化工畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)二氧化碳的吸收再生設(shè)計(jì)

1、河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）摘要摘要二氧化碳的吸收再生過(guò)程主要是由吸收、閃蒸和氣提三部分組成。本次設(shè)計(jì) 選用的脫碳劑是聚乙二醇二甲醚（NHD），屬于物理吸收法。主要的設(shè)備是吸收 塔和氣提塔。在計(jì)算的過(guò)程中，首先根據(jù)所給的物料組成和工藝條件進(jìn)行物料恒 算和熱量恒算，再進(jìn)行塔設(shè)備的計(jì)算、校核及輔助設(shè)備的計(jì)算或選型。吸收段的計(jì)算結(jié)果如下：二氧化碳的脫除量21 921.8m3/h，NHD的用量1 515m3/h ;塔底流出的富 液帶出的熱量114 745 456.2kJ/h,溶液溫度升高了 6C；塔徑為2.4m，填料層高 度為9.49m，塔壓降為2 115.5Pa解吸段

2、的計(jì)算結(jié)果如下：閃蒸出的二氧化碳的量17 217.7m3/h，二氧化碳的回收率為80%，溶液帶 出的熱量88 771 324.7kJ/h,閃蒸的容積為2.1m3。氣提出的二氧化碳的量4 567.7m3/h，氮?dú)獾挠昧?090m3/h ;塔底流出的 貧液帶出的熱量81 855 501.7kJ/h,溶液溫度為27C；上段塔徑1.4m,下段塔徑 1.8m，填料層高度為5.7m，塔壓降為2021.4Pa關(guān)鍵詞吸收、閃蒸、氣提河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）摘要 #河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）摘要 ABSTRACTThe decarb on and rege nerati on of carb on d

3、ioxide process is primarily composed by three parts: absorption, flash vaporization and gas stripping. This design uses polyethyle ne glycol dimethl ether (NHD) to decarb on, which is the physical absorption method. The main device is absorption column and stripper. In the process of calculation, fi

4、rstly make material constant calculation and heat constant calculation, and then is the calculation of tower equipment, checking and ancillary equipment s calculati on or selecti on.Absorption segment s results are as follows:The amount of carb on dioxide removel is 21 921.8m3h and the amount of NHD

5、 is 1 515 m3/h; the heat of liquid-rich flow from tower bottom is 114 745 456.2kJ/h and the temperature of solution rises 6 C ; the tower diameter is 2.4m, the height of pack ing layer is 9.49m and the colu mn pressure dropp ing is 2 115.5Pa.The desorption segment s results are as follows:The amount

6、 of carb on dioxide flashes is 17 217.7m3h, the recovery rate of carbon dioxide is 80%, the heat brought out from solution is 88 771 324.7kJ/h and the volume of flash trough is 2.1 m3The amount of carb on dioxide stripped out is 4 567.7 m3/h and the amount of nitwge n is 9 090 m3h; the heat of barre

7、 n liquor from tower bottom is 81855501.7 kJ/h and the temperature of solution is 28C ; the upper column diameter is1.4m, the lower column diameter is 1.8m and the column pressure dropping is 2 021.4Pa.Key Words: absorption, flash, stripping河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文)總論 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）總論 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）總論1總論1.1

8、概述世界每年合成氨20%乍為其它化經(jīng)過(guò)近百年的發(fā) 但都是由三個(gè)基氨是重要的無(wú)機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。除液氨可直接 作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種 含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一， 產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%勺氨用來(lái)生產(chǎn)化學(xué)肥料， 工產(chǎn)品的原料。合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。 展，合成氨技術(shù)趨于成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程， 本部分組成，即原料氣制備過(guò)程、凈化過(guò)程以及氨合成過(guò)程。主要包括變換過(guò)程、對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)， 脫硫、脫碳過(guò)程以及氣體精制過(guò)

9、程。但CO2在常溫常壓使用方便，加上CO2不是合成氨合成的原料氣，故需要在凈化階段除去； 下是無(wú)色無(wú)臭氣體，在常溫下加壓即可液化或固化，安全無(wú)毒，其含量非常豐富，因此隨著地球能源的日益緊張，現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，CO2的利用越來(lái)越受到人們的重視。許多國(guó)家都在研究把CO2作為潛在碳資源”加以 綜合利用。它的應(yīng)用可分為物理應(yīng)用和化學(xué)應(yīng)用。1）物理應(yīng)用：CO2作為人工降雨劑，可解決干旱地區(qū)的農(nóng)田灌溉問(wèn)題；在食 品工業(yè)中作為冷凍劑，可保證魚(yú)類、肉類、奶類的長(zhǎng)期保鮮和低溫運(yùn)輸，同時(shí)用作清涼飲料的添加劑。CO2在焊接工藝中作為絕緣劑和凈化劑，用來(lái)提高焊接質(zhì) 量；作為萃取劑可以從香料和水果中提取香精，從咖啡里

10、提取堿。另外， CO2 還可用于醫(yī)用局部麻醉、大型鑄鋼防泡劑和滅火劑。超臨界液態(tài) CO2因其特殊 的性質(zhì)，還可用于貴重機(jī)械零件的清洗劑和超臨界萃取劑。2）化學(xué)應(yīng)用：二氧化碳用于制造純堿、輕質(zhì)碳酸鹽、化肥 （碳酸氫銨、尿素） 以及脂肪酸和水楊酸及其衍生物已有成熟的工藝，作為一種重要的有機(jī)合成原料,其應(yīng)用也在不斷研究開(kāi)發(fā)。在催化劑存在下，它可以被氫還原成甲烷、甲醇、 甲醛、甲酸；它與H2 起代替甲醇參與芳烴的烷基化，得到包括加氫和甲基轉(zhuǎn) 移的產(chǎn)物；它與不飽和烴反應(yīng)生成內(nèi)酯、酸或酯類。另外，它還能與不飽和烴、 胺類、環(huán)氧化合物及其它化合物發(fā)生二元、三元共聚反應(yīng)，生成交聯(lián)、接枝、嵌 段等高分子聚合物，

11、如聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚脲等。脫碳工藝分大的說(shuō)，有濕法和干法兩種干法目前主要就是變壓吸附，濕法目前就比較多，現(xiàn)比較常用的有MDEA、苯菲爾熱鉀堿、低溫甲醇洗、碳丙、DEA、NHD等。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)原料路線、生產(chǎn)工藝的不同進(jìn)行選擇。一般以煤為原料的選低溫甲醇洗、 碳丙、NHD 較多，這兩年選變壓吸附的也不少（因?yàn)槠銫O2相對(duì)于氨較富余，比較節(jié)能）；一 般以天然氣為原料的選擇MDEA、苯菲爾熱鉀堿，選變壓吸附的較少個(gè)為其CO2 相對(duì)于氨較少，氨多碳少）。1.2文獻(xiàn)綜述用于CO2脫除的物理吸收方法很多，目前在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，技術(shù)先進(jìn)， 投資省，能耗低的方法如下：低溫甲醇洗（Rectisol）

12、法常溫甲醇洗（Amisol）法MDEA法（物理一化學(xué)吸收）Selexol法（國(guó)外常用）NHD法（國(guó)內(nèi)新開(kāi)發(fā)）碳酸丙烯酯法常溫甲醇洗對(duì)CO2不能選擇吸收，而且甲醇消耗大，能耗較高，大型廠也 沒(méi)有使用經(jīng)驗(yàn)，因此不宜采用。碳丙（PC），用于脫硫尚缺少大廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，用于 脫CO2始于六十年代美國(guó)弗絡(luò)系（Fcour）公司，但在國(guó)內(nèi)不少氨廠中使用經(jīng)驗(yàn)表 明，其凈化度差，溶劑揮發(fā)損失較大，國(guó)內(nèi)不少氨廠已轉(zhuǎn)向其他凈化方法，新建 廠已很少采用。MDEA和Selexol，均屬國(guó)外技術(shù)，如使用須付給國(guó)外技術(shù)使用費(fèi)和軟件費(fèi)。 與低溫甲醇法方法相比，均為國(guó)外引進(jìn)技術(shù)，NHD為國(guó)內(nèi)自行開(kāi)發(fā)的技術(shù)，其吸收能力為碳丙的1.1

13、5倍，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮自有技術(shù)。這里用低溫甲醇法和NHD兩種方法相比較進(jìn)行選定。（1）低溫甲醇洗又稱冷法凈化工藝，是利用甲醇溶液在-60 C低溫下洗滌變換 氣，溶解分離混合氣中的C02。低溫下甲醇對(duì)CO2溶解度較大，因此循環(huán)溶液 量小，耗電較少。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是凈化度高，脫CO2能力強(qiáng)，一般的凈化度CO2 10ppm。同時(shí)分離出足夠尿素生產(chǎn)使用的 CO2（純度達(dá)98.5%）,它與液氮洗 （-190C深冷操作）配套，均在低溫下操作，減少低溫復(fù)熱的過(guò)程，使流程簡(jiǎn)化、 設(shè)備減少。該法的不足之處是低溫操作（-60C），因此需要補(bǔ)充-40C以下的低溫冷量較 大，此部分冷量折能耗較大，且甲醇溶劑蒸汽

14、壓高，揮發(fā)損失較大，因此，尤其 是在甲醇再生蒸餾過(guò)程中蒸汽消耗較大。所以此法的冷、熱能量消耗較高。低溫甲醇洗法是在低溫條件下操作，設(shè)備及配管、儀表、閥門材質(zhì)要求高，不但造價(jià)高，而且國(guó)內(nèi)不易解決，需要引進(jìn)的范圍大。該法工藝技術(shù)屬國(guó)外工程公司專利 技術(shù)，盡管國(guó)內(nèi)已引進(jìn)投產(chǎn)四套低溫甲醇洗裝置， 有的國(guó)內(nèi)工程公司也從事了一 些配套工作，但真正設(shè)計(jì)這樣大型裝置還是要引進(jìn)技術(shù)，因此技術(shù)費(fèi)、引進(jìn)設(shè)備費(fèi)要高于國(guó)內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備。另外甲醇本身有毒，揮發(fā)損失大，對(duì)人和環(huán)境均有 污染。NHD凈化工藝是國(guó)內(nèi)八十年代以后開(kāi)發(fā)成功的新技術(shù)，具有九十年代的 水平，該工藝在常溫(-510C )條件下操作，設(shè)備材質(zhì)大部分為碳鋼，

15、國(guó)內(nèi)可以解 決，價(jià)格也便宜。NHD工展出1,在P=3.5MPa壓力下，溶液對(duì)CO2選擇吸收能 力強(qiáng)，溶液循環(huán)量不大，能耗較低。NHD溶劑物化性能穩(wěn)定，蒸氣壓低，揮發(fā) 損失小，無(wú)氣味、無(wú)毒、不腐蝕、不分解。該工藝能耗低、消耗低、成本低。NHD工藝技術(shù)是國(guó)內(nèi)南京化工研究院開(kāi)發(fā)，化工部第一設(shè)計(jì)院已在魯南化 肥廠U期工程凈化系統(tǒng)成功的設(shè)計(jì)了一套年產(chǎn) 810萬(wàn)噸氨裝置，現(xiàn)已投產(chǎn)三年 多，運(yùn)行十分穩(wěn)定。在此基礎(chǔ)上還可以進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低能耗，節(jié)省投資。 從后面的技術(shù)比較可以清楚看出本技術(shù)的優(yōu)越性。低溫甲醇洗與NHD都是先脫硫后脫碳，脫硫后的溶劑采用熱再生，脫CO2后的溶劑均采用汽提，因此二者流程是相似的

16、。低溫甲醇洗脫硫與脫碳是用 同一個(gè)高的吸收塔分為兩段，上段脫二氧化碳，下段脫硫，上塔吸收CO2的溶劑一部分去下塔脫S; NHD目前的流程是脫S和脫CO2溶劑分開(kāi)各自成立系統(tǒng) 循環(huán)，但低溫甲醇洗額外增加一個(gè)甲醇 一水蒸餾塔。低溫甲醇洗吸收溫度是 -60C，NHD脫CO2吸收溫度10C，因此流程中換熱部分低漸甲醇洗比 NHD要 復(fù)雜得多，總的來(lái)說(shuō)NHD流程比低溫甲醇洗流程簡(jiǎn)單，同時(shí)，值得注意的是工廠內(nèi)如果沒(méi)有空分裝置，則低溫甲醇洗的氣提用氮?dú)鈱o(wú)法解決，而相反NHD可以用空氣作氣提劑。1.3設(shè)計(jì)任務(wù)的依據(jù)我的設(shè)計(jì)是參照以下兩方面制定的：1根據(jù)國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委及國(guó)產(chǎn)化辦公室頒發(fā)的“七五”重點(diǎn)科技專

17、題， 引進(jìn)技術(shù)消化吸收一條龍計(jì)劃，采用 NHD凈化工藝，解決德士古煤漿氣化技術(shù) 的酸性氣脫除，NHD凈化技術(shù)合同編號(hào)7576。2 NHD脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計(jì)是根據(jù)一九九O年八月，由南化公司研究院與化 工部第一設(shè)計(jì)院簽定的國(guó)產(chǎn)化一條龍子項(xiàng)合同引進(jìn)技術(shù)消化吸收一條龍子項(xiàng) 76，30萬(wàn)噸/年氨廠，NHD脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計(jì)及 九O年十月南化研究院第 029號(hào)便函。1.4主要原材料及公用工程情況NHD是南京化學(xué)工業(yè)公司研究院近年來(lái)開(kāi)發(fā)的一種優(yōu)良的物理吸收溶劑。它的主要組分為聚乙二醇二甲醚（國(guó)外稱Selexol）,是一種有機(jī)溶劑。它具有沸點(diǎn) 高，冰點(diǎn)低，蒸汽壓低，對(duì) CO2氣體有很強(qiáng)的選擇吸收性，能適合于以煤

18、（油） 為原料，酸氣分壓較高的合成氣等的氣體凈化， 脫碳時(shí)需消耗少量冷量，屬低能 耗的凈化方法。其化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好，揮發(fā)損失小，對(duì)碳鋼設(shè)備亦無(wú)腐蝕 性。灑落地下時(shí)可被生物降解，對(duì)人及生物環(huán)境無(wú)毒害，因此NHD氣體凈化技術(shù)為清潔生產(chǎn)工藝。根據(jù)化工部 七五”國(guó)家重點(diǎn)科技攻關(guān)計(jì)劃合成氨一條龍中“756NHD凈化技術(shù)的研究”合同，即采用NHD物理溶劑法脫除合成原料氣中的硫化物和二 氧化碳，并選擇一個(gè)中型廠使用此項(xiàng)技術(shù)，然后提供大型廠使用，七五”為油頭和煤頭大型廠凈化技術(shù)作準(zhǔn)備，提出氣液平衡數(shù)據(jù)和工業(yè)化基礎(chǔ)設(shè)計(jì)。1988年批準(zhǔn)的山東魯南化肥廠二期擴(kuò)建工程為年產(chǎn) 8萬(wàn)噸合成氨，造氣部分 引進(jìn)德士古煤

19、漿氣化技術(shù)，其它部分由國(guó)內(nèi)配套。由于煤氣中硫化物和二氧化碳 含量較高，經(jīng)多方研究認(rèn)可選用了 NHD溶劑脫除合成氣中二氧化碳的工藝，于 1992年投產(chǎn)。在氣液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定和魯化廠年產(chǎn) 8萬(wàn)噸生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上，提供了大型 廠設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行此項(xiàng)年產(chǎn) 30萬(wàn)噸合成氨NHD脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，條件是以 德士古煤漿氣化氣經(jīng)中低溫耐硫變換后的氣體為原料在2MPa壓力下將含CO243%,的變換氣凈化至CO2 0.1%,每噸氨總能耗99萬(wàn)大卡，溶劑損耗0.5公斤南化集團(tuán)公司研究院開(kāi)發(fā)的 NHD凈化技術(shù)，目前已在20多家氨廠、甲醇 廠、醋酸廠的脫硫、脫碳裝置上得到成功應(yīng)用。作為一種典型的物理吸收過(guò)程， NHD技術(shù)

20、適合于硫化物和二氧化碳含量高的煤制氣凈化，因此在化肥工業(yè)、煤 化工、碳一化學(xué)領(lǐng)域具有廣闊的前景，適合我國(guó)國(guó)情。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）生產(chǎn)方案的確定 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）生產(chǎn)方案的確定 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）生產(chǎn)方案的確定2生產(chǎn)方案的確定2.1脫碳及再生的方法一種凈化氣體的過(guò)程，指脫除混合氣體中的二氧化碳，主要見(jiàn)于合成氨生產(chǎn) 原料氣或煤氣的處理。脫除原料氣中二氧化碳的方法，分為3類。（1）物理吸收法最早采用加壓水脫除二氧化碳，經(jīng)過(guò)減壓將水再生。此法設(shè) 備簡(jiǎn)單，但脫除二氧化碳凈化度差，出口二氧化碳一般在2% （體積）以下，動(dòng)力消耗也高。近20年來(lái)開(kāi)發(fā)有甲醇洗滌法、碳酸丙烯

21、酯法、聚乙二醇二甲醚法等， 與加壓水脫碳法相比，它們具有凈化度高、能耗低、回收二氧化碳純度高等優(yōu)點(diǎn)， 而且還可選擇性地脫除硫化氫，是工業(yè)上廣泛采用的脫碳方法。（2）化學(xué)吸收法具有吸收效果好、再生容易，同時(shí)還能脫硫化氫等優(yōu)點(diǎn)。 主要方法有乙醇胺法和催化熱鉀堿法。后者脫碳反應(yīng)式為：K2CO3 +C02 +H2O=2KHCO3為提高二氧化碳的吸收和再生速度，可在碳酸鉀溶液中添加某些無(wú)機(jī)或有機(jī) 物作活化劑，并加入緩蝕劑以降低溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕。此外，還有氨水吸收法。在碳酸化法合成氨流程中，采用氨水脫除變換氣中 的二氧化碳，同時(shí)又將氨水加工成碳酸氫銨。（3）物理一化學(xué)吸收法 以乙醇胺和二氧化四氫噻吩（又稱

22、環(huán)丁砜）的混合溶 液作吸收劑，稱環(huán)丁砜法。因乙醇胺是化學(xué)吸收劑，二氧化四氫噻吩是物理吸收 劑，故此法為物理與化學(xué)效果相結(jié)合的脫碳方法。對(duì)于二氧化碳的再生，再生方法是 NHD溶液的采用多級(jí)減壓閃蒸和汽提法（加熱汽提，惰性氣汽提），一般若凈化度要求不高，可采用多級(jí)減壓閃蒸，若凈 化度要求高須采用惰性氣汽提或加熱汽提法。對(duì)于合成氨原料氣的脫碳及再生，我想用物理吸收法，這樣在吸收二氧化 碳后，只需經(jīng)過(guò)閃蒸和氣提，就可以實(shí)現(xiàn)二氧化碳的再回收，所用的吸收劑是 NHD氣提吹掃的惰性氣體選用氮?dú)狻?.2 NHD的脫碳原理2.2.1 NHD溶劑的物理性質(zhì)NHD溶劑的主要成分是聚乙二醇二甲醚，分子式為 CH3OC

23、2H4O CH3，式中n=28，平均分子量為250270b其物理性質(zhì)（25 C）見(jiàn)表1:表1 NHD的物理性質(zhì)項(xiàng)冃霧數(shù)密度(kg m3)1 027蒸氣壓（島）0.093表面張力（N m）0.034粘度（mRi切4. 3比熱畀(kg -K)2 100冰點(diǎn)（O- 29內(nèi)點(diǎn)Q151燃點(diǎn)（Q1S7222計(jì)算的熱力學(xué)基礎(chǔ)NHD溶劑在脫碳過(guò)程具有典型的物理吸收特征。二氧化碳?xì)怏w在工藝氣體中分壓不太高時(shí)， 它在NHD容劑中的平衡溶解度能 較好地服從亨利定律：G二巴斥當(dāng)氣相壓力不高時(shí)，氣相中各組分的分壓可按道爾頓分壓定律來(lái)描述：P= P Vi在 定時(shí)，提高氣相總壓P,可溶氣體在NHD溶液中的濃度G，將增大，此

24、時(shí)實(shí)行氣體吸收過(guò)程。若氣體i為二氧化碳，即為脫碳過(guò)程。反之，對(duì)已經(jīng)溶解 了大量二氧化碳的NHD溶劑，在溫度及Hi不變的情況下，降低氣相總壓，氣體i從溶液中釋放出來(lái)，形成閃蒸過(guò)程。閃蒸后的 NHD溶液中還有少量的氣體i, 此時(shí)可往溶液中鼓入不含氣體i的空氣等惰性氣體，繼續(xù)降低氣相中i的濃度， 可進(jìn)一步降低溶液中i氣體的濃度Ci,達(dá)到溶液再生的目的，使之重復(fù)用于吸收。在二氧化碳?xì)怏w與NHD溶劑之間進(jìn)行傳質(zhì)過(guò)程的同時(shí)，氫氣、氮?dú)?、甲烷?一氧化碳等氣體與NHD溶劑吸收和解吸，但與二氧化碳?xì)怏w的溶解度相比，這 些氣體在NHD溶劑中的溶解度要小得多（表2）表2各種氣體在NHD溶劑中的溶解度00CHi0C

25、OSCHjSH01.32.86.71002338932卻2W由于硫化氫和有機(jī)硫在前面的脫硫工段已經(jīng)脫除了大部分，剩下的含量很 少，故可以可作NHD只吸收二氧化碳，其它氣體則為惰性氣體。2.2.3計(jì)算的動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)通過(guò)對(duì)NHD溶劑吸收CO?的傳質(zhì)研究，測(cè)得C02-NHD系統(tǒng)的擴(kuò)散系數(shù)_2680D =0.0723 eFCQ - N H系統(tǒng)的液膜傳質(zhì)系數(shù)與溫度的關(guān)系式：& =2. 23 f0e0.（T18NHD溶劑吸收CO2的速率方程式可以寫(xiě)成：Gc q = Kg Pqq- P c qNHD溶劑吸收CO2時(shí)的傳質(zhì)阻力主要是在液相，對(duì)此物理溶解過(guò)程有：1 1 1=+Kg kG H kL在過(guò)程速率主要取決

26、于CO2在NHD液相中的擴(kuò)散速率情況下，則上式可簡(jiǎn) 化為Kg 二 HkL提高氣相壓力對(duì)Kg無(wú)明顯影響，但提高了 FCq2，從而增大了吸收CO2的推 動(dòng)力FCq2 -Pcq2，Gcq2也增大?？梢?jiàn)，提高吸收壓力對(duì)提高吸收速率是有利的。 若降低吸收溫度，則一方面提高了 H值（即提高了 Kg值），另一方面溫度降低會(huì) 使同樣的液相濃度的平衡分壓 F2降低，吸收CO2的推動(dòng)力FCq2-Pcq2將增大。 因此降低吸收溫度，會(huì)極大地增加吸收速率。由于NHD溶劑吸收CO2是個(gè)液膜控制過(guò)程，因此在傳質(zhì)設(shè)備的選擇和設(shè)計(jì) 上,應(yīng)采取提高液相湍動(dòng)、氣液逆流接觸、減薄液膜厚度及增加相際接觸面積等 措施，以提高傳質(zhì)速率。

27、2.3脫碳及再生工藝參數(shù)的選定2.3.1脫碳流程的選擇鑒于聚乙二醇二甲醚脫除 CO2是個(gè)典型的物理吸收過(guò)程，從 1965年至今二 十多年來(lái)，世界上幾十個(gè)工業(yè)裝置都采用吸收一閃蒸一氣提的溶液循環(huán)過(guò)程， 其 中閃蒸操作可分為幾級(jí)，逐級(jí)減壓，高壓閃蒸氣中含有較多的氫氣等有用的氣體，一般讓它返回系統(tǒng)予以回收，或做燃料用，低壓閃蒸氣含CO2可達(dá)到98%以上，常用之于尿素生產(chǎn)。經(jīng)閃蒸、氣提等手段再生的溶液充作半貧液進(jìn)入脫碳塔中部，用以吸收進(jìn)口氣體中大部分C02。進(jìn)入脫碳塔頂?shù)呢氁簛?lái)自熱再生塔，由于這部分溶液的再生 更徹底，溫度也不高，因此降低了塔頂 C02的平衡分壓，保證了凈化氣中 C02 含量小于0.3

28、%的指標(biāo)。NHD溶劑的飽和蒸汽很低，氣相中帶走的溶劑損耗極少。因此，不設(shè)溶劑 洗滌回收裝置。2.3.2氣提劑的選擇本設(shè)計(jì)采用氮?dú)庾鳛闅馓釟?，因此，解決了溶液中硫化物的氧化析硫問(wèn)題， 改善了整個(gè)系統(tǒng)的可操作性，更是脫碳塔以預(yù)飽和CO2的溶液作貧液這種先進(jìn)工藝的采用的先決條件。2.3.3塔型的選擇NHD溶劑吸收二氧化碳的傳質(zhì)速度較慢，而且低溫操作下的溶劑粘度大， 流動(dòng)性差。所以需要較大的氣液傳質(zhì)界面。因此，我們選用了操作彈性較大的填 料塔。在國(guó)外已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的聚乙二醇二甲醚氣體凈化工業(yè)裝置，也多采用填料塔。 同樣，解吸過(guò)程也采用填料塔。關(guān)于填料，可以根據(jù)發(fā)展情況，考慮選用 50 X 25碳鋼階梯環(huán)，也

29、可使用 50X 25玻纖增強(qiáng)聚丙烯階梯環(huán)，但必須有低溫長(zhǎng)期使用的經(jīng)驗(yàn)后方可使用。 由于此次設(shè)計(jì)的溫度不低，故為選用聚丙烯階梯環(huán)。2.3.4脫碳再生操作溫度的選定在吸收壓力及進(jìn)脫碳塔氣的 CO2濃度為定值時(shí)，二氧化碳在聚乙二醇二甲 醚中的平衡溶解度隨溫度降低而升高。圖1吸收溫度對(duì)脫碳?xì)庵蠧O2含量的影響所以，降低脫碳溫度，有利于加大吸收能力，減少溶液循環(huán)量和輸送功率， 也有利于提高凈化度。更由于溶劑蒸汽壓隨溫度降低而降低，可使系統(tǒng)的溶劑損 耗減少，但低溫下的溶劑粘度大，傳質(zhì)慢，增加了填料層高度和冷量損失。據(jù)計(jì)算，脫碳負(fù)荷，填料層高度，吸收壓力等條件均相同時(shí)，脫碳貧液溫度 為25C時(shí)，凈化度為0.

30、2%,貧液溫度降低到-1C，凈化度可達(dá)0.06%。在這里 脫碳塔的操作溫度選27 C。對(duì)于二氧化碳的再生，其操作溫度選常溫，25 C。2.3.5脫碳再生操作壓力的選定吸收的壓力越高，越有利于物理溶劑的吸收能力的提高。 以下是兩套不同吸 收壓力的工業(yè)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)：從表中可以看出，2.7MPa的吸收壓力明顯優(yōu)于1.7MP&但合成氨廠的脫碳 壓力往往由壓縮機(jī)型及流程總體安排所決定，只要脫碳系統(tǒng)的二氧化碳的分壓達(dá) 到0.4MPa以上，用NHD兌碳都可以獲得良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以，我這 次設(shè)計(jì)吸收壓力為1.75MPa,二氧化碳的分壓為0.42MPa解吸的操作壓力我選常壓，即一個(gè)大氣壓，這樣有利于

31、設(shè)備的運(yùn)行。2.3.6脫碳塔氣液比的確定在其它工藝條件不變時(shí)二氧化碳凈化度隨著氣液比的增大而降低。 下表中模 式數(shù)據(jù)顯示了這種影響。從該表中看到，在吸收再生條件均相近的情況下，吸收 塔氣液比越小，凈化度越高。（吸收壓力均在2.52.8MPa,吸收溫度均在2634C, 氣提空氣/溶劑在18.223.6）。如表3所示：表3序號(hào)氣液比溶劑吸收CO2能力m3（標(biāo)）/m3CO2 mol%進(jìn)塔氣凈化氣143.211.025.60.1249.812.926.20.4354.014.226.00.4462.016.227.21.4若要保證一定的CO2凈化度，則氣液比提高所產(chǎn)生的不利影響，需通過(guò)提高填料層高度來(lái)

32、彌補(bǔ)。下表列出了在某工藝條件下，將C02由進(jìn)口的41.73%脫到0.5%的對(duì)比數(shù)據(jù)。如表4所示：表4序號(hào)ABCDEFGH氣液比80.778.984.273.769.266.063.561.9脫碳能力m3（標(biāo)）/m363.555.744.734.429.929.226.825.2凈化度CO2%0.0200.0160.7130.0860.0530.0200.0170.0152.3.7冷凝器的位置及選定脫碳操作溫度接近于常溫，所以進(jìn)塔溶液需要冷凍措施。我們選用液氨為 冷源，使溶液溫度保持在25 r左右。根據(jù)國(guó)外同類型運(yùn)轉(zhuǎn)工廠的經(jīng)驗(yàn)，冷凝器的位置有兩種，一種冷卻貧液， 一種是冷卻富液。兩種方法各有千秋

33、。用冷凝器冷卻貧液的有美國(guó)奧馬哈氨廠， 西德的一些工廠以及TVA的有關(guān)報(bào)價(jià)材料。它的優(yōu)點(diǎn)是，控制進(jìn)脫碳塔貧液溫 度比較直接，經(jīng)冷卻后的低溫管道較短，其它設(shè)備操作溫度均稍高，這樣有利 于氣提過(guò)程及減少冷量損失。缺點(diǎn)是傳熱溫差小，溶劑損耗大。另一種冷卻富 液，即冷卻剛出脫碳塔的富液。采用這種冷凝器位置的有加拿大希爾哥頓公司 氨廠，加拿大工業(yè)公司氨廠等。它的優(yōu)點(diǎn)是傳熱溫差大，有利于減少傳熱面積。 （因?yàn)檎麄€(gè)脫碳系統(tǒng)中，富液溫度最高）整個(gè)脫碳系統(tǒng)操作溫度都較低，溶劑損 耗少。然而帶來(lái)的缺點(diǎn)是不利于解吸過(guò)程，低溫管道設(shè)備多，冷量損失就大。本次設(shè)計(jì)脫碳系統(tǒng)的半貧液冷卻采用第一種位置，貧液是由熱再生塔來(lái)，

34、經(jīng)溶液換熱后再用氨冷卻，屬于第一種位置。2.3.8腐蝕及材料選擇NHD溶劑本身無(wú)腐蝕性，并能在有些原來(lái)的腐蝕的脫碳系統(tǒng)內(nèi)抑制腐蝕， 這是因?yàn)镹HD溶劑吸收了水分，減輕了 CO2對(duì)碳鋼的腐蝕。但在高溫和有二氧 化碳和水蒸汽存在的情況下，對(duì)設(shè)備有一定的腐蝕作用。因此，脫碳系統(tǒng)的大部 分設(shè)備一一脫碳塔、氣提塔，閃蒸槽等都可用低合金鋼鋼制作，僅部分內(nèi)件，如 除沫器，液體分布器，填料支承及壓板等，采用不銹鋼材料。管道間墊片可用石棉，機(jī)械密封材料可選用硅橡膠，聚丙烯和聚四氟乙烯，一般的咼分子材料慎用。NHDNHD溶劑是油漆的溶劑，管道和設(shè)備內(nèi)表面不能使用涂料，偶爾接觸 溶劑的設(shè)備防腐涂層可用環(huán)氧樹(shù)脂漆。河

35、南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）脫碳再生生產(chǎn)流程說(shuō)明 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）脫碳再生生產(chǎn)流程說(shuō)明 #河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）脫碳再生生產(chǎn)流程說(shuō)明3脫碳再生生產(chǎn)流程說(shuō)明脫碳工藝流程如圖3.1所示。圖3.11 換熱器2、6、13氣液分離器 3、7 風(fēng)機(jī)4吸收塔6、7、11 溶液泵8、14氣體緩沖罐9氣提塔12閃蒸槽變換氣加壓至1.75MPa后先經(jīng)過(guò)分離器分離夾帶霧沫后，進(jìn)入板翅式綜合 氣體換熱器，與凈化氣、高壓閃蒸氣、低壓閃蒸氣換熱降溫，經(jīng)進(jìn)塔分離器分離, 進(jìn)入脫碳塔，氣體由下向上與從塔頂噴淋下來(lái)的溶液逆流接觸，混合氣體的二氧化碳被溶劑吸收，脫除到0.3%以下，凈化氣經(jīng)霧沫分離器分離掉夾

36、帶的少量霧 沫后，進(jìn)入翅式氣體換熱器回收冷量，經(jīng)裝有 EAC-2的精脫硫罐脫除掉殘余總 硫，加壓送聯(lián)醇系統(tǒng)。從脫碳塔底部出來(lái)的NHD富液，經(jīng)減壓后進(jìn)入閃蒸槽，將大部分溶劑中吸 收的二氧化碳?xì)怏w閃蒸解吸出來(lái)， 送尿素合成塔。自閃蒸槽底部出來(lái)的溶劑，經(jīng) 富液泵提壓后送至氣提塔頂部。溶劑自塔頂噴淋下來(lái)，與從下部送入的氮?dú)饽媪?接觸，進(jìn)行傳質(zhì)換熱，并將溶液中殘留的二氧化碳?xì)馓岢鰜?lái)。 出氣提塔的解吸氣 經(jīng)分離器回收少量夾帶NHD霧沫后，入空氣冷卻器，與羅茨風(fēng)機(jī)送來(lái)的空氣進(jìn) 行間接熱交換，之后，解吸氣放空。從氣提塔出來(lái)的貧液則經(jīng)泵加壓和流量調(diào)節(jié)后， 進(jìn)入氨冷管間，被液氨蒸發(fā) 器冷卻后再送入脫碳塔頂部去吸收

37、原料氣中的二氧化碳，如此循環(huán)使用，當(dāng)循環(huán)溶劑吸水超標(biāo)后，可部分送脫水塔進(jìn)行脫水處理，脫水后的溶劑經(jīng)溶液換熱降溫 后送至氣提塔。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）解吸過(guò)程的工藝計(jì)算4吸收過(guò)程的工藝計(jì)算已知條件：進(jìn)口氣體組成:組成CO2COH2N2H2SCH4O2合計(jì)含量/%24.150.355.7119.160.050.30.33100.00工藝參數(shù)：原料氣壓力：常壓；進(jìn)脫碳塔氣體溫度：20 C；脫碳塔操作壓力：P=1.75MPa；脫碳塔操作溫度：t=27C；進(jìn)脫碳塔溶液含二氧化碳的量：0.001進(jìn)脫

38、碳塔溶液溫度：25 C；閃蒸槽操作壓力：常壓；閃蒸槽操作溫度：25C；進(jìn)氣提塔氮?dú)鉁囟龋?0 C；氣體塔操作壓力：常壓；氣體塔操作溫度：25C；年工作日330天，其余數(shù)據(jù)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況自定 設(shè)計(jì)目標(biāo)：出脫碳塔凈化氣組分中CO2含量豈0.3% ；再生氣組分中CO2%回收率- 98% ；脫碳塔壓差乞20kPa ； 氣提塔壓差乞20kPa4.1物料恒算原料氣在通過(guò)吸收塔的過(guò)程中，二氧化碳?xì)怏w不斷被吸收，故氣體總量沿塔 高而變，液體也因其中不斷溶入二氧化碳組分， 其含量也沿塔高而變，但是塔的 惰性氣體量和溶劑量是不變的。進(jìn)塔氣的的流量 G二100000m3 / h，其平均摩爾質(zhì)量為M =44 0.2

39、415 28 0.003 2 0.5571 28 0.191634 0.0005 16 0.003 32 0.0033 = 17.36kg / kmol進(jìn)塔氣中CO2的流量：GcO2 = 100000 漢 0.2415= 24150m3/ h惰性氣體的流量：3Gb =100000-24150= 75850m /h進(jìn)塔氣的摩爾流量:qng1 _10000022.422.4= 4464.2kmol / h則原料氣中各組分的物質(zhì)的量為:qn,co2 = 0.2415咒 4464.3 = 1078.1kmol / hqn,co = 0.003 漢 4464.3 = 13.4kmol / hqn,H2

40、= 0.557仆 4464.3 = 2487.1kmol / h qn,N2 =0.1916 匯 4464.3 = 855.4kmol/hqn,h2s = 0.0005漢 4464.3 = 2.2kmol / hqn,CH4 = 0.003匯 4464.3 = 13.4kmol / hqn,o2 = 0.0033漢 4464.3= 14.7kmol / h其中惰性氣體的物質(zhì)的量為：qn,v =Gn _qn,co2 = 4464.3 T078.1 = 14.7kmol / h進(jìn)塔氣中CO2的摩爾比為:0.24150.31841-0.2415出塔氣中CO2的摩爾比為:y27丄竺0.0031-0.0

41、03進(jìn)塔溶液中CO2的摩爾比為:X2X21 X20.0011-0.001塔操作壓力下CO2的分壓為:FC02 二 PyCO2 =1.75 0.2415 二 0.42MPa以煤為原料的變換氣中 CO2在25c, 0.42MPa下在碳酸丙烯的溶解度為13.8 m3 （標(biāo)）/m3。 NHD在同樣條件下CO?的溶解度是碳酸丙烯的1.15倍，則在25C, 0.42MPa下NHD的溶解度為3QS =1.15 13.8 =15.87 m （標(biāo)）/m3凈化氣的流量為:G2 =Gb 1 Y2 產(chǎn) 75850 1 0.003= 76077.6m3 / h凈化氣摩爾流量為:G276077.6 二 3396.3kmo

42、l / h22.4凈化氣中CO2的流量為:3G2,CO = G2y2 = 76077.6漢 0.003 = 228.2m3 / h則被NHD吸收的CO2流量為:Gy = Gg - G2,cO = 24150 - 228.2 = 21921.8m3 / h被NHD吸收的CO2摩爾流量為:旦 21921.8 =978.7kmol / h22.4則CO2吸收所需的NHD的量為:L=2W2j= 1507m3/hOS 15.87其摩爾流量為:Ln 二Lq1507 1027Ml260二 5952.6kmol / h取NHD中的雜質(zhì)含量為0.5%，貝U真實(shí)所需的NHD為: =15071 0.005 = 15

43、15m3/h其摩爾流量為:qn,L MlL1?l 1 5 1 51 02 5984kmol h/260根據(jù)全塔的物料恒算，求出CO2在液相中的摩爾比為x x2 qn,V W二 0.001 44643 臨84003 二 0.2375984.2其摩爾分?jǐn)?shù)為:X1 X10.2371 0.227二 0.191從塔底流出的富液量為：L2 =+ qY,co2 = 5984.2 + 978.7 = 6962.8kmol / hG2 i凈化氣各組分含量由丫2求出，列表4.1G2表4.1組成CO2COH2N2H2SCH4O2合計(jì)含量%0.30.473.2325.180.060.40.43100.004.2熱量恒

44、算全塔的熱量平衡式為：Qg Ql QQ QL24.2.1原料氣帶入的熱量當(dāng)氣體壓力不高時(shí)，有Qg廠撫 Cg1 丁9 一其中氣體的比熱容CgZ Cg，而Cgi =a +bTg +CiTg12+diTg13，查將數(shù)據(jù)代入可得氣體中各組分的比熱容，列表4.2表4.2組分CO2COH2N2H2SCH4O2Cg1i kJ / (kmol k )8.82311.4297.31811.28321.96210.02110.787Cgi =8.823 0.2415 11.429 0.003 7.318 0.5571 11.283 0.1916 21.962 0.0005 10.021 0.003 10.787

45、0.0033= 8.4&J / kmol K-原料氣帶入的熱量為：Qg1100000X22.48.48 293-273i=757142.86kJ/h4.2.2單位時(shí)間內(nèi)氣體的溶解熱、Gy單位時(shí)間內(nèi)氣體的溶解熱為QS丄qCO2 2. 4 O式中qCO2為二氧化碳溶于NHD的溶解熱，qCO2 = 33792kJ / kmol2 1 92 1.乂83 7 92 3307 k60 h2 2. 44.2.3進(jìn)塔溶液帶入的熱量進(jìn)塔溶液帶入的熱量 QL1 = L, x CL1 （TL1 - T。）式中CL1為NHD的比熱容，CL廠546kJ / kmol K二 Q5984. 546 29 8） 17 3 8

46、1884330 /4.2.4凈化氣帶出的熱量由工程上操作可知?dú)怏w出塔溫度與操作溫度相同，則Qg2Cg2 B-To其中氣體的比熱容Cg2 =瓦Cg2,i y2,i，而C廠ai + bTg2 + c%2 + d%3，查將數(shù)據(jù)代入可得氣體中各組分的比熱容，列表 4.3河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算50 #河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算50 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算V 表4.3組分CO2COH2N2H2SCH4O2Cg2i kJ / (kmol k)8.94912.3676.89512.14723.06910.8268.348Cg1 =8.9

47、49 0.003 12.367 0.004 6.895 0.7323 12.147 0.2518 23.069 0.000610.826 0.004 8.348 0.0043= 8.2&J / kmol K凈化氣帶出的熱量為：76077.6Qg28.28 300 - 273766617.7kJ / hg222.44.2.5塔底富液帶出的熱量塔底富液帶出的熱量 Ql2二L2 Cl2 Tl2 -T。Qx式中Cl2二Q =546kJ/ kmol K，Qx為單位時(shí)間已溶氣體的焓，則G21921 8Qx 二式 Cg2，co2 Tg2 -To 二-7 8.949 300-273 =6764694.8kJ/

48、h由Qg, Ql QQg2 Ql2可以求出富液帶出的熱量為Ql2 =114745456.2kJ /h富液的溫度T2為:QL2 _QXL2 CL2T。114745456.2 - 6764694.86962.8 546273 二 304K溶液溫度升高了 6C4.3吸收塔的工藝設(shè)計(jì)4.3.1塔徑及氣速的計(jì)算塔內(nèi)氣體的密度RT 8. 3 1 430 0m3將進(jìn)塔氣換成操作壓力下的體積流量， 中壓以下由PV二nRT可知弓二VB V11750G陋腫.325 100000 88.6m3/h P塔內(nèi)氣體的質(zhì)量流量為4qm,v 二 G =5788.6 12.18= 7.05 10 kg/h,4塔內(nèi)氣體的質(zhì)量流量

49、為qm, =1515 1027=15.6 10kg/h采用?？颂赝ㄓ藐P(guān)聯(lián)圖計(jì)算泛點(diǎn)氣速，其橫坐標(biāo)為15.6X04 2.18 廣7.0101027 丿qm,Lqm,V0.5已丿-0.241查圖得縱坐標(biāo)為Pl丿叮Z0. 07827 r 時(shí),水的密度35 = 996.8kg/m3,P=W運(yùn) 80. 971027查表知:DN50 塑料階梯環(huán)F = 127m J , at = 114.2m2 / m3u2 況 127 匯 0.9712.18匯 4.3 門0.0789.81 1027解得uF 二 0.625m/ s4G3 6 08578 8. 60. 78 50. 375校核:2400=38 8擬定操作空

50、塔氣速u =0.碌二0. 37ri5 s/二26誇圓整取塔徑為2.4m故所選填料規(guī)格適宜。?。↙wAf 0. 08 m h河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) （論文）吸收過(guò)程的工藝計(jì)算 最小噴淋密度U min - (Lw)min at 二 0.08 114.2 二 9.14m / m h操作噴淋密度4qm,L2二 D215.6 10420.785 1027 2.41 2二 33.59m3 / m2 hU Umin符合生產(chǎn)要求。此時(shí)，實(shí)際操作空塔氣速4G-u23600心 0.57 8 8. 62 78 536 0 042 20. 3 5n6/ s泛點(diǎn)率為uUf

51、1 00%=_260. 6 25100%5 6. 9%經(jīng)校核D=2.4m符合要求。4.3.2填料層高度的計(jì)算取純?nèi)軇┑牧髁繛樽钚×髁康?.8倍，則Ln 5952.6Ln min =3037kmol / h1.8 1.8Ln, m i n丫1 _ 丫2GnCO2的吸收因數(shù)AcO2Ln”.595 2. 6 * 60644 64. 30. 8 3Gnm氣相總傳質(zhì)單元數(shù)為:1No：1-Y171 1ln 11-丄-A1 剤-mX2、 V A*-mX10.3184-0.83 0.00111.6060.003-0.83 0.0011.606.2680.2680D=0.0723 e T =0.0723 e 3

52、00 =9.5 10(cm2/s溶解度系數(shù)H與相平衡常數(shù)m的轉(zhuǎn)換：PL10272H L30.027kmol/ m kPaRM Lm 1.7503 x 260 x 0.83CO2 NHD系統(tǒng)的液膜擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系為kL =2. 2 3 *0 尹 018 二2. 23一 14e 0.0 1 8 3 0 04. 9 4n 1s01 1 1對(duì)于物理的溶解過(guò)程，有 1 丄，在該系統(tǒng)有Kg kG HkLKG 二 HkG = 0. 02 7 2 4. 9 4s =1 01.一荻由。11 0m 2kPa/s.氣相總體積吸收系數(shù)為KYa = RKg =1750X1.34X10/ =0.235kmol/(m3

53、 s)氣相總傳質(zhì)單元高度為:H OGqn,V3386.2/36000.235 0.785 2.42=0.885m填料層高度為Z = % H og = 10.72 0.885 二 9.49m4.3.3塔厚度的計(jì)算本塔選用GB6654.16MnR低合金鋼，查得t=27 C時(shí)的許用壓力I- f =163MPa，低合金鋼單面腐蝕裕度取 C1mm,采用雙面對(duì)接焊縫，局部探傷，取 =0.85，則筒體的設(shè)計(jì)厚度為ppi2 - r- p1C2 =1.27 24002 163 0.85 -1.751 = 17.21mm圓整后取18mm，負(fù)偏差G = 0.8mm，則塔體的名義厚度n = d G =17.21 0.

54、8 = 18.01mm塔體的有效厚度e 二 n-c2 =18.01 - 0.8 T = 16.21mm434塔壓降的計(jì)算在計(jì)算塔徑時(shí)，由Ecken關(guān)聯(lián)圖可知其橫坐標(biāo)為0.241，填料的降壓因子 P -125m，則縱坐標(biāo)二 0.028,02 0.356冬 1251.05漢 12.18疋 4.30.29.81 1027L -由 Ecken關(guān)聯(lián)圖可知 ：P = 22mmH2O / m 填料，1mmH2O = 10.1325Pa，則 4 =10.1325 ：P =10.1325 22 =222.915Pa全塔的填料層降壓為- PD - 222.915 9.49=2115.5Pa ： 20kPa435輔

55、助設(shè)備的計(jì)算和選型吸收塔氣體的進(jìn)料管管徑進(jìn)塔氣流速為0/ ,S旦=連. 6m s/36003600查得氣體在中壓下的流速為15m/s，則管徑d 二1.61= 0.37m0.785 15查表選用402mm 9mm的無(wú)縫鋼管，其內(nèi)徑d =4 0 2 2汶 9= 3mm =0.m8重新核算氣體在管內(nèi)的流速“加士4 s液體輸送管管徑進(jìn)液管選用碳鋼管，則其管徑d =293qm,L0.53= 29315.6F04 、3600027亠37=166mm其雷諾數(shù)Re =4qm丄叫d4漢15.6043.14 4.2 0.166 3600-7.9 1042000故為湍流。查表選用180mm 7mm鋼管，出塔液管徑選

56、 219mm 9mm鋼管填料層壓板的計(jì)算填料層設(shè)置壓板的必要條件為訂22gUm其中Um為最大氣速，這里取空塔氣速 0.625m/s腫芫18 o.625225954.81074050 10=0.102gum2g故需要加壓板，塑料填料選用固定式壓板，壓板的開(kāi)孔面積等于填料的孔率；，貝 U S=：R2；=3.14 1.22 0.927 = 4.19m2開(kāi)孔的縫隙取填料直徑的0.6,則dn = 0. 6P = 0. 60f 0 5 m0.支撐板的選取支撐板的開(kāi)孔面積為填料的孔隙率，為 4.19m2，這里取100%塔截面。液體分布器這里選用盤式分布器，盤上開(kāi)有d0 = 8mm的小孔和直徑小于15mm的溢

57、流管，發(fā)布盤直徑為塔直徑的 0.6，貝U DC =0.6D =0.6 2.4 = 1.44m11盤中的液面高度為塔徑的1/6，則HeD=-2.4=0.4m66開(kāi)孔數(shù)0.785 d： . 2gHe二10764243個(gè)15150.785 0.0082、2 9.81 0.4噴射器的設(shè)計(jì)1）噴嘴的個(gè)數(shù)n =5，式中為每個(gè)噴射器的溶液量，這里取110m3/ h，則 Li-14個(gè)1515 n =1102）噴嘴孔徑di = j/n 0.785 Wj式中w為噴嘴處的流速，通常Wj = 18 25m/ s，這里取22m/s,則一0屠22一14 = 0.011m3）噴嘴入口收縮管長(zhǎng)dL dj2ta n2式中：i為

58、噴射入口收縮角,0. 1 66 0. 0 1 1 ,0. 6m 142 tan2取噴嘴喉管長(zhǎng)30mm ,則噴嘴管總長(zhǎng)為L(zhǎng) 二 LS L0 二 0.63 0.3 二 0.66m4）裙座高度的選擇對(duì)于該塔，裙座體材料采用16MnR，高度為3m，厚度為30mm，并開(kāi)設(shè)人 孔，頂部有50mm的排氣孔，在底部開(kāi)設(shè)排液孔。裙座上端與塔體的底封頭焊接， 下端與基礎(chǔ)環(huán)、筋板焊接。4.3.6塔體的強(qiáng)度校核水壓試驗(yàn)16MnR屈服極限為二s =325MPa，則0.9=0.9 0.85 325 = 248.6MPa試驗(yàn)壓力b Pr =1.25Pt =1.25 1.75 1 = 2.188MPab J二 T2e= 21

59、882400 伍21 = 20.04MP： 248.6MPa2 15.21則水壓試驗(yàn)合格。封頭設(shè)計(jì)封頭厚度取筒體厚度：=18mm，直邊高度取40mm。取長(zhǎng)短軸比值為2的橢2400圓圭寸頭，則短軸高 h二一 =600mm，2封頭的最大允許工作壓力r .2 k i *6e 2X 1 6=308 515.21IFW-1 . 8MPa 1 MPakDi 0 . 5e1 24 0 0 0 . 5 1 5.2 1則封頭的設(shè)計(jì)合格。塔設(shè)備的各種載荷計(jì)算1）塔體的質(zhì)量載荷a塔體和裙座的質(zhì)量1080kg；查表可知，對(duì)于2.4m的塔徑，壁厚18mm, 1m高的筒節(jié)鋼板的質(zhì)量為 經(jīng)塔估算可得塔高為19.32m，故塔

60、體和裙座的質(zhì)量為葉=1080 19.32 = 20865.6kgb內(nèi)件的質(zhì)量查表可知，塔內(nèi)件的質(zhì)量為70kg / m2，塔體截面積2 2 2S“R =3.14 1.2 =4.52m則內(nèi)件的質(zhì)量m2 -7 0 4. 5 2 3 94. 5c平臺(tái)扶梯的質(zhì)量查表可知，平臺(tái)的質(zhì)量為150kg / m2，按2.5m2算平臺(tái)的質(zhì)量m3 =1 5 0 2. 5 4150 0查表可知，扶梯的質(zhì)量為40kg/m，則扶梯的質(zhì)量m4 -40 17.24=689.6kgd填料的質(zhì)量查表可知，聚丙烯階梯環(huán)的堆積密度為54.8kg / m3，填料的體積V -二於Z =3. 1 4 12 2 9f74總86貝U填料的質(zhì)量m