng)熱下塔的反應(yīng)熱1521333.01436110.585222.5 kcal2）熱損失全塔熱損失下塔熱損失 446230.21267738.13 178492.08 kcal3）熱平衡

28、表：入熱kcal出熱kcal1）貧液帶入熱：4103137.41）出口氣體帶出熱：695429.412）下塔上來脫碳?xì)鈳霟幔?899207.82）上塔下去溶液帶出熱：52136473）CO2吸收反應(yīng)熱：85222.53）熱損失：178492.08合計6087567.7合計6087568.5計算誤差6087567.76087568.50.8 kcal 第三章 二氧化碳再生塔物料、熱量衡算31頂部洗滌段311物料平衡：洗滌段冷凝液5586.55 kg40Q198Q3設(shè)入下塔的水量為x2入洗滌塔的干氣H2 3.02 kg/hN2 12.9CO2 9051.5 9067.42 kg/h=207.65

29、 kmol/h108H2O汽量x1Q21.4kg/cm2 Q4100H2 3.02 kg/hN2 12.9CO2 9051.5H2O 8521.85 17589.27 kg/h=680.69 kmol/h入洗滌塔冷凝液：40，5586.55 kg/h（見系統(tǒng)物熱平衡）入洗滌塔的干氣量出塔的干氣量設(shè)：溫度為108，H2O汽量為x1。出洗滌塔的水量即入下塔的水量為x2，溫度為98（瀘天化操作數(shù)據(jù)）出塔氣體：100，物料見物熱平衡物料平衡：即水平衡x15586.55x28521.85（1）312熱量平衡：a) 入洗滌段冷凝液帶入熱量Q1Q122346kcal/h （見系統(tǒng)物熱平衡）b）入洗滌塔氣相帶

30、入熱Q2108kmol/hkcal/kmolkcal/H21.526.921610.52N20.466.85643.154CO2205.679.37641928.4441942.118干氣帶入熱： 1942.118108209748.74 kcal水汽帶入熱：x1 （642.1kcal/kg為108飽和蒸汽的焓）Q2209748.74642.1x1c）出洗滌段的水帶出熱Q3：Q398x2d）出塔氣體帶出熱Q4：Q45639982.7 kcal（見系統(tǒng)物熱平衡）e）熱量平衡：Q1Q2Q3Q4223462209748.74642.1x1=98x2+5639982.7 433210.74642.1x

31、1=98x2+5639982.7 （2）（1）式與（2）式聯(lián)立：由（1）式得：x1=x22935.3代入（2）式：433210.74642.1（x22935.3）98x25639982.7x1=x2+2935.3=6105.52+2935.3=9040.82kg/h=501.85kmol/hf）入洗滌段氣相的水碳比：水蒸氣分壓查108時飽和水蒸氣壓為1.365kg/cm2飽和度32再生塔上塔上塔富液114Q6112Q5半貧液112去下段溶液Q7Q2Q解吸熱氣體Q8qCO2+ qH2O+ qH2+ qN2Q熱損108去洗滌塔氣相富液帶入熱Q6：Q626747728 kcal（見系統(tǒng)物熱平衡）下塔

32、上來氣體帶入熱Q8：入上塔氣中CO2量：入上塔氣帶入熱：112設(shè)：H2、N2氣全部在下塔解析出來（解析熱忽略不計）；H2、N2氣的解析量即為吸收塔進(jìn)出口氣中H2、N2量之差。H2解析量：705.49703.971.52kmol/hN2解析量：231.79231.330.46 kmol/h kmol/hkcal/kmolkcal/H21.526.922410.522N20.466.85963.155CO217.629.3896165.445179.122干氣帶入熱179.12211220061.664 kcal設(shè)入上塔水汽量為y1，在112時飽和蒸汽的焓為643.5 kcal/kgQ820061

33、.664643.5y1c）解析熱Q解：上塔解析量：Q解析熱4215.073301390973.1 kcald）半貧液帶出熱Q5：Q519060874kcale）熱損失：按全塔熱損失的60%考慮。Q熱損851517.260%510910.32 kcalf）溶液入下塔熱量Q7：入下塔溶液量貧液量未解析CO2量冷凝水量（先設(shè)為913kg）（即一部分半貧液）7894981851.35 kg在112時，F(xiàn)C0.292時的比熱為0.731 kcal/kg。Q781851.351120.7316701333.7 kcalg) 去洗滌段氣相帶出熱Q2Q2209748.74642.19040.826014859

34、.3 kcalh) 熱平衡：Q6Q8Q2Q5Q7Q解析Q熱損2674772820061.664643.5y16114859.3190608746701333.71390973.1510910.3233再生塔下塔下塔洗滌段來的冷凝液114Q6再沸器貧液Q補(bǔ)低變氣及蒸汽供入總熱Q解吸熱Q熱損Q8Q9120Q71、入熱洗滌段來冷凝液帶入熱Q3：Q36105.5298518340.96 kcal上塔下來溶液帶入熱Q7：Q76701333.7 kcalc）低變氣及蒸汽供入總熱Q補(bǔ)：Q補(bǔ)7089503.4 kcald）帶入熱Q入：Q入Q3Q7Q補(bǔ)518340.966701333.77089503.4143

35、89178 kcal2、出熱a) 貧液帶出熱Q9：Q96986986.5 kcalb) 去上塔氣相帶出熱Q8：Q820061.664643.5107406931221.7 kcalc）熱損失Q熱損：Q熱損全塔熱損失上塔熱損失851517.2510910.32340606.88 kcald) CO2解析熱Q解析：Q解析395.03330130359.9 kcale) 出熱Q出：Q出Q9Q8Q熱損Q解析 6986986.56931221.7340606.88 130359.9 =14389175 kcal3、熱平衡基本平衡、誤差3 kcal。Q入14389178 kcalQ出14389175 kc

36、al按上塔熱平衡計算出的y1，用在下塔熱也是基本平衡的，即所設(shè)冷凝水量913kg可行。第四章 設(shè)備計算 41二氧化碳吸收塔設(shè)備計算411塔徑計算一、計算條件1、采用Kellogg吸收塔液泛點(diǎn)（此處液泛點(diǎn)為空塔速度與液泛速度之比）上塔：40%；下塔：51%。2、采用填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖求出液泛速度：二、下塔塔徑求出的值：L 混合溶液量：313707.87 kg/h；G 進(jìn)口氣量：20554.0 kg/h、29949.3 Nm3/h；125、17kg/cm2(A) 進(jìn)口氣重度：8.00 kg/m3 液相重度：在FC0.2825、t106時，1215 kg/m3。查填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖中亂堆填料

37、的泛點(diǎn)線得：0.018選用3838的鋼制鮑爾環(huán)153在t106時本菲爾溶液的粘度0.55cP。（引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編P23）（填料因子153是按氣液傳質(zhì)設(shè)備P44表33?。?.489 m/sec氣體空塔速度0.48951%0.249 m/sec實(shí)際氣量：2568.37m3/h塔徑 m取D2M，此時空塔速度為0.24 m/sec。（Kellogg為0.248 M/sec）三、上塔塔徑求出的值：L 貧液量：78949 kg/h；G 中部脫碳?xì)饬浚?0496.67 kg/h、23715.2 Nm3/h；實(shí)際氣量：2014.73 m3/h kg/m3在FC0.1784、t71時，1233 kg/m

38、3。查圖得：0.0431530.86cP。（引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編P23）W0.91 m/sec氣體空塔速度0.9140%0.364 m/sec塔徑 m取塔徑為1.6m四、噴淋密度上塔： m3/m2h下塔： m3/m2h412填料高度及壓降一、下塔填料高度1、設(shè)計條件：1）采用Kellogg吸收塔以填料容積計的。上塔13.2 Kgmol/M3hata；下塔9.5 Kgmol/M3hata。2）采用傳質(zhì)系數(shù)表示的填料高度計算式（氣液傳質(zhì)設(shè)備P15）。填料塔填料高度的計算一般需要圖解積分法，當(dāng)平衡線與操作線為直線時可用：（引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編P42）2、計算：a）W CO2吸收量：194.1

39、5 kmol/h；b） 傳質(zhì)系數(shù)9.5 Kgmol/M3hata；c）AT 塔截面積0.7852.023.14 M2d）Pm 平均推動力。下部推動力：氣相（低變氣）PCO217CO2%172.635 kg/cm2液相（富液）FC0.5965，t114時P15磅/吋2（查引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編圖12）換算單位：1磅/吋20.0703 kg/cm2150.07031.055 kg/cm2 PCO22.6351.0551.58 kg/cm2 上部推動力：氣相（中部脫碳?xì)猓㏄CO216.60.203 kg/cm2液相（混合溶液）FC0.2825，t106時P0.85磅/吋20.850.07030.0

40、6 kg/cm2PCO20.2030.060.143 kg/cm2上下部推動力的對數(shù)平均值：0.599kg/cm2e）Z 填料高度 M（取13M）二、上塔填料高度a）W：11.52 Kmol/h；b）：13.2 Kgmol/M3hata；c）AT 塔截面積0.7851.423.14 M2（此處按計算直徑算）d）Pm：下部推動力：氣相（中部脫碳?xì)猓㏄CO20.203 kg/cm2（見前頁）液相（上塔下去溶液）FC0.2529，t90時P0.29磅/吋2PCO20.2030.020.183 kg/cm2 上部推動力：氣相（出塔氣體）PCO216.30.024 kg/cm2液相（貧液）FC0.178

41、4，t71時P0.01磅/吋20.010.07030.0007 kg/cm2PCO20.0240.00070.0233 kg/cm2上下部推動力的對數(shù)平均值：0.0776 kg/cm2e） M（取10M）三、填料體積 （按所取塔直徑算體積）V上0.7851.621020.4 m3V下0.7852.021340.8 m3四、壓降的計算用阻力系數(shù)法求壓降：（氣液傳質(zhì)設(shè)備設(shè)計P9）P 填料層的壓降（kg/M2）mmH2O； 阻力系數(shù)；Z 填料層高度m；W 空塔氣速m/secG 氣體重度kg/M3g 重力加速度9.81 M/sec2要求出就要先求出潤濕率LW，而查：氣液傳質(zhì)設(shè)備P44，380.8鋼鮑爾

42、環(huán)亂堆填料的比表面為129m1：上塔：下塔：同上書P11按圖26，13線與14線內(nèi)插得。在時，在時，空塔氣速： M/s M/s填料高度： M M氣相重度： kg/M3 kg/M3上塔： = = 493 mmH2O下塔： = = 1682.4 mmH2O填料總阻力降：P4931682.42175.4 mmH2O0.22 atm413下部貯槽液位高度1、正常液位高度富液量：323783.4 kg/h比重1220 kg/M3設(shè)存液時間為3分鐘，則正常液位高度為：（取為4.2M）2、最高液位：取存液時間為4分鐘，則正常液位高度為：（取為5.6M）3、最低液位：取存液時間為2分鐘，則正常液位高度為：（取

43、為2.8M）414CO2吸收塔液位分配器計算一、上塔1、溢流篩孔：如使液位高度為70mm，則孔速為： M/s（美國30萬噸合成氨引進(jìn)裝置塔P23）上塔噴淋液量（即貧液量）64.03 M3/h開孔面積為： M2用10mm孔，個數(shù)為 個2、升氣孔上升氣量：2014.73 M3/h開孔率按15%考慮（瀘天化開孔率14.26%）則孔總面積為：0.7851.4215%0.231 M2取1084的管子，管數(shù)為： 根此時氣速為M/s二、下塔1、溢流篩孔：如使液位高度為70mm，則孔速為0.703 M/s下塔噴淋液量（即半貧液貧液）為256.12 M3/h此時開孔面積 M2用10mm小孔，個數(shù)為 個2、升氣孔

44、上升氣量：2568.37 M3/h開孔率按15%考慮（瀘天化開孔率15.08%）則孔總面積為：0.7852.0215%0.471 M2取1084的管子，管數(shù)為： 根此時氣速為M/s三、液體分配器名稱直徑mm升氣管溢流篩板數(shù)目內(nèi)徑高度mm數(shù)目內(nèi)徑高度mm吸收塔一號液體分配器1400301001503221070吸收塔二號液體分配器2000601001501289107042二氧化碳再生塔設(shè)備計算421塔徑計算一、計算條件1、采用Kellogg再生塔液泛點(diǎn)上塔：58.3%；下塔：36.3%。2、采用填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖求出液泛速度：二、上塔塔徑求出的值：L 入上塔溶液量：323764.8 kg/

45、h；（因無數(shù)據(jù)計算其閃蒸量，此處溶液即為富液量）G 入洗滌段氣量：9067.429040.8218108.24 kg/h207.65501.85709.5 kmol/h15903.4 NM3/h；氣相溫度108、壓力1.45 kg/cm2 進(jìn)口氣重度：實(shí)際氣體量： M3/h kg/m3。 液相重度：在FC0.5965、t114.42時，1213 kg/m3。查填料層壓降的通用關(guān)聯(lián)圖中 亂堆填料的泛點(diǎn)線得：0.037選用3838的鋼制鮑爾環(huán)153在t114時本菲爾溶液的粘度0.48cP。（引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編P23）1.848 M/sec取Kellogg再生塔上塔液泛點(diǎn)：上塔58.3%氣體空

46、塔速度1.84858.3%1.077 M/sec上塔塔徑 M取2200mm。三、下塔塔徑120，P1.7 kg/hG：13475.58 kg/h748.02 kmol/h216766.868 NM3/hL：貧液量78949 kg/h；：操作狀態(tài)下的氣體體積14198.188 m3/h kg/m3：在FC0.1784、t120時，1205 kg/M3。查圖得：0.11在t120時本菲爾溶液的粘度0.48cP。（引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編P23）選用3838的鋼制鮑爾環(huán)1533.534 M/sec取Kellogg再生塔下塔液泛點(diǎn)：下塔36.3%氣體空塔速度3.53436.3%1.283 M/sec下

47、塔塔徑 M取2200mm。再生塔上下塔徑皆為2200mm的內(nèi)徑塔。四、噴淋密度上塔： M3/M2h下塔： M3/M2h422填料高度及壓降一、設(shè)計條件1、采用Kellogg再生塔以填料容積計的。上塔9.26 Kgmol/M3hata；下塔9.75 Kgmol/M3hata。2、采用計算填料高度：（引進(jìn)大型化肥裝置資料匯編P42）3、設(shè)：下塔底部壓力為1.70 kg/cm2，塔中部壓力為1.61 kg/cm2； 塔上部壓力為1.45 kg/cm2（即上塔氣相出口處壓力）； 塔頂部壓力為1.40 kg/cm2（即洗滌段出口壓力）二、上塔填料量1、W CO2吸收量：188.05 kmol/h；2、

48、采用Kellogg數(shù)據(jù)9.26 Kgmol/M3hata；3、AT 塔截面積0.7852.223.8 M24、Pm 平均推動力。上部推動力：PCO20.42 kg/cm2：在FC0.5965，t108時13磅/吋2130.07030.914 kg/cm2 PCO20.9140.420.494 kg/cm2 下部推動力：PCO21.610.046 kg/cm2：在FC0.2924，t112時2.2磅/吋22.20.07030.155 kg/cm2PCO20.1550.0460.109 kg/cm2上塔平均推動力：0.255kg/cm25、填料高度 M取21M，分三段，每段7M。三、下塔填料量1、

49、W CO2吸收量：17.62 kmol/h；2、 采用Kellogg數(shù)據(jù)9.75 kgmol/M3hata；3、AT 塔截面積0.7851.9823.07M2（按計算直徑算面積）4、Pm 平均推動力。下塔上部推動力上塔下部推動力0.109 kg/cm2下部推動力：PCO20（氣相中CO2為0）：在FC0.1784，t120時，0.6磅/吋20.60.07030.042 kg/cm2 PCO20.04200.042 kg/cm20.07kg/cm25、填料高度 M取9M，分二段，每段4.5M。四、填料體積（按所取塔直徑算體積）V上0.7852.222179.8 M3V下0.7852.22934.

50、2M3五、壓降的計算用阻力系數(shù)法求壓降：（氣液傳質(zhì)設(shè)備設(shè)計P9）1、先求：要求出就要先求出潤濕率LW，而380.8鋼鮑爾環(huán)亂堆填料的比表面為129m1：上塔：下塔：按氣液傳質(zhì)設(shè)備P11按圖26，19線向下移動得。在時，在時，2、空塔氣速： M/s M/s3、填料高度： M M4、氣相重度： kg/M3 kg/M35、壓降：上塔： = = 2384 mmH2O下塔： = = 235.6 mmH2O填料總阻力降：P2384235.62610.9 mmH2O423下部貯槽液位高度一、中部液位高度中部半貧液的量：192.09 M3/h上塔直徑：2.2M取存液時間：3分鐘1、正常液位高度（取為2.5M）

51、2、最高液位：取存液時間為4分鐘。（取為3.37M）3、最低液位：取存液時間為2分鐘。（取為1.7M）二、下部存液高度下部半貧液的量：64.03 M3/h下塔直徑：2.2M取存液時間：3分鐘1、正常液位高度（取為1M）2、最高液位：取存液時間為4分鐘。（取為1.2M）3、最低液位：取存液時間為2分鐘。（取為0.6M）424 CO2吸收塔液位分配器計算一、上塔（按美國30萬噸合成氨引進(jìn)裝置塔資料介紹）1、溢流篩孔： （H 吋，U 呎/s）折算成公制單位： （H mm，U M/s）如使液位高度為70mm，則0.703 M/s上塔液體噴淋量富液量256.12 M3/h此時開孔面積為：0.1012 M

52、2用10mm孔，個數(shù)為 1289個2、升氣管：取開孔率按16%考慮（瀘天化開孔率16.23%）則開孔總面積為：0.7852.2216%0.61 M2取1084的管子，管數(shù)為： 78根（取80根）此時升氣管的氣速為：6.97M/s二、下塔1、溢流篩孔：如使液位高度為70mm，則孔速為0.703 M/s下塔噴淋液量（即貧液量）64.03 M3/h開孔面積 0.0253M2用10mm小孔，個數(shù)為 322個2、升氣孔取與上塔相同的管數(shù)：108480根三、CO2再生塔液體分配器名稱直徑mm升氣管溢流篩板數(shù)目內(nèi)徑高度mm數(shù)目內(nèi)徑高度mm再生塔上塔液體分配器22008010015012891070再生塔下塔

53、液體分配器2200801001503221070425CO2再生塔泄流隔板的計算一、上塔1、升氣管：（1）瀘天化30萬噸合成氨裝置此塔此板的開孔率為16.23%。（2）自貢取開孔率為16.5%開孔截面積：0.7852.2216.5%0.627M2取4根管，每管內(nèi)徑為：0.4468M（取升氣管內(nèi)徑為450mm）此時管內(nèi)氣速為：6.77 M/s（見前）2、降液管：（1）瀘天化30萬噸合成氨裝置降液管開孔率為0.76%，孔的平均流速為3.1 M/s。（2）自貢：管截面按瀘天化開孔率為0.76%管截面：0.7852.220.76%0.0289M2取1根管，直徑為0.078M取764的管1根，管內(nèi)徑為6

54、8mm。在管上鉆15mm孔，相鄰兩孔相距420mm，交錯90，按流體力學(xué)靜壓頭公式及從大槽進(jìn)入小孔的驟然縮小的壓頭損失得出小孔流速公式：40040040040040040040010234510正常液面第1個孔速：第2個孔速：第3個孔速：第4個孔速：第5個孔速：用6根管，每層有15mm孔六個。6個孔的面積為：0.7850.015260.00106 M2去下塔的溶液量：0.0178 M3/s從每層孔通過的溶液量：第一層：0.001062.37四層0.0154五層0.0209第二層：0.001063.34第三層：0.001064.08第四層：0.001064.71第五層：0.001065.2619

55、.76即液面一般在1孔與0孔之間。（提液位條件仍按貯槽的正常液面高度提，相差無幾）二、下塔下塔的泄流隔板與上塔在結(jié)槽上完全一樣，只是沒有降液管。三、具體二塊泄流隔板尺寸見條件圖。426再生塔頂洗滌段計算一、已知條件1、處理能力：15903.37 NM3/h；4.4176 NM3/s操作狀態(tài)下的氣量：15306.768 M3/h4.252 M3/s2、氣體組分：kg/hNm3/hKmol/hH23.0234.01.52N212.910.30.46CO29051.54610.1205.67H2O9040.8211248.97501.8518108.2415903.37709.53、壓力洗滌段下部1

56、.45 kg/cm2(A)洗滌段上部1.40 kg/cm2(A)溫度洗滌段下部108 洗滌段上部1004、操作狀態(tài)下氣相重度：1.183 kg/M35、液相重度（即98水）注：959.78 kg/M36、液相的表面張力（98）：60.38104 kg/M或：0.006038980759.275 達(dá)因/厘米7、液體粘度（98）：29.46106 kg s/M2或：29.4610698100.289厘泊8、進(jìn)塔洗滌段液體量：5586.55 kg/h 出塔洗滌段液體量：6105.52 kg/h9、液相負(fù)荷：0.00155 M3/s10、參考30萬噸合成氨設(shè)備資料，設(shè)洗滌塔板三塊。11、洗滌段直徑與再

57、生塔上塔直徑：取2200。12、選單流型塔板。注：液相進(jìn)口溫度40、出口溫度98；按平均溫度選取液相參數(shù)，溫度偏低，按出口溫度選取液相參數(shù)，溫度偏高。實(shí)際溫度可能更接近后者，故用出口溫度選取液相參數(shù)。二、計算1、板間距：根據(jù)氣液傳質(zhì)設(shè)備P133，當(dāng)塔徑1.5M時，塔板間距HT取0.6M。2、霧沬夾帶量：1）堰長：一般堰長LW可取為塔徑D的0.60.8倍。（參考?xì)庖簜髻|(zhì)設(shè)備P110）LWDWd取0.6倍，則：LW0.62.21.32M按LW / D0.6，得Wd / D0.1（參考?xì)庖簜髻|(zhì)設(shè)備P112表72）Af /AT0.052全塔截面積AT0.7852.22 3.7994M2弓形面積Af 0

58、.052AT 0.0523.79940.198M2弓形的寬度Wd 0.12.20.22 M降液管停留時間LS 液相負(fù)荷0.00155 M3/s=76.1秒按氣液傳質(zhì)設(shè)備P109所述：液體在降液管中的停留時間，一般應(yīng)大于5秒。2）堰高：hth0hwhowHT平堰上的液流高度how可用Francis公式計算。L 液流量：5.58655 M3/hLW 堰長：1.32 ME 液流收縮系數(shù)。2.79按P117圖78：2.79，0.6時，E1.020.0076 M按P118要求，在液量小時，how應(yīng)不小于6mm，按以上平堰計算how7.6mm，僅大于6mm。為防止液相在板上分布不均勻，采用齒形堰。齒形堰的

59、齒深選hn10mm，用（74）式求how。Lwhwhnhow式中：Ls 液相流量。Ls0.00155 M3/sLw 堰長lw1.32 Mhn 齒深hn0.01 M查圖711得how=0.012 M將how代入（74）得：0.00152 M3/ s則與Ls0.00155 M3/s近似，how=0.012 M。對于一般的塔，塔板上清液層高度在50100mm之間（P126）?，F(xiàn)設(shè)清液層高度0.08 M則堰高h(yuǎn)whow0.080.010.068 M取hw70mm，則清液層高度hLhwhow0.070.0120.082 M3）液層上部的氣體速度WG：M/s式中：VS 操作狀態(tài)下的氣量，4.252 M3/

60、 s；AT 塔面積，3.7994 M2；Af 弓形面積，0.198 M2。1.18 M / s4）塔板上鼓泡層高度hf：hf2.52.50.080.2 M（氣液傳質(zhì)設(shè)備P130式821）5）霧沬夾帶量：按P135要求：0.1，現(xiàn)0.00310.1，即可行。3、降液管底與板距離h0按P110：降液管底部與下一塔板的間隙h0應(yīng)盡可能比外堰高h(yuǎn)w小6mm以上，最大間隙流速亦應(yīng)小于0.4 M / s，取小10mm。h0hw0.010.070.010.06 M此間隙流速：0.02 M / s0.4 M / s4、孔布置：1）按P124，采用大孔徑篩板，取孔徑d010mm。AfAaWdWSxWCt / d