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1、. . LULIANG UNIVERSITY分类号： 密 级： 毕业设计题 目: 年产18万吨合成氨脱碳工段 工艺设计 系 别: 化学化工系 专业年级: 化学工程与工艺2010级 姓 名: 学 号: 指导教师: 讲师 2014年05月25日 原 创 性 声 明本人重声明：本人所呈交的毕业论文，是在指导老师的指导下独立进行研究所取得的成果。毕业论文中凡引用他人已经发表或未发表的成果、数据、观点等，均已明确注明出处。除文中已经注明引用的容外，不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究成果做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签
2、名： 日 期： 2014年5月28日 关于毕业论文使用授权的声明本人在指导老师指导下所完成的论文及相关的资料（包括图纸、试验记录、原始数据、实物照片、图片、录音带、设计手稿等），知识产权归属吕梁学院。本人完全了解吕梁学院有关保存、使用毕业论文的规定，同意学校保存或向国家有关部门或机构送交论文的纸质版和电子版，允许论文被查阅和借阅；本人授权吕梁学院可以将本毕业论文的全部或部分容编入有关数据库进行检索，可以采用任何复制手段保存和汇编本毕业论文。如果发表相关成果，一定征得指导教师同意，且第一署位为吕梁学院。本人离校后使用毕业论文或与该论文直接相关的学术论文或成果时，第一署位仍然为吕梁学院。论文作者签
3、名 日 期： 2014年5月28日 指导老师签名： 日 期： . . . 摘 要脱碳工段是合成氨工程中必不可少的工段之一，二氧化碳吸收塔和溶液再生塔是脱碳过程中不可缺少的塔设备。合成氨厂无论使用何种原料制成原料气，经变换后，都含有大量的二氧化碳。这些二氧化碳如果不在合成氨工序前及时除净，氨的合成就无法进行下去；另一方面，二氧化碳本身是制取尿素、碳酸氢铵等产品的原料，也可加工成干冰、食品级二氧化碳。二氧化碳吸收塔的设计具有回收二氧化碳的功能。本文权衡众多合成氨脱碳方法之利弊，最终选择碳酸丙烯酯脱碳法。首先进行工艺流程分析并根据工艺参数及有关标准进行二氧化碳吸收塔和解析塔的物、热量衡算；其次就二氧
4、化碳吸收塔、溶液再生塔等设备利用物理吸收机理、传质传热方程、溶液物性数据等方面的知识进行塔体的总体结构设计和计算。 关键词： 碳酸丙烯酯法；脱碳工艺；工程设计 Abstract Decarbonizing section is one of the absolutely necessary sections in the Synthetic Ammonia, and the Carbon dioxide absorption tower and the solution regeneration tower are indispensable tower equipment in the Sy
5、nthetic Ammonia. Whether the ammonia plant use what raw materials to make feed gas, it contains large amount Carbon dioxide after transformation. The ammonia can not be synthesized if these Carbon dioxide are not removable in time. the other hand, the Carbon dioxide is the raw material of the urea a
6、nd ammonium bicarbonate etc,it can be processed carbon dioxide ice, food grade Carbon dioxide. Designing Carbon dioxide absorption tower is function to recovery Carbon dioxide. This paper tradeoff advantages and disadvantages of much approach to decarbonization, propylene carbonate (PC) decarboniza-
7、tion is selected finally. The technological process was analyzed, and the material and heat was balanced according to parameters and relevant standards firstly. The tower body general structure was designed calculation by using physical absorption Mechanism, mass transfer and heat transfer equation,
8、 solution -physical data stc secondly. And then the strength of the Carbon dioxide absorption tower and the solution regeneration tower are checked. The decarbonizing section structural arrangement was reasonable design finally. Key Words：Decarbonization process; Carbon dioxide removal with PC metho
9、d; Proeess design 目 录第1章 绪 论- 1 -1.1 合成氨工业概况- 1 -1.1.1 我国合成氨工业发展概况- 1 -1.1.2 发展趋势- 2 -1.1.3合成氨生产工艺简述- 2 -1.1.4合成氨工业中脱碳单元的作用- 3 -1.1.5 脱碳方法概述- 3 -1.2 净化工序中脱碳方法- 3 -1.2.1 化学吸收法- 4 -1.2.2 物理吸收法- 5 -1.2.3 物理化学吸收法- 7 -1.2.4 固体吸附- 7 -1.3 碳酸丙烯酯（PC）法法脱碳工艺基本原理- 7 -1.3.1 PC法脱碳技术国外现状- 7 -1.3.2 发展过程- 7 -1.3.3 技
10、术经济- 8 -1.3.4 工艺流程- 8 -1.3.5 存在的问题及解决的办法- 9 -1.3.6 PC法脱碳技术发展趋势- 10 -1.4工艺设计的意义和目的- 11 -第2章 物、热量恒算- 11 -2.1 计算依据CO2的PC中的溶解度关系- 12 -2.2 PC的密度与温度的关系- 12 -2.3 PC的蒸汽压- 12 -2.4 PC的黏度- 12 -2.5 物料衡算- 13 -2.5.1 各组分在PC中的溶解量- 13 -2.5.2 溶剂夹带量- 13 -2.5.3 溶液带出的气量- 13 -2.5.4出脱碳塔净化气量- 14 -2.5.5计算PC循环量- 14 -2.5.7 带出
11、气体的质量流量- 14 -2.5.8 验算吸收液中净化气中CO2的含量- 14 -2.5.9 出塔气的组成- 15 -2.6 热量衡算- 15 -2.6.1 混合气体的定压比热容- 15 -2.6.2 液体的比热容- 16 -2.6.3 CO2的熔解热- 16 -2.6.4 出塔溶液的温度- 16 -3.1 确定吸收塔塔径及相关参数- 17 -3.1.1 求取泛点气速和操作气速- 17 -取- 17 -3.1.2 求取塔径- 17 -3.1.3 核算操作气速- 18 -3.1.4 核算径比- 18 -3.1.5 校核喷淋密度- 18 -3.2 填料层高度的计算- 18 -3.2.1建立相应的操
12、作线方程和向平衡方程- 18 -3.2.2 利用两线方程求取传质推动力- 19 -3.2.3 气相传质单元数的计算- 19 -3.2.4 气相总传质单元高度- 20 -3.2.5 塔附属高度- 25 -3.2.9 防涡流挡板的选取- 27 -3.3 确定解吸塔塔径及相关参数- 28 -3.3.2 求取塔径- 29 -3.3.4 核算径比- 30 -3.4.1 建立相应的操作线方程和向平衡方程- 30 -3.4.2 利用两线方程求取传质推动力- 31 -3.4.3 传质单元数的计算- 31 -3.4.4 气相总传质单元高度- 32 -3.4.6 填料层压降计算- 36 -3.4.7 初始分布器和
13、再分布器设计- 37 -3.4.8 气体分布器- 38 -3.4.9 丝网除沫器- 38 -总论与评价- 40 -参考文献- 41 -致 - 42 -第1章 绪 论1.1 合成氨工业概况1898年，德国A.弗兰克等人发现空气中的氮能被碳化钙固定而生成氰氨化钙（又称石灰氮），进一步与过热水蒸气反应即可获得氨： CaCN23H2O2NH3CaCO3在合成氨工业化生产的历史中，合成氨的生产规模(以合成塔单塔能力为依据)随着机械、设备、仪表、催化剂等相关产业的不断发展而有了极大提高。50年代以前，最大能力为200吨/日，60年代初为400吨/日，美国于1963年和1966年分别出现第一个600吨/日和
14、1000吨/日的单系列合成氨装置，在60-70年代出现1500-3000吨/日规模的合成氨。世界上85%的合成氨用做生产化肥，世界上99%的氮肥生产是以合成氨为原料。虽然全球一体化的发展减少了用户的选择围，但市场的稳定性却相应地增加了，世界化肥生产的发展趋势是越来越集中到那些原料丰富且价格便宜的地区，中国西北部有蕴藏丰富的煤炭资源，为发展合成氨工业提供了极其便利的条件。1.1.1 我国合成氨工业发展概况我国是一个人口大国，农业在国民经济中起着举足轻重的作用，而农业的发展离不开化肥。氮肥是农业生产中需要量最大的化肥之一，合成氨则是氮肥的主要来源，因而合成氨工业在国民经济中占有极为重要的位置。 我国合成氨工业始于
