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?氨下一工段使用。試設(shè)計(jì)一座碳酸丙烯酯(PC)脫碳填料塔。二、操作條件合成氨原料氣量(30000+200X) m3 /h【X代表學(xué)號(hào)最后兩位數(shù)】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)； 要求出塔凈化氣中CO2的濃度不超過；4PC吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況自選；氣液兩相的入塔溫度均選定為30C；操作壓強(qiáng)為；三、設(shè)計(jì)內(nèi)容設(shè)計(jì)方案的確定及工藝流程的說明；填料吸收塔的工藝設(shè)計(jì)

2、；塔填料選擇；吸收塔塔徑計(jì)算；吸收塔填料層高度和填料層壓降計(jì)算；吸收塔諸接管口徑計(jì)算；主要設(shè)計(jì)參數(shù)核算；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。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。填料塔高度計(jì)算主要附屬設(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)。塔的工藝計(jì)算結(jié)果匯總一覽表；工藝流程簡(jiǎn)圖和主體設(shè)備工藝條件圖；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)碳酸丙烯酯(PC)(1)分子式：CH3CHOCO2CH2(3)物理性質(zhì)正常沸點(diǎn)，(C)蒸汽壓X-1 P

3、a粘度，mPas分子量20430C38C20C25C40C50C(4)密度與溫度的關(guān)系溫度，（C）015254055100(kg/m3)122412091198118411691122（5）比熱容值與比熱容計(jì)算式t, KC, cal/molpC = 1.39 + 0.00181(10) kJ/(kg -C)表面張力t, Ka, dyn/cm（7）凝固點(diǎn)純度，768490100t6461582. CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的亨利系數(shù)溫度t, (C)254050亨利系數(shù)EX-1kPa3. CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度數(shù)據(jù)（一）0C15C25C40Cp, atm 溶解度p, atm 溶解度

4、p, atm 溶解度 p, atm 溶解度107注：表中溶解度數(shù)據(jù)單位為STPm3CO2/m3PC。4. CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度數(shù)據(jù)（二）（單位為STPm3CO2/m3PC）45C 30C 10C0C15C25C40C55CCO 分壓，200mmHg2七CO2 分壓，400mmHgCO2 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)C0.COC02分壓 MPa2溶解度，STPm3C0./m3PCCO分壓 MPa溶解度，STPm3C0/m3PC30C240C50C30C40C50CH.NCH.H2分 壓MPa2溶解

5、度，STPm3H./m3PC曳分 壓MPa2溶解度，STPm3N./m3PCCH4分壓 MPa4溶解度，STPm3CH /m3PC30C40C250C30C40C250C30C40C450CCO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解熱可近似按下式計(jì)算（以 H表示）CO2AHco = 4.59B x 4.187KJ/kmol, B = 676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)方案及流程組織說明現(xiàn)結(jié)合流程圖說明吸收流程組織的基本思路?；究紤]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

6、環(huán)、原料氣要回收使用。出于經(jīng)濟(jì)上的考慮,PC-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CO2W%,宜采用氣一液逆流吸收流程。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)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

7、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。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，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，

8、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CO2被碳丙溶液吸收，出脫碳塔的凈化氣（脫碳?xì)釩O2V%），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（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、C0及部分CO2，閃蒸氣中大約含叫7。（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

9、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，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0.5m3/m3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。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，再與常解氣會(huì)合后一并進(jìn)入CO2洗滌塔，用循環(huán)碳丙

10、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)。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

11、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：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；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；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；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

12、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：初始液體分布器一一溢流槽式分布器；液體再分布器一一多梁型再分布器；填料支承板一一分塊梁式支承板；填料壓板柵板型壓板；除霧沫器H = 150mm金屬絲網(wǎng)除霧器；氣體入塔分布器柵條型分布器。其它主要設(shè)備選型閃蒸罐；臥式，液體停留時(shí)間取120s，裝填系數(shù)取。常壓解吸塔，取淋降板塔，板數(shù)20塊，板間距300mm。氣提解吸塔，選取填料塔，內(nèi)裝50mm的塑料階梯環(huán)填料。PC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)。貧液冷卻器，排管式水冷卻器。氣一液分離器，立式，500X1500mm。氣提空氣高壓風(fēng)機(jī)，離心式風(fēng)機(jī)。（

13、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：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；目錄（Word自動(dòng)生成的目錄，不能采用手動(dòng)編排）；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）;設(shè)計(jì)方案簡(jiǎn)介；工藝流程圖組織及說明；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)；輔助設(shè)備的設(shè)計(jì)及選型；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；對(duì)本設(shè)計(jì)的評(píng)述；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

14、可做可不做）；參考文獻(xiàn)（在文檔中一定要對(duì)號(hào)入座）。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5一6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(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：說明書45%,圖紙25%,答辯20%, 平時(shí)管口方位示意圖cilf5序號(hào)名稱指標(biāo)1操作壓力2.8MPa2操作溫度30-40C3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技術(shù)特性表符號(hào)規(guī)格用途連接方式a氣體出口凹凸法蘭連接b液體入口凹凸法蘭連接c液體入口（備用）凹凸