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1、河南城建学院本科毕业设计 设计说明设计说明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。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内的物、热量衡算；其次就二氧化碳吸收塔、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，设计出二氧化碳吸收塔的塔径为3.4m，塔高为30m，由于解吸塔塔径过粗，使用两塔进行解吸，两塔各操作条件相同，塔径为2.4m，填料层高度为16m，然后对二氧化碳吸收和解吸塔进行了必要的强度
2、校核；最后对脱碳工段车间结构布置进行合理的设计。本设计作为理论上的准备工作，为分析工艺流程、设备设计上存在的问题、确定问题的根源、提出解决问题的合理方案准备了充分的理论依据。关键词：碳酸丙烯酯法；脱碳工艺；工程设计河南城建学院本科毕业设计 Design elucidationDesign elucidationDecarbonizing section is one of the absolutely necessary sections in the Synthetic Ammonia, and the Carbon dioxide absorption tower and the solu
3、tion regeneration tower are indispensable tower equipment in the Synthetic Ammonia. This paper tradeoff advantages and disadvantages of much approach to decarbonization, propylene carbonate (PC) decarboniza-tion are selected finally. The technological process was analyzed, and the material and heat
4、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, solution -physical data stc secondly.The diameter of absorption tower is 3.4m, the height o
5、f tower is 30m, And then the strength of the Carbon dioxide absorption tower is ecked. The decarbonizing section structural arrangement was reasonable design finally. As the theoretical preparation work, this designing prepare sufficient theoretical basis for people to analysis the problems of techn
6、ological process, equipment design, determined root of problems, posing reasonable plan to solve problems.Keywords: Decarbonization process; Carbon dioxide removal with PC method; Proeess design河南城建学院本科毕业设计 目录目 录设计说明IDesign elucidationII主要符号说明i1引 言12概 述22.1 氨的发现与制取22.2 氨的用途22.3我国合成氨工业的发展情况32.4 合成氨生产
7、的典型流程32.5 脱碳在合成氨中的作用和地位43工艺流程的确定63.1脱碳方法概述63.2净化工序中脱碳方法63.2.1化学吸收法63.2.2物理吸收法83.2.3物理化学吸收法103.2.4固体吸附103.3碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理103.3.1PC法脱碳技术国内外现状103.3.2发展过程103.3.3技术经济113.3.4碳酸丙烯酯法脱碳工艺条件的确定113.3.4操作压力的确定123.3.5工艺流程124 吸收塔的工艺设计144.1设计依据144.1.1碳酸丙烯酯（PC）的物理性质144.1.2比热计算式144.1.3 CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度144.1.4
8、CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解热144.1.5运行时间144.2计算依据154.2.1 CO2在PC中亨利系数数据154.2.2 PC密度与温度的关系164.2.3 PC蒸汽压的影响174.2.4 PC的粘度174.2.5工艺流程确定174.3物料衡算184.3.1各组分在PC中的溶解量184.3.2溶剂夹带量194.3.3溶液带出的气量194.3.4出脱碳塔净化气量204.3.5计算PC循环量204.3.6出塔气体的组成204.4计算数据总表204.4.1混合气体的定压比热容214.4.2液体的比热容224.4.3.CO2的溶解热234.4.4出塔溶液的温度234.5 设备计算234.5
9、.1 物性数据244.5.2 脱碳塔泛点速度计算264.5.3 脱碳塔塔径计算274.5.4 填料层高度计算284.6 辅助设备设计324.6.1液体分布装置324.6.2 填料支承装置324.6.3液体再分布装置334.6.4气体分布器334.6.5床层限制板344.6.6 裙座及人孔344.7塔体强度校核344.7.1筒体强度校核344.7.2 封头设计354.7.3 塔裙座高度364.7.4 塔体载荷计算364.7.5 接管管径计算385 解吸塔的工艺设计405.1 确定解吸塔塔径及相关参数40闪蒸过程的物料恒算405.1.1求取解析塔操作气速405.1.2求取塔径415.1.3核算操作
10、气速425.1.4核算径比425.1.5校核喷淋密度425.2 填料层高度的计算425.2.1建立相应的操作线方程和向平衡方程425.2.2利用两线方程求取传质推动力435.2.3传质单元数的计算445.2.4气相总传质单元高度445.2.5塔附属高度485.2.6填料层压降计算495.2.7初始分布器和再分布器设计505.2.8气体分布器515.2.9丝网除沫器516 车间布置526.1 车间布置要考虑的问题526.2 厂房布置526.2.1 厂房平面布置526.2.2 设备布置的安全距离526.3 车间内辅助室和生活室布置537存在的问题及解决方法547.1 碳丙法脱碳装置存在的问题及改造
11、措施547.1.1吸收塔堵塔557.1.2加强溶剂回收，降低消耗557.2改造措施557.2.1 吸收塔改造557.2.2降低溶剂温度557.3小结56工艺参数一览表57参考文献58致谢5960河南城建学院本科毕业设计 主要符号说明主要符号说明符号意义和单位符号意义和单位比热容 DCO2的扩散系数T/ cm2 /s纯气体组分的黏度， MPas气体的摩尔流率kmol/m2h关联指数V气体质量流率，kg/（m2h）表面张力，kg/h2L液体质量流率，kg/（m2h）液相传质系数， kmol/（m3hatm）H0塔附属高度，m体积传质系数， kmol/（m3h）传质单元高度，mZ塔高，m填料层压降，
12、Pa压力降，Pa液泛气速，m/s密度，填料的总比表面积，CO2的气相分压操作气速，m/s热力学温度，KC腐蚀裕量，mmG入塔气体的摩尔流率，kmol/（m2s）m2封头的质量，kgn筒体名义厚度，mm填料形状系数塔内径，mm填料材质的临界表面张力p鲍尔环填料的堆积密度，kg/m3g重力加速度，平台、扶梯质量，kgN总布液点数，个笼式扶梯的单位质量，kg/m溶解热，全塔操作质量，kg干填料因子T1塔自振周期，s塔截面积，脉动增大系数，标准状态下温度，气体处理量，填料因子，塔顶出塔气体量，轴向许用压应力，MPa塔底出气量，空间距离，温度，通用气体常数粘度，泛点空塔速率，溶解热，入塔气体平均分子量，
13、出塔液体温度，摩尔比河南城建学院本科毕业设计 1 引言1引 言氨的用途很广，在国民生产中具有举足轻重的地位。在合成氨的过程中，经变换后的合成气含有较多的二氧化碳，如不将其清除，在合成氨生产时二氧化碳会使合成氨催化剂中毒。此外，二氧化碳是制造尿素、纯碱、碳酸氢铵等的重要原料，二氧化碳的脱除和回收利用是脱碳过程的双重任务，也在合成氨中占有较重要的地位。本课题是年产九万吨合成氨厂脱碳工段的初步设计。设计的目的是为了寻找出一套合理的脱碳工艺，获得纯度较高的净化气，提高二氧化碳的回收率，简化流程，降低能耗，达到较高的经济效益指标。设计内容主要包括生产工艺的确定和比较，物料衡算和能量衡算，设备的选型与设计和管道尺寸设计以及绘制带控制点的工艺流程图和一张主体设备结构图。由于脱碳分离过程中，溶液吸收和再生是可逆过程，所以溶液的浓度、循环量以及吸收和再生的温度、压力都需要进行合理的选择，这就是本课题所要解决的关键问题。在本设计中，主要是参考相关资料进行选择。本次设计力求以理论为基础，贴近实际为目标，争取让设计更合理。但由于本人水平有限，经验不足，时间有限，资料收集不全面等因素，本次设计难免有疏漏甚至错误，敬请老师批评指正。
