《合成氨原料气脱碳及再生工艺设计--(27页).doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《合成氨原料气脱碳及再生工艺设计--(27页).doc（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、-合成氨原料气脱碳及再生工艺设计-第 26 页毕 业 设 计请严格按照学校的毕业论文格式！另外，去掉页眉，去年开始毕论文时，我就说过论文要查重复率，超过30%就算抄袭。希望你认真撰写自己的论文。题 目5万吨/年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计毕业设计(论文)任务书学生姓名丁锦专业班级化工1102指导教师姬乔娜工作单位化学与制药工程系设计(论文)题目年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计设计（论文）主要内容：在合成氨工业中不论用什么原料及方法造气，经变换后的合成气中都含有大量的CO2，这些CO2如果不在合成工序之前除净，不仅耗费气体压缩功，空占设备体积，而且对后续工序有害。此外，CO2还是
2、重要的化工原料，因此合成氨中原料气净化脱碳很有必要和意义。本课题对合成氨原料气净化脱碳的生产车间进行设计，对设备选型、车间布置进行较全面的阐述，对我国化学工业的发展和国民的健康有着重要意义。要求完成的主要任务及其时间安排：目标：完成年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计，撰写设计说明书。要求：1. 设计合成氨原料气净化脱碳的工艺流程框图，并对工艺过程作说明2. 进行物料衡算、热量衡算3. 设备选型与布置4. 绘制工艺流程图(2#图纸)、车间平面布置图(1#图纸)、主体设备图(2#图纸)5. 撰写设计说明书（要求请参考本科毕业设计（论文）工作手册）。时间安排：2013.12.23-201
3、3.12.29(第17周) 安排设计题目，明确设计内容。2013.12.30-2014.01.10(第18-19周) 查阅有关资料，完成开题报告初稿并交老师审阅。2014.02.17-2014.02.21(第1周) 提交正式开题报告，制定工艺流程。2014.02.24-2014.03.07(第2-3周) 完成物料衡算、热量衡算。2014.03.10-2014.04.04(第4-7周) 完成设备选型，撰写设计说明书。2014.04.07-2014.05.02(第8-11周) 完成工艺流程图、车间布置图与主体设备图的绘制。2014.05.05-2014.05.23(第12-14周) 完成论文初稿，
4、指导老师审阅并交学生修订，装订成册。2014.05.26-2014.06.06(第15-16周) 进行毕业答辩。必读参考资料：1 孟岩.合成氨的生产方法以及工艺流程研究J科教文汇,2008(上旬刊):279.2 王绍贵.二氧化碳脱除工艺及发展趋势J.泸天化科技,2000,2:100-104.3 王之德.值得推广的节能型MDEA脱碳新技术J.四川化工,1995,2,51。4 张宏伟.MDEA溶液脱碳工艺在合成氨中的应用J.小氮肥设计技术,2005,26(6):31-32.5 吴永由,覃富智. ACT-1在富岛合成氨装置脱碳系统的应用J.大氮肥,2005,28(5):299-300.6 姜淮,李正
5、西. NHD脱硫脱碳工艺在合成氨装置的应用J.化肥设计,2008,46(6):30-32.7 周小宏.小型合成氨厂脱碳工艺的选择J.山西化工,1995,3:38-41.8 姜宏,谯中惠,郜豫川.新型变压吸附脱碳技术在合成氨厂的应用J.低温与特气, 2005, 23 (6):28-31.9 Savage D W, G Astarita, S Joshi. Chemical absorption and desorption of carbon dioxide from hot carbonate solutionsJ. Chem Eng Sci, 1980,35:1513.10Tseng P C
6、, W S Ho, D W Savage. Carbon dioxide absorption into promoted carbonate solutionsJ.AIChE J,1988,34(6):922-93111 徐世仁等，化工类毕业设计（论文）写作指导，化学工业出版社，201112 刘光启,马连湘等. 化工物性算图手册M.北京：化学工业出版社，200213 蒋作良. 药厂反应设备及车间工艺设计M. 中国医药科技出版社，199414 王静康.化工设计第二版M. 北京：化学工业出版社，200615 匡国柱，史启才主编，化工单元过程及设备课程设计M，北京，化学工业出版社，2008 指导教
7、师签名： 教研室主任签名： 毕业设计(论文)开题报告题目年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计1目的及意义（含国内外的研究现状分析）： 合成氨工业的迅速发展促进了一系列的科学技术和化学合成工业的发展。随着科学技术的进步和生产能力的不断发展，合成氨工业在国民经济的基础作用会越来越重要，而脱碳工段又是合成氨必不可少的工段之一，其能耗约占合成氨厂的总能耗的10%左右。因此，脱碳的工艺能耗的高低，对氨厂总能耗的影响很大，国内一些较先进的合成氨工艺流程，基本都选用了低能耗脱碳工艺。我国合成氨工艺能耗较高，脱碳工艺技术也比较落后，因此，推广应用低能耗的脱碳工艺，非常有必要。 如果原料中的二氧化碳不
8、能在合成氨工艺前及时除净，就会使合成氨中的催化剂中毒，致使生产无法进行下去，导致巨大的损失。此外，二氧化碳是制造纯碱,碳酸氰胺，化肥等重要原料，二氧化碳的脱出和回收是脱碳过程的重要任务，在合成氨中有着比较重要的地位。 随着合成氨工业的飞速发展与国际经济的迅速变化，合成氨工业的经济性急需要提高，来降低成本，抵御风险，就不同的脱碳工艺进行深入研究，以达到成本最低化，资源有效化。因此，在国际经济与国家政策的前提下，将合成氨的风险和利润投入到中间工序脱碳工段降低成本，此工艺能有效的缩短流程，降低能源的消耗，减少污染排放，在提高产品的附加值的同时也能填补国内脱碳工艺的空白，并且为合成氨的进步积累宝贵的经
9、验。 本课题的主要目的是为了寻找出一套合理的脱碳的工艺，以获得较高纯度的净化气。提高二氧化碳的回收率，简化合成氨脱碳的流程，降低生产能耗，达到生产的较高的经济效益指标.现在的合成氨脱碳的方法大致有这些：活化剂ACT1，本菲儿法脱碳系统aMDEA,N一甲基二乙醇胺MDEA,聚乙二醇二甲醚的混合物NHD,(这里要标出其中文工艺名)等，下面大致的介绍一下各种脱碳的方法，ACT1具有愿优良的质量传递，提高了溶质在溶液中的质量传递速度，更有利于改进气一液相平衡，更好的化学稳定性1；aMDEAR利用操作温度上的不同，从而达到节能的目的2；MDEA具有极好的选择吸收能力，与酸性气体溶解热最低，稳定性好3，M
10、DEA蒸气压低；NHD剂的丰要成分为聚乙二醇二甲醚的混合物，属于物理吸收溶剂4。NHD溶剂不仪对CO和CO2等酸性气体有较强的吸收能力，而且能选择性地脱除合成气中H2S。对脱碳工段的各个单元生产指标的计算和对比，对于这次的设计我觉得选择NHD相对来说比较好。2基本内容和技术方案：在合成氨工业中不论用什么原料及方法造气，经变换后的合成气中都含有大量的CO2，这些CO2如果不在合成工序之前除净，不仅耗费气体压缩功，空占设备体积，而且对后续工序有害。此外，CO2还是重要的化工原料，因此合成氨中原料气净化脱碳很有必要和意义。本课题对合成氨原料气净化脱碳的生产车间进行设计，对设备选型、车间布置进行较全面
11、的阐述，对我国化学工业的发展和国民的健康有着重要意义。NHD脱碳工艺流程见图1。 图1 NHD的脱碳工艺图1，12一换热器；2，9，IO，11，13一分离器；3一脱碳塔；4一高压闪蒸槽；5一低压闪蒸槽；6一鼓风机；7，14一溶液泵；8一汽提搭；15，16一水力透平来自NHD脱碳工序的原料气从塔顶喷淋而下在填料层内逆流接触，从而脱除其中的CO：，脱碳塔顶出来的净化气经过气液分离器后，进入板式气体换热器升温至34左右后去甲烷化装置。脱碳塔底排出的NHD富液经水力透平回收能量后去高压闪蒸槽，其操作压力为12 MPa。从高压闪蒸槽排出的富液再经另1台水力透平回收能量后进人低压闪燕槽，其操作压力为018
12、 MPa。高压闪蒸气含氢高达23左右，为了充分同收这部分氢气，通过l台闪蒸气压缩机增压后返回脱硫塔。该项技术措施可回收CO，体积分数为985的低压闪蒸气送人尿素装置生产尿素。经过闪蒸的NHD富液由富液泵打至气提塔段上部，自上而下与从塔底上升的氮气在填料层内逆流接触进行气提再生，经气提再牛后的NHD贫液从气提塔底排出，经脱碳贫液泵升压后，再经氨冷器冷却到一5，然后去脱碳塔顶部循环使用。41吴永由,覃富智. ACT-1在富岛合成氨装置脱碳系统的应用J.大氮肥,2005,28(5):299-300.2 王绍贵.二氧化碳脱除工艺及发展趋势J.泸天化科技,2000,2:100-1043张宏伟.MDEA溶
13、液脱碳工艺在合成氨中的应用J.小氮肥设计技术,2005,26(6):31-32.4姜淮,李正西. NHD脱硫脱碳工艺在合成氨装置的应用J.化肥设计,2008,46(6):30-32.3进度安排：2014.02.17-2014.02.21(第1周) 提交正式开题报告，制定工艺流程。2014.02.24-2014.03.07(第2-3周) 完成物料衡算、热量衡算。2014.03.10-2014.04.04(第4-7周) 完成设备选型，撰写设计说明书。2014.04.07-2014.05.02(第8-11周) 完成工艺流程图、车间布置图与主体设备图的绘制。2014.05.05-2014.05.23(
14、第12-14周) 完成论文初稿，指导老师审阅并交学生修订，装订成册。2014.05.26-2014.06.06(第15-16周) 进行毕业答辩。4指导老师意见：指导教师签名： 年 月 日1.概述1.1原料气脱碳的目的和意义1.2原料气脱碳工艺概述1.3工艺的选择2.吸收塔的物料衡算和热量衡算3.吸收塔的机构设计4.辅助设备设计与选型附录致谢论文至少要包含上述四章内容，请补充1.1 NHD的脱碳原理还要介绍其它工艺方法1.1.1 NHD溶剂的物理性质 NHD溶剂的主要成分是聚乙二醇二甲醚，分子式为，式中n=28，平均分子量为250270。其物理性质(25)见表1：表1 NHD的物理性质1.1.2
15、 计算的热力学基础 NHD溶剂在脱碳过程具有典型的物理吸收特征。 二氧化碳气体在工艺气体中分压不太高时，它在NHD溶剂中的平衡溶解度能较好地服从亨利定律： 当气相压力不高时，气相中各组分的分压可按道尔顿分压定律来描述：在一定时，提高气相总压P，可溶气体在NHD溶液中的浓度，将增大，此时实行气体吸收过程。若气体i为二氧化碳，即为脱碳过程。反之，对已经溶解了大量二氧化碳的NHD溶剂，在温度及不变的情况下，降低气相总压，气体i从溶液中释放出来，形成闪蒸过程。闪蒸后的NHD溶液中还有少量的气体i，此时可往溶液中鼓入不含气体i的空气等惰性气体，继续降低气相中i的浓度，可进一步降低溶液中i气体的浓度,达到
16、溶液再生的目的，使之重复用于吸收。在二氧化碳气体与NHD溶剂之间进行传质过程的同时，氢气、氮气、甲烷、一氧化碳等气体与NHD溶剂吸收和解吸，但与二氧化碳气体的溶解度相比，这些气体在NHD溶剂中的溶解度要小得多(表2)表2 各种气体在NHD溶剂中的溶解度由于硫化氢和有机硫在前面的脱硫工段已经脱除了大部分，剩下的含量很少，故可以可作NHD只吸收二氧化碳，其它气体则为惰性气体。1.1.3计算的动力学基础通过对NHD溶剂吸收的传质研究，测得系统的扩散系数 系统的液膜传质系数与温度的关系式： NHD溶剂吸收的速率方程式可以写成： NHD溶剂吸收时的传质阻力主要是在液相，对此物理溶解过程有： 在过程速率主
17、要取决于在NHD液相中的扩散速率情况下，则上式可简化为 提高气相压力对无明显影响，但提高了，从而增大了吸收的推动力，也增大。可见，提高吸收压力对提高吸收速率是有利的。 若降低吸收温度，则一方面提高了H值(即提高了值)，另一方面温度降低会使同样的液相浓度的平衡分压降低，吸收的推动力将增大。因此降低吸收温度，会极大地增加吸收速率。由于NHD溶剂吸收CO2是个液膜控制过程，因此在传质设备的选择和设计上，应采取提高液相湍动、气液逆流接触、减薄液膜厚度及增加相际接触面积等措施，以提高传质速率。2.1 脱碳及再生工艺参数的选定2.1.1 脱碳流程的选择 鉴于聚乙二醇二甲醚脱除CO2是个典型的物理吸收过程，
18、从1965年至今二十多年来，世界上几十个工业装置都采用吸收闪蒸气提的溶液循环过程，其中闪蒸操作可分为几级，逐级减压，高压闪蒸气中含有较多的氢气等有用的气体，一般让它返回系统予以回收，或做燃料用，低压闪蒸气含CO2可达到93%以上，常用之于尿素生产。经闪蒸、气提等手段再生的溶液充作半贫液进入脱碳塔中部，用以吸收进口气体中大部分CO2。进入脱碳塔顶的贫液来自热再生塔，由于这部分溶液的再生更彻底，温度也不高，因此降低了塔顶CO2 的平衡分压，保证了净化气中CO2含量小于1.0%的指标。NHD溶剂的饱和蒸汽很低，气相中带走的溶剂损耗极少。因此，不设溶剂洗涤回收装置。2.1.2气提剂的选择本设计采用氮气
19、作为气提气，因此，解决了溶液中硫化物的氧化析硫问题，改善了整个系统的可操作性，更是脱碳塔以预饱和CO2的溶液作贫液这种先进工艺的采用的先决条件。2.1.3塔型的选择NHD溶剂吸收二氧化碳的传质速度较慢，而且低温操作下的溶剂粘度大，流动性差。所以需要较大的气液传质界面。因此，我们选用了操作弹性较大的填料塔。在国外已经运转的聚乙二醇二甲醚气体净化工业装置，也多采用填料塔。同样，解吸过程也采用填料塔。 关于填料，可以根据发展情况，考虑选用5025碳钢阶梯环，也可使用5025玻纤增强聚丙烯阶梯环，但必须有低温长期使用的经验后方可使用。由于此次设计的温度不低，故为选用聚丙烯阶梯环。2.1.4 脱碳再生操
20、作温度的选定在吸收压力及进脱碳塔气的CO2浓度为定值时，二氧化碳在聚乙二醇二甲醚中的平衡溶解度随温度降低而升高。图1 吸收温度对脱碳气中CO2 含量的影响所以，降低脱碳温度，有利于加大吸收能力，减少溶液循环量和输送功率，也有利于提高净化度。更由于溶剂蒸汽压随温度降低而降低，可使系统的溶剂损耗减少，但低温下的溶剂粘度大，传质慢，增加了填料层高度和冷量损失。 据计算，脱碳负荷，填料层高度，吸收压力等条件均相同时，脱碳贫液温度为25时，净化度为0.2%，贫液温度降低到-1，净化度可达0.06%。在这里脱碳塔的操作温度选27。对于二氧化碳的再生，其操作温度选常温，25。2.1.5 脱碳再生操作压力的选
21、定 吸收的压力越高，越有利于物理溶剂的吸收能力的提高。以下是两套不同吸收压力的工业装置的运行数据： 从表中可以看出，2.7MPa的吸收压力明显优于1.7MPa。但合成氨厂的脱碳压力往往由压缩机型及流程总体安排所决定，只要脱碳系统的二氧化碳的分压达到0.4MPa以上，用NHD脱碳都可以获得良好的综合技术经济指标。所以，我这次设计吸收压力为1.4MPa，二氧化碳的分压为0.42MPa。 解吸的操作压力我选常压，即一个大气压，这样有利于设备的运行。2.1.6脱碳塔气液比的确定在其它工艺条件不变时二氧化碳净化度随着气液比的增大而降低。下表中模式数据显示了这种影响。从该表中看到，在吸收再生条件均相近的情
22、况下，吸收塔气液比越小，净化度越高。(吸收压力均在2.52.8MPa，吸收温度均在2634，气提空气/溶剂在18.223.6)。如表3所示：表 3全部表用三线表，并标序 号气液比溶剂吸收CO2能力m3(标)/m3CO2mol%进塔气净化气143.211.025.60.1249.812.926.20.4354.014.226.00.4462.016.227.21.4若要保证一定的CO2净化度，则气液比提高所产生的不利影响，需通过提高填料层高度来弥补。下表列出了在某工艺条件下，将CO2由进口的41.73%脱到0.5%的对比数据。如表4所示：表 4序号ABCDEFGH气液比80.778.984.27
23、3.769.266.063.561.9脱碳能力m3(标)/m363.555.744.734.429.929.226.825.2净化度CO2%0.0200.0160.7130.0860.0530.0200.0170.0152.1.7 冷凝器的位置及选定 脱碳操作温度接近于常温，所以进塔溶液需要冷冻措施。我们选用液氨为冷源，使溶液温度保持在25左右。 根据国外同类型运转工厂的经验，冷凝器的位置有两种，一种冷却贫液，一种是冷却富液。两种方法各有千秋。用冷凝器冷却贫液的有美国奥马哈氨厂，西德的一些工厂以及TVA的有关报价材料。它的优点是，控制进脱碳塔贫液温度比较直接，经冷却后的低温管道较短，其它设备操
24、作温度均稍高，这样有利于气提过程及减少冷量损失。缺点是传热温差小，溶剂损耗大。另一种冷却富液，即冷却刚出脱碳塔的富液。采用这种冷凝器位置的有加拿大希尔哥顿公司氨厂，加拿大工业公司氨厂等。它的优点是传热温差大，有利于减少传热面积。(因为整个脱碳系统中，富液温度最高)整个脱碳系统操作温度都较低，溶剂损耗少。然而带来的缺点是不利于解吸过程，低温管道设备多，冷量损失就大。 本次设计脱碳系统的半贫液冷却采用第一种位置，贫液是由热再生塔来，经溶液换热后再用氨冷却，属于第一种位置。2.1.8腐蚀及材料选择NHD溶剂本身无腐蚀性，并能在有些原来的腐蚀的脱碳系统内抑制腐蚀，这是因为NHD溶剂吸收了水分，减轻了C
25、O2对碳钢的腐蚀。但在高温和有二氧化碳和水蒸汽存在的情况下，对设备有一定的腐蚀作用。因此，脱碳系统的大部分设备脱碳塔、气提塔，闪蒸槽等都可用低合金钢钢制作，仅部分内件，如除沫器，液体分布器，填料支承及压板等，采用不锈钢材料。 管道间垫片可用石棉，机械密封材料可选用硅橡胶，聚丙烯和聚四氟乙烯，一般的高分子材料慎用。 NHD溶剂是油漆的溶剂，管道和设备内表面不能使用涂料，偶尔接触NHD溶剂的设备防腐涂层可用环氧树脂漆。3 吸收过程的工艺计算已知条件：进口气体组成：组成CO2COH2N2CH4合 计含量/%0.20.2620.3320.1910.015100.00工艺参数： 原料气压力：常压；进脱碳
26、塔气体温度：25；脱碳塔操作压力：P=1.4MPa；脱碳塔操作温度：t=27；进脱碳塔溶液含二氧化碳的量：0.001进脱碳塔溶液温度：25；闪蒸槽操作压力：常压；闪蒸槽操作温度：25； 进气提塔氮气温度：30； 气提塔操作压力：26.66kpa； 气提塔操作温度：25； 年工作日300天，其余数据根据生产实际情况自定。设计目标：出脱碳塔净化气组分中CO2含量1.0%；再生气组分中CO2%回收率93%脱碳塔压差；气提塔压差。3.1物料恒算原料气在通过吸收塔的过程中，二氧化碳气体不断被吸收，故气体总量沿塔高而变，液体也因其中不断溶入二氧化碳组分，其含量也沿塔高而变，但是塔的惰性气体量和溶剂量是不变
27、的。进塔气的的平均摩尔质量为 进塔气的摩尔流量：第一步就不对，注意题目是5000万立方米！不是5000吨。直接导致后面的计算都错了进塔气中的流量： 惰性气体的流量： 则原料气中各组分的物质的量为：kmol/h其中惰性气体的物质的量为：进塔气中的摩尔比为：出塔气中的摩尔比为：进塔溶液中的摩尔比为：塔操作压力下的分压为： 以煤为原料的变换气中在25，0.42MPa下在碳酸丙烯的溶解度为13.8（标）。NHD在同样条件下的溶解度是碳酸丙烯的1.15倍，则在25，0.42MPa下NHD的溶解度为（标） 净化气的流量为： 净化气摩尔流量为：净化气中的流量为： 则被NHD吸收的流量为： 被NHD吸收的摩尔
28、流量为：则吸收所需的NHD的量为：其摩尔流量为：取NHD中的杂质含量为0.5%，则真实所需的NHD为：其摩尔流量为：根据全塔的物料恒算，求出在液相中的摩尔比为其摩尔分数为： 从塔底流出的富液量为：净化气各组分含量由求出，列表4.1表 4.1组成CO2COH2N2CH4合 计含量%132.441.123.641.86100.003.2热量恒算全塔的热量平衡式为: 3.2.1原料气带入的热量当气体压力不高时，有其中气体的比热容，而，查将数据代入可得气体中各组分的比热容，列表4.2表 4.2 组分CO2COH2N2CH48.82311.4297.31811.28310.021原料气带入的热量为：3.
29、2.2单位时间内气体的溶解热 单位时间内气体的溶解热为 式中为二氧化碳溶于NHD的溶解热，3.2.3进塔溶液带入的热量进塔溶液带入的热量 式中为NHD的比热容，3.2.4净化气带出的热量由工程上操作可知气体出塔温度与操作温度相同，则 其中气体的比热容，而， 查将数据代入可得气体中各组分的比热容，列表4.3组分CO2COH2N2CH48.94912.3676.89512.14710.826净化气带出的热量为： 3.2.5塔底富液带出的热量塔底富液带出的热量 式中，为单位时间已溶气体的焓，则由可以求出富液带出的热量为富液的温度为： 溶液温度升高了4。3.3吸收塔的工艺设计3.3.1 塔径及气速的计
30、算塔内气体的密度将进塔气换成操作压力下的体积流量，中压以下由可知,则 塔内气体的质量流量为塔内气体的质量流量为采用埃克特通用关联图计算泛点气速，其横坐标为 查图得纵坐标为 27时， 水的密度， 则 查表知：DN50塑料阶梯环，解得 拟定操作空塔气速 由 圆整取塔径为1.6m。校核： 故所选填料规格适宜。取 最小喷淋密度操作喷淋密度符合生产要求。此时，实际操作空塔气速 泛点率为 经校核D=1.8m符合要求。 4.3.2填料层高度的计算取纯溶剂的流量为最小流量的1.8倍，则 由 m=0.58的吸收因数 气相总传质单元数为： =8.8m NHD的扩散系数溶解度系数H与相平衡常数m的转换：NHD系统的
31、液膜扩散系数与温度的关系为对于物理的溶解过程，有,在该系统有气相总体积吸收系数为气相总传质单元高度为：填料层高度为：4.3.3塔厚度的计算 本塔选用GB6654.16MnR低合金钢，查得t=27时的许用压力，低合金钢单面腐蚀裕度取，采用双面对接焊缝，局部探伤，取，则筒体的设计厚度为 圆整后取10mm，负偏差， 则塔体的名义厚度塔体的有效厚度4.3.4塔压降的计算在计算塔径时，由Ecken关联图可知其横坐标为1.523，填料的降压因子，则纵坐标由Ecken关联图可知填料，则 全塔的填料层降压为l 4.3.5辅助设备的计算和选型 吸收塔气体的进料管管径进塔气流速为 查得气体在中压下的流速为15m/
32、s，则管径查表选用的无缝钢管，其内径重新核算气体在管内的流速 液体输送管管径进液管选用碳钢管，则其管径其雷诺数故为层流。查表选用钢管，出塔液管径选钢管。填料层压板的计算填料层设置压板的必要条件为 其中为最大气速，这里取空塔气速0.625m/s则 故需要加压板，塑料填料选用固定式压板，压板的开孔面积等于填料的孔率，则 开孔的缝隙取填料直径的0.6，则支撑板的选取 支撑板的开孔面积为填料的孔隙率，为，这里取100%塔截面。液体分布器这里选用盘式分布器，盘上开有的小孔和直径小于15mm的溢流管，发布盘直径为塔直径的0.6，则盘中的液面高度为塔径的1/6，则开孔数 个喷射器的设计1)喷嘴的个数 ，式中
33、为每个喷射器的溶液量，这里取，则个2)喷嘴孔径 ，式中为喷嘴处的流速，通常，这里取22m/s，则 3)喷嘴入口收缩管长，式中为喷射入口收缩角，取则 取喷嘴喉管长，则喷嘴管总长为4)裙座高度的选择对于该塔，裙座体材料采用16MnR，高度为3m，厚度为30mm，并开设人孔，顶部有50mm的排气孔，在底部开设排液孔。裙座上端与塔体的底封头焊接，下端与基础环、筋板焊接。4.3.6塔体的强度校核水压试验16MnR屈服极限为，则试验压力 则水压试验合格。封头设计封头厚度取筒体厚度，直边高度取40mm。取长短轴比值为2的椭圆封头，则短轴高 ， 封头的最大允许工作压力 则封头的设计合格。塔设备的各种载荷计算1
34、)塔体的质量载荷a塔体和裙座的质量查表可知，对于1.6m的塔径，壁厚10mm，1m高的筒节钢板的质量为1080kg；经塔估算可得塔高为26.94m，故塔体和裙座的质量为b内件的质量查表可知，塔内件的质量为，塔体截面积则内件的质量 c平台扶梯的质量查表可知，平台的质量为，按算平台的质量查表可知，扶梯的质量为，则扶梯的质量d填料的质量查表可知，聚丙烯阶梯环的堆积密度为，填料的体积 则填料的质量 操作过程的溶液质量 其它构件的质量按5000kg算设备操作时的总质量2)风载荷和风弯矩的校核a风载荷风载荷的计算公式：由于塔高超过10m,故需分两段计算,第一段取底下段。查表可知，平顶山的基本风压，风压高度
35、变化系数，对于圆柱体直立设备，体型系数，对于塔高小于20m时，塔设备各计算段的风振参数笼式扶梯的当量宽度，操作平台的当量宽度，则塔设备的有效直径则下段的风载荷第二段取上部段，查表可知，风压高度变化系数，则上段风载荷b风弯矩3)地震载荷 平顶山的地震裂度为7级以下，故只考虑水平方向的振动， 由可知不用考虑高振型的影响。基本振型的水平地震力为，对于圆筒直立设备综合影响系数，地震影响系数按7级算，基本振型参与系数，则水平地震力为 自震周期，查表可知塔材料的弹性模量，则 其惯性钜4)圆筒的应力 5 解吸过程的工艺计算重点做好吸收塔部分的计算，此部分可省去解吸过程就是溶剂的再生过程。解吸过程一般包括闪蒸
36、和气提两部分。5.1物料恒算5.1.1闪蒸过程的物料恒算 25,26.66kpa下二氧化碳在碳酸丙烯的溶解度为0.82（标）。NHD在同样条件下的溶解度是碳酸丙烯的1.15倍，则在NHD的溶解度为（标）故闪蒸后溶解在NHD中的为 换算成摩尔流量为7.75kmol/h则解吸出的为 在闪蒸槽中的回收率 流出闪蒸槽溶液的摩尔流量为设溶液在闪蒸槽中停留的时间为5s，则闪蒸器的存液容积为5.1.2气提过程的物料恒算从闪蒸槽出来的即为气提塔的进液量，则溶液中的摩尔分数要求出塔液中的摩尔分数，设此时剩下的的摩尔分数为xkmol/h，则由 x=0.73kmol/h则出塔气中的量为其摩尔流量 令氮气的进气量为进液的气液比取612，这里取6，则其摩尔流量则出塔气中的摩尔分 出塔液摩尔流量 5.2热量恒算5.2.1闪蒸过程的热量恒算由吸收塔的计算可知进闪蒸槽溶液的热量 二氧化碳的解吸热的解吸热为富液带出的热量的焓热为由可以求出富液带出的热量为 富液的温度为：5.2.2气提过程的热量恒算带入的热量出塔气体的热量 其中 出塔气的焓热为由可以求出富液带出的热量为富液的温度为：