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1、 毕 业 设 计（论 文）设计(论文)题目：2万m3/h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计 姓 名 学院（系） 专 业 年 级 指导教师 2013年 6 月 5 日毕业设计（论文）任务书毕业设计（论文）题目：2万m3/h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计毕业设计（论文）要求及原始数据（资料）：一、毕业设计要求：1.使用国家最新压力容器标准、规范进行设计，掌握典型过程装备设计的全过程。2.广泛查阅和综合分析各种文献资料，进行设计方法和设计方案的可行性研究和论证。3.设计计算以手算、电算相结合，要求设计思路清晰，计算数据准确、可靠，且正确掌握计算机操作和专业软件的使用。4.工程图纸以计算机绘图为主，并附以
2、手工绘制。5 毕业设计全部工作由设计者独立完成。二、 原始数据：变换气组成组分CO2COH2N2CH4Ar%（体积）28.32.0252.316.90.290.19 入脱碳塔变换气量，G0 =20000 m3/h 脱碳塔操作压力，1.4MPa(表) 脱碳塔操作温度，t1=40 其他参数根据工业实际自选 设计目标： 变换气中CO20.38%。 毕业设计(论文)主要内容：1. 明确设计任务，查阅文献资料；2.通过技术及经济筛选、对比，选定设计方案；3工艺设计及计算4.结构设计及度和稳定性计算计算5 绘制塔总装配图及零部件图6 编制设计说明书 目录摘要IVAbstractV第1章 合成氨的概述- 1
3、 -1.1 氨的发现与制取- 1 -1.2 氨的用途- 1 -1.3 我国合成氨工业的发展情况- 1 -1.4 合成氨生产的典型流程- 2 -1.5 脱碳在合成氨中的作用和地位- 4 -第2章 碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺- 5 -2.1 PC法脱碳技术国内外现状- 5 -2.2 发展过程- 5 -2.3 工艺流程- 5 -第3章 填料塔的工艺计算- 9 -3.1 物性数据- 9 -3.1.1 PC的密度与温度的关系- 9 -3.1.2 CO2在PC中的溶解度关系- 9 -3.1.3 PC的蒸汽压- 10 -3.1.4 PC的粘度- 10 -3.2 物料衡算- 10 -3.2.1 各组分在PC
4、中的溶解量- 10 -3.2.2 溶剂夹带量- 11 -3.2.3 溶液带出的气量- 11 -3.2.4 出脱碳塔净化气量- 11 -3.2.5 计算PC循环量- 11 -3.2.6 带出气体的质量流量- 12 -3.2.7 验算净化气中CO2含量- 12 -3.2.8 出塔气体的组成- 12 -第4章 填料塔的结构设计- 14 -4.1 确定吸收塔塔径及相关参数- 14 -4.1.1 求取泛点气速和操作气速- 14 -4.1.2 求取塔径- 14 -4.1.3 核算操作气速- 15 -4.1.4 核算径比- 15 -4.2 填料层高度计算- 15 -4.3 填料层压降计算- 16 -4.4
5、设备厚度计算- 16 -4.4.1 圆筒的厚度- 16 -4.4.2 封头的厚度- 17 -4.5 塔设备的选取- 17 -4.5.1 液体分布器- 17 -4.5.2 填料支承装置- 18 -4.5.3 除沫器- 19 -4.5.4 填料压板- 20 -4.5.5 封头- 20 -4.5.6 裙座- 20 -4.5.7 人孔- 21 -4.5.8 填料塔气液的进出口管- 22 -4.5.9 法兰的选择- 23 -4.5.10 吊住- 24 -第5章 塔的强度设计与校核- 26 -5.1 塔的总高度- 26 -5.2 塔设备质量载荷计算- 26 -5.3 塔的固有周期- 27 -5.4 风载荷
6、和风弯矩计算- 28 -5.4.1 风载荷的计算- 28 -5.4.2 风弯矩计算- 29 -5.5 地震载荷- 30 -5.5.1 确定塔设备的危险截面- 30 -5.5.2 地震弯矩- 30 -5.6 最大弯矩- 31 -5.7 基础环的设计- 31 -5.7.1 基础环尺寸- 31 -5.7.2 基础环尺寸的应力校核- 31 -5.7.3 基础环厚度- 32 -5.8 地脚螺栓计算- 33 -5.8.1 地脚螺栓承受的最大拉应力- 33 -5.8.2 地脚螺栓直径- 33 -5.9 塔设备校核- 33 -参考文献- 44 -致谢- 45 -翻译部分- 46 -英文原文- 46 -中文翻译
7、- 53 -2万m3/h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计摘要氨的用途很广，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2万m3/h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计。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，物料衡算，设备的选型与设计和管道尺寸设计
8、以及绘制一张主体设备结构图和三张零件图。关键词：碳酸丙烯酯法，二氧化碳，工艺设计20000 m3/h of ammonia gas decarbonization section decarbonization transform tower designAbstractAmmonia is widely used in the national product has a pivotal position. In the ammonia process, after the transformation of the synthesis gas contains more carbon di
9、oxide, if not to be cleared, the ammonia production of carbon dioxide causes the ammonia catalyst poisoning. Additionally, carbon dioxide is manufactured urea, soda ash, ammonium bicarbonate and other important raw materials, carbon dioxide removal and recycling is the dual task of decarbonization p
10、rocess, but also ammonia plays more important role.This topic is 20000 m3 / h ammonia shift gas decarbonization section decarbonization tower design. The purpose of the design is to find out a reasonable decarburization process, to obtain high purity purge gas, to improve the recovery of carbon diox
11、ide, to simplify processes, reduce energy consumption, to achieve higher efficiency indicators. Design mainly includes the determination of the production process, material balance, equipment selection and design and design and draw a pipe size charts and three main equipment parts diagram.Keywords:
12、 Propylene carbonate france, Carbon dioxide, Process designV第1章 合成氨的概述1.1 氨的发现与制取氨是1754年由J.普里斯特利在加热氯化铵和石灰混合物时发现的，1784年C.L.伯托利确定氨由氢和氮组成。19世纪中叶，炼焦工业兴起，生产焦炭过程中制得了氨。煤中的氮约有20%25%转化为氨，煤气中氨含量为811g/m3，因而可从副产焦炉气中回收氨。但这样回收的氨量不能满足需要，促使人们研究将空气中的游离态氮变成氨的方法，20世纪初先后实现了氰化法和直接合成法制氨的工业方法。1.2 氨的用途氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占
13、有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、硫酸铵、氯化铵、氯水以及各种含氮混肥和复肥，都是以氨作为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产品的原料。氨在工业上主要用来制造炸药和各种化学纤维及塑料。从氨可以制得硝酸，进而再制造硝酸铵、硝化甘油、硝基纤维素等。在化纤和塑料工业中，则以氨、硝酸和尿素等作为氮源，生产己二胺、人造丝等产品。氨的其它工业用途也十分广泛，例如，用作制冰、空调等系统的制冷济，在冶金工业中用来提炼矿石中的铜等金属，在医药和生物化学方面用作生产磺胺类药物、维
14、生素、蛋氨酸和其它氨基酸等等。所以说合成氨在国民经济中占有十分重要的地位。1.3 我国合成氨工业的发展情况 解放前我国只有两家规模不大的合成氨厂，解放后合成氨工业有了迅速发展。1949年全国氮肥产量仅0.6万吨，而1982年达到1021.9万吨，成为世界上产量最高的国家之一。近几年来，我国引进了一批年产30万吨氮肥的大型化肥厂设备。我国自行设计和建造的上海吴泾化工厂也是年产30万吨氮肥的大型化肥厂。这些化肥厂以天然气、石油、炼油气等为原料，生产中能量损耗低、产量高，技术和设备都很先进。1.4 合成氨生产的典型流程目前企业大多采用直接合成氨法生产氨，即根据化学反应式N2+3H2=2NH3来设计工艺。它除了水电解法以外，不管用什么原料得到的粗原料气中都含有硫化合物、一氧化碳、二氧化碳等，而这些不纯物都是氨合成催化剂的毒物。因此，在把粗原料气送去氨合成以前，需要把这些杂质除去。这样氨合成生产的原料气过程就包括下述主要步骤。一是造气：即制备含有氢、氮和一氧化碳的粗原料气。
