碳酸丙烯酯脱碳填料塔的工艺设计
碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔的工艺设计
碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计学校上海工程技术大学专业姓名学号上海工程技术大学48000t/a合成氨碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计目录碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计工艺设计任务书 3一、设计题目 3二、操作条件 3三、设计内容 3四、基础数据 4 设计依据： (5)一、计算前的准备 (6)1.CO2在PC中的溶解度关系 (6)2.PC密度与温度的关系 (7)3.PC蒸汽压的影响 (8)4.PC的粘度 (8)二、物料衡算 (8)1.各组分在PC中的溶解量 (8)2.溶剂夹带量Nm3/m3PC (9)3.溶液带出的气量Nm3/m3PC (9)4.出脱碳塔净化气量 (10)5.计算PC循环量 (10)6.验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 (10)7.出塔气体的组成 (11)三、热量衡算 (12)C (12)1.混合气体的定压比热容pVC (13)2.液体的比热容pLQ (13)3.CO2的溶解热sT (14)4.出塔溶液的温度1L5.最终的衡算结果汇总 (15)四、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 (16)（一）确定塔径及相关参数 (16)五、填料层高度的计算 (18)六、填料层的压降 (25)七、附属设备及主要附件的选型 (26)1.塔壁厚 (26)2．液体分布器 (26)3．除沫器 (26)4．液体再分布器 (26)5．填料支撑板 (27)6．塔的顶部空间高度 (27)八、设计概要表 27九、对本设计的评价 28 参考文献 (28)化工原理课程设计任务书碳酸丙烯酯（PC ）脱碳填料塔的工艺设计一、设计题目设计一座碳酸丙烯酯（PC ）脱碳填料塔，要求年产合成氨48000t/a 。
二、操作条件1.每吨氨耗变换气取4300Nm 3变换气/ t 氨；2.变换气组成为：CO 2：28.0；CO ：2.5；H 2：47.2；N 2：22.3。
（均为体积%，下同。
化工原理碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计
广西科技大学化工原理课程设计说明书课题名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计指导教师：班级：姓名：学号：201200601041成绩评定：指导教师：签字）2015 年01 月09 日化工原理课程设计任务书（填料吸收装置设计）、设计名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计二、设计条件1. 合成氨原料气量（30000+200X mVh〖注：X代表学号最后两位数〗2. 原料气组成3. 要求出塔净化气含CQ0.5%（Vol%）4. 吸收剂采用碳酸丙烯酯（PC），可根据解吸操作情况决定其eg含量或视为不含CCO5. 气体进塔温度30r，碳酸丙烯酯进塔温度30 r6. 操作压强1.6Mpa 。
三、设计任务1. 总体论证：确定设计方案与流程，工艺流程简图并说明。
2. 填料吸收塔的塔径、填料层高度或塔高及填料层压降计算。
3. 填料塔附属结构的选型与设计4. 带控制点的吸收塔工艺流程图（3#图纸）5. 填料吸收塔与流体分布器工艺条件图（3#图纸）。
四、设计基础数据1.碳酸丙烯酯（1）分子式CH3CH0C0HCH3CH ------ O..(2) 结构CH2 —0“ C 0(4)密度与温度关系温度t/ c 015254055密度12241207119811841169 /kg/m3(5) 比热计算式C P = 1.39+0.00181(t-10 )KJ/Kg •C式中：t—液相温度, C3. CO在碳酸丙烯酯中的溶解热可近似按下式计算(以△ H CO2表示)：△H C O F( 4.59Bi x 4.187kJ/kmol ) Bi=676目录1. ............................................................... 设计方案简介 . 1.1 填料塔吸收方案设计的确定 . (1)1.1.1 装置流程的确定 ................. .. (1)1.1.2 操作温度和压力的确定 .......... .. (1)1.1.3 吸收剂的选择 ................... (1)1.2 填料的类型与选择 (2)1.2.1 填料的类型 ................ . (2)1.2.1 .1 散装填料 .............. .. (2)1.2.1 .2 规整填料 .............. . (3)1.2.2 填料的选择 ................. (3)1.2.2.1 填料种类的选择 ........ .. (3)1.2.2.2 填料规格的选择 ........ .. (3)1.2.2.3 填料材质的选择 ........ .. (4)2. 工艺流程草图及说明 .......... 错误!未定义书签3. 工艺设计计算及主要设计设备 ...... 错误!未定义书签3.1.1 CO 2在PC 中的溶解度关系 CO 在PC 中亨利系数数据 (12)3.1.2 PC 密度与温度的关系 (13)3.1.3 PC 蒸汽压的影响 (14)3.1.4 PC 的粘度 (14)3.1.5 工艺流程确定： (14)3.2 物料衡算 (14)3.2.1 各组分在PC 中的溶解量 (14)3.2.2 溶剂夹带量 Nm 3/m 3PC (15)3.2.3 溶液带出的气量 Nm 3/m 3PC (15)3.2.4 出脱碳塔净化气量 (16)3.2.5 计算PC 循环量 (16)3.2.6 验算吸收液中CO 残量为0.15 Nm 3/m 3PC 时净化气中CO 的含量 (16)3.2.7 出塔气体的组成 (17)3.3 热量衡算 (18)3.3.1 气体的定压比热容 C pV 3.3.2 液体的比热容 C p L ...................................................................................................................................................................... 18 3.1 计算前的准备 (12)12 18溶解气体占溶液的质量分率可这样计算： (18)质量分率为7.526 22.4 42.78 0.012 1.2% (18)11843.3.3 CO 2 的溶解热Q s (19)3.3.4 出塔溶液的温度T L1 (19)3.4 设备的工艺与结构尺寸的设计计算 (21)3.4.1确定塔径及相关参数 (21)3.4.2 求取塔径 (22)3.4.3 核算操作气速 (22)3.4.4 校核喷淋密度 (22)3.5 填料层高度的计算 (22)3.6 填料层的压降 (30)4. ................................................................................................................ 辅助设备的计算和选型 (30)4.1 塔壁厚 (30)4.2 液体分布器 (30)4.3 除沫器 (30)4.4 液体再分布器 (31)4.5 填料支撑板 (31)4.6 塔的顶部空间高度 (31)5. 设计结果概要或设计一览表 (31)6. 设计评述 (32)为期两周的课程设计在我们小组成员的共同努力下终于完成了。
碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料吸收塔课程任务.doc
碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料吸收塔课程设计任务书一、设计任务某厂以天然气为原料生产合成氨，选择碳酸丙烯酯(PC)为吸收剂脱除变换气中的CO2，脱碳气供合成氨下一工段使用。
试设计一座碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔。
二、操作条件1．合成氨原料气量（30000+200X）m3 /h【X代表学号最后两位数】2．变换气组成为：CO2 28%；CO 2.5%；H2 49.5%；N2 16.5%；CH4 3.5%。
(均为体积%，下同。
其它组分被忽略)；3．要求出塔净化气中CO2的浓度不超过0.5%；4．PC吸收剂的入塔浓度根据操作情况自选；5．气液两相的入塔温度均选定为30℃；6．操作压强为2.8MPa；三、设计内容1．设计方案的确定及工艺流程的说明；2．填料吸收塔的工艺设计；(1) 塔填料选择；(2) 吸收塔塔径计算；(3) 吸收塔填料层高度和填料层压降计算；(4) 吸收塔诸接管口径计算；(5) 主要设计参数核算；3．填料吸收塔主要附属内件选型主要附属内件包括初始液体分布器、液体再分布器、填料支承板、填料压板、除雾器、气体入塔分布器等。
4．附属尺寸确定附件包括塔顶空间、塔底空间、人孔、裙座、封头和进出管口等。
5．填料塔高度计算6．主要附属设备的计算与选型计算贫液冷却器的换热面积，确定吸收剂循环泵的型号。
7．塔的工艺计算结果汇总一览表；8．工艺流程简图和主体设备工艺条件图；9．对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
(4)密度与温度的关系C)kJ/(kg )10(00181.039.1p ︒⋅-+=t c(6)表面张力(7)凝固点2．CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的亨利系数3．CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解度数据(一)注：表中溶解度数据单位为STPm 3CO 2/m 3PC 。
4．CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解度数据(二)（单位为STPm 3CO 2/m 3PC ）5．以煤为原料的变换气中各组分在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解度数据6．CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解热可近似按下式计算（以2CO H ∆表示）676KJ/kmol 187.459.42CO =⨯=∆i i B B H ，7．其他物性数据可查化工原理附录、物理化学附录、或化学化工数据手册、化学工程手册、化工工艺设计手册等相关书籍。
化工原理课程设计---碳酸丙烯酯吸收二氧化碳填料塔设计
化工原理课程设计目录化工原理课程设计任务书-------------------------------------------------------------------2 摘要-----------------------------------------------------------3 前言-----------------------------------------------------------4 第一节概述---------------------------------------------------5 第二节塔填料的选择-------------------------------------------5 第三节吸收操作中的气液平衡-----------------------------------6 一气液平衡数据-------------------------------------------6 二平衡线方程---------------------------------------------6 第四节填料吸收塔的工艺计算-----------------------------------7 一物料衡算与操作线方程-----------------------------------7 ㈠物料衡算--------------------------------------------7㈡操作线方程------------------------------------------7 二最小吸收剂用量与吸收剂用量-----------------------------7 ㈠最小吸收剂用量--------------------------------------7㈡吸收剂用量------------------------------------------8 三塔径计算-----------------------------------------------8 ㈠泛点气速uf与塔径D的计算---------------------------8㈡塔径的圆整------------------------------------------10㈢填料塔喷淋密度的校核--------------------------------10 四填料层高度的计算---------------------------------------10 ㈠有效比表面积α-------------------------------------11w㈡填料层高度和塔高------------------------------------11 第五节费用的计算---------------------------------------------12 一吸收塔塔体和平台扶梯年折旧及维修费用-------------------12 二吸收塔填料年折旧费用-----------------------------------14 三离心泵年折旧和维修费用及操作费用-----------------------14 四风机年折旧和维修费及操作费用---------------------------19 五吸收剂费用---------------------------------------------21 第六节校核---------------------------------------------------23 一塔直径与塔中填料直径之比-------------------------------23 二液体喷淋密度-------------------------------------------23 三强度校核-----------------------------------------------23 ㈠筒体材料的厚度计算----------------------------------24㈡封头厚度计算----------------------------------------24㈢塔体的强度与稳定计算--------------------------------24⑴填料层高度---------------------------------------24⑵塔的高度-----------------------------------------24㈣质量载荷计算----------------------------------------24⑴塔体与裙座的质量---------------------------------24⑵人孔、法兰、接管等附件的质量---------------------24⑶内构件的质量-------------------------------------24⑷保温层材料的质量---------------------------------24⑸扶梯、平台的质量---------------------------------25⑹操作时塔内物料质量-------------------------------25⑺充水质量-----------------------------------------25⑻塔器操作质量-------------------------------------25⑼塔器的最大质量-----------------------------------25⑽塔器的最小质量-----------------------------------25 ㈤塔体的风载荷和风力矩--------------------------------25⑴风力矩的计算公式---------------------------------25⑵总弯矩的计算-------------------------------------26⑶塔的看自振周期计算-------------------------------26⑷地震载荷的计算-----------------------------------26㈥塔体的强度与稳定校核--------------------------------27⑴塔体危险截面的轴向应力计算-----------------------27⑵载体危险截面抗压强度及轴向稳定性计算-------------27㈦裙座的强度和稳定计算、校核--------------------------28㈧水压试验时塔的强度和稳定性验算----------------------28⑴水压试验时塔体1-1截面的强度校核-----------------28⑵水压试验时裙座底部0-0截面强度和轴向稳定要求-----28㈨基础环板的设计--------------------------------------29⑴基础环板内外径的确定-----------------------------29⑵基础环板厚度的设计-------------------------------29㈩地脚螺栓的设计--------------------------------------29第七节小结---------------------------------------------------30第八节优化程序与运行结果-------------------------------------30符号说明-------------------------------------------------------36参考文献-------------------------------------------------------39化工原理课程设计成绩单-----------------------------------------40化工原理课程设计任务书化工学院化学工程与工艺专业07-1 班学生夏剑锋设计题目：碳酸丙烯酯(PC)脱除合成氨原料气中CO2填料塔的设计设计时间：2010.05.10～2010.05.29指导老师：刘雪霆老师设计任务及操作条件：1.合成氨原料气量55000 Nm3/h。
水吸收变换气中CO2的填料塔设计说明书
化工原理课程设计说明书设计题目：碳酸丙烯酯脱碳填料塔计算化工原理课程设计任务书(吸收装置设计)一、设计名称：碳酸丙烯酯脱碳填料塔设计二、设计条件1.合成氨原料气量（30000+200X）m3/h〖注：X代表学号最后两位数〗。
2.原料气组成组分CO2 CO H2 N2进塔气体，（V o1%）28.0 2.5 47.2 22.33.要求出塔净化气含CO20.5%（V ol%）。
4.吸收剂采用碳酸丙烯酯(PC)，可根据解吸操作情况决定其CO2含量或视为不含CO2。
5.气体进塔温度30℃，碳酸丙烯酯进塔温度30℃。
6.操作压强1.6Mpa。
三﹑设计任务1.总体论证：确定设计方案与流程，工艺流程简图并说明。
2.填料吸收塔的塔径、填料层高度或塔高及填料层压降计算。
3.填料塔附属结构的选型与设计。
4.带控制点的吸收塔工艺流程图（3＃图纸）。
5.填料吸收塔与流体分布器工艺条件图（3＃图纸）。
四﹑设计基础数据1.碳酸丙烯酯（1）分子式CH3CHOCO2CH2（2）结构CH3|CH—O\| C=OCH2—O/( 3 ) 物理性质常压沸点，ºC 蒸汽压×133.32¯¹Pa 粘度，mPa·s分子量30ºC 38ºC 20ºC 50ºC242 0.1 0.24 2.76 1.62 102.09Cp=1.39+0.00181(t-10) kJ／kg·ºC 式中：t—液相温度，℃3.CO2在碳酸丙烯酯中的溶解热可近似按下式计算（以△H CO2表示）：△H CO2=（4.59Bi×4.187kJ/kmol）Bi＝6761摘要填料是填料塔气液接触的原件，填料性能的优劣直接决定着填料塔的操作性能和传质效率。
填料塔的特点是：结构简单，压降小，填料种类多，具有良好的耐腐蚀性能，特别是在处理容易、产品产生泡沫的物料和真空操作时，有其独特的优越性。
碳酸丙烯酯任务书
碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料吸收塔课程设计任务书一、设计任务某厂以天然气为原料生产合成氨，选择碳酸丙烯酯(PC)为吸收剂脱除变换气中的CO2，脱碳气供合成氨下一工段使用。
试设计一座碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔。
二、操作条件31．合成氨原料气量（30000+200X ）m /h【X 代表学号最后两位数】2．变换气组成为：CO2 28% ；CO 2.5% ；H2 49.5%；N2 16.5%；CH4 3.5%。
(均为体积%，下同。
其它组分被忽略)；3．要求出塔净化气中CO2 的浓度不超过0.5%；4．PC 吸收剂的入塔浓度根据操作情况自选；5．气液两相的入塔温度均选定为30℃；6．操作压强为 2.8MPa；三、设计内容1．设计方案的确定及工艺流程的说明；2．填料吸收塔的工艺设计；(1) 塔填料选择；(2) 吸收塔塔径计算；(3) 吸收塔填料层高度和填料层压降计算；(4) 吸收塔诸接管口径计算；(5) 主要设计参数核算；3．填料吸收塔主要附属内件选型主要附属内件包括初始液体分布器、液体再分布器、填料支承板、填料压板、除雾器、气体入塔分布器等。
4．附属尺寸确定附件包括塔顶空间、塔底空间、人孔、裙座、封头和进出管口等。
5．填料塔高度计算6．主要附属设备的计算与选型计算贫液冷却器的换热面积，确定吸收剂循环泵的型号。
7．塔的工艺计算结果汇总一览表；8．工艺流程简图和主体设备工艺条件图；9．对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据1．碳酸丙烯酯（PC）(1)分子式：CH3CHOCO 2CH2(2)结构式：CH3 —CH —OC = O CH2—O(3)物理性质1－1正常沸点，（℃）蒸汽压×133.32Pa 粘度，mPa·s 分子量204 30℃38℃20℃25℃40℃50℃0.1 0.24 2.76 2.58 1.916 1.62102.9(4)密度与温度的关系温度，（℃）0 15 25 40 55 100 （kg/m3）1224 1209 1198 1184 1169 1122(5)比热容值与比热容计算式t，K 302.7 313.7 322.6 332.1C p，cal/mol 163.11 164.80 170.07 175.16c p 1.39 0.00181( t 10) kJ/(kg C)(6)表面张力t，K 283.2 293.2 303.2 313.2 323.2 333.2 σ，dyn/cm 43.31 41.55 40.28 38.97 37.89 36.80(7)凝固点纯度，% 76 84 90 100 t 凝，℃－64 －61 －58 －54.4 2．CO2 在碳酸丙烯酯（PC）中的亨利系数温度t，（℃）25 26.7 37.8 40 50－1亨利系数E×101.3kPa 81.13 81.7 101.7 103.5 120.8 3．CO2 在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度数据(一)0℃15℃25℃40℃p，atm 溶解度p，atm 溶解度p，atm 溶解度p，atm 溶解度4.30 23.6 2.75 10.4 2.82 8.5 2.205.06.5 34.9 5.95 22.3 3.05 9.2 2.97 6.87.92 48.6 6.63 24.7 3.20 9.7 3.35 7.88.25 48.2 10.17 41.3 16.00 19.0 5.27 12.0 10.20 61.9 10.50 41.5 6.23 19.2 5.80 13.5 12.15 79.1 12.35 54.3 8.65 28.5 8.50 20.8 14.0 94.3 13.45 59.1 8.90 29.0 9.07 22.414.40 94.9 14.20 64.4 10.33 32.6 9.50 24.815.25 107 14.30 65.0 11.15 37.4 10.98 27.315.75 71.9 12.95 44.1 11.22 28.614.65 54.4 13.13 34.615.80 58.5 13.45 36.714.30 39.515.36 41.816.55 45.63CO2/m3PC。
碳酸丙烯酯脱碳填料塔的工艺设计
碳酸丙烯酯脱碳填料塔的工艺设计引言碳酸丙烯酯（PMMA）是一种常见的工程塑料，广泛应用于建筑、汽车、电子设备等行业。
脱碳过程是生产PMMA过程中不可或缺的环节，用于去除PMMA中残留的溶剂和有机杂质，提高PMMA的纯度和质量。
本文将介绍碳酸丙烯酯脱碳填料塔的工艺设计，包括脱碳原理、填料塔结构、操作参数等内容。
脱碳原理碳酸丙烯酯脱碳是利用物料之间的物理性质差异，通过气体-液体相接触和传质的方式实现的。
主要通过将有机溶剂和有机杂质从气相吸附到液相来实现脱碳效果。
脱碳填料塔是实现该过程的核心设备。
填料塔结构脱碳填料塔是由塔壳、填料层、液泵、气动装置、仪表控制等组成。
下面将对每个组成部分进行介绍：1.塔壳：塔壳是填料塔的主体结构，通常由碳钢或不锈钢制成。
塔壳内部应有适当的液位控制装置。
2.填料层：填料层是用于增大气液接触面积的部分，常用的填料材料有球状填料、环状填料等。
填料层的设计应确保充分的接触面积和适宜的液相停留时间，以达到较好的脱碳效果。
3.液泵：液泵被用于将脱碳剂从塔底送至填料层顶部，以维持一定的液位和液流速度。
液泵的选型需考虑到流量、压力及介质特性等因素。
4.气动装置：气动装置通常包括气体供应系统、排气系统等，用于输送气体并控制填料塔内的气流速度。
5.仪表控制：仪表控制用于监测和调节填料塔的操作参数，例如液位、流量、温度等，以保证脱碳过程的稳定运行。
操作参数在设计填料塔的过程中，需要确定一些重要的操作参数来保证脱碳过程的效果和安全性。
以下是一些常用的操作参数：1.液流速度：液体在填料层中的流速是决定脱碳效果的重要参数之一。
通常，较高的液流速度有助于增加液相与气相的接触面积，但太高的液流速度可能导致过分剧烈的波动和失效。
2.气流速度：气体在填料层中的流速也是影响脱碳效果的关键参数。
合适的气流速度能够帮助提高气液传质速率，但过高的气流速度可能导致床层液流动失稳和填料塔压降的增加。
3.温度：温度是影响脱碳速率和效果的重要因素之一。
化工原理课程设计(碳酸丙稀酯脱碳设计)
目录第一章 概述 ........................................................... 1 第二章 设计方案的确定 .. (2)2.1 流程方案 ........................................................ 2 2.2设备方案 ........................................................ 2 2.3流程布置设计 .................................................... 2 2.4吸收剂的选择 .................................................... 2 2.5填料的选择 ...................................................... 2 第三章 工艺计算 .. (4)3.1 气液平衡关系 (4)3.2.2 吸收剂用量 ................................................ 5 3.2.3 操作线的确定 .............................................. 6 3.3 塔径的计算 (6)3.3.1泛点气速的计算及流速的确定 ................................. 6 3.3.2 塔径的计算 ................................................ 9 3.4 核算塔径比 ...................................................... 9 3.5核算流速 ........................................................ 9 3.6 核算喷淋密度 . (9)3.7 核算单位高度填料层压降⎪⎭⎫ ⎝⎛∆Z p (10)3.8 填料层高度得计算 (11)3.8.1．传质单元高度OG H 计算 .................................... 11 3.8.2 总传质单元数的计算OG N .. (16)3.8.3 填料层高度的计算 ......................................... 16 第四章 液体吸收塔附属装置的选型 (18)4.1 液体分布器 ..................................................... 18 4.2 液体再分布器 ................................................... 18 4.3 填料支承板 .................................................... 18 4.4 辅助设备的选型 . (18)4.4.1 管径的计算 ............................................... 18 4.4.2 泵的选型 ................................................. 20 4.4.3 风机的选型 .. (22)第五章 计算结果汇总 ................................................... 24 第六章 总结 ........................................................... 26 参考文献 .. (27)第一章概述吸收是利用气体在液体中的溶解度差异来分离气态均相混合物的一种单元操作，用于吸收的设备类型很多，如填料塔、板式塔、鼓泡塔河喷淋塔等。
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碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计学校上海工程技术大学专业姓名学号上海工程技术大学48000t/a合成氨碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计目录碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计工艺设计任务书 3一、设计题目 3二、操作条件 3三、设计内容 3四、基础数据 4设计依据： (5)一、计算前的准备 (6)1.CO2在PC中的溶解度关系 (6)2.PC密度与温度的关系 (7)3.PC蒸汽压的影响 (8)4.PC的粘度 (8)二、物料衡算 (8)1.各组分在PC中的溶解量 (8)2.溶剂夹带量Nm3/m3PC (9)3.溶液带出的气量Nm3/m3PC (9)4.出脱碳塔净化气量 (10)5.计算PC循环量 (10)6.验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 (10)7.出塔气体的组成 (11)三、热量衡算 (12)C (12)1.混合气体的定压比热容pVC (13)2.液体的比热容pLQ (13)3.CO2的溶解热sT (14)4.出塔溶液的温度1L5.最终的衡算结果汇总 (15)四、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 (16)（一）确定塔径及相关参数 (16)五、填料层高度的计算 (18)六、填料层的压降 (26)七、附属设备及主要附件的选型 (26)1.塔壁厚 (26)2．液体分布器 (26)3．除沫器 (26)4．液体再分布器 (27)5．填料支撑板 (27)6．塔的顶部空间高度 (27)八、设计概要表 27九、对本设计的评价 28参考文献 (28)化工原理课程设计任务书碳酸丙烯酯（PC ）脱碳填料塔的工艺设计一、设计题目设计一座碳酸丙烯酯（PC ）脱碳填料塔，要求年产合成氨48000t/a 。
二、操作条件1.每吨氨耗变换气取4300Nm 3变换气/ t 氨；2.变换气组成为：CO 2：28.0；CO ：2.5；H 2：47.2；N 2：22.3。
（均为体积%，下同。
其它组分被忽略）；3.要求出塔净化气中CO 2的浓度不超过0.5%；4.PC 吸收剂的入塔浓度根据操作情况自选；5.气液两相的入塔温度均选定为30℃；6.操作压强为1.6MPa ；7.年工作日330天，每天24小时连续运行。
三、设计内容1.设计方案的确定及工艺流程的说明2.填料吸收塔的工艺计算3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算4.填料吸收塔附属结构的选型与设计5.塔的工艺计算结果汇总一览表6.吸收塔的工艺流程图7.填料吸收塔与液体再分布器的工艺条件图 8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。
四、基础数据1.碳酸丙烯酯（PC ）的物理性质2.比热计算式 ()C)kJ/(kg ︒⋅-+=1000181.039.1t c p3.CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解度4.CO 2在碳酸丙烯酯（PC ）中的溶解热 可近似按下式计算（以2CO H Δ表示）()676187.459.4=⨯=i i B B H KJ/kmol,2CO Δ5.其他物性数据可查化工原理附录。
设计依据：吸收是利用各组分溶解度的不同而分离气体混合物的操作。
混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体中而形成溶液，于是原组分的一分离。
对与此题中的易溶气体是CO 2 。
依题意：年工作日以330天，每天以24小时连续运行计，有： 合成氨：48000t/a= 145.5t/d=6.06t/h变换气： 4300m 3（标）变换气/t 氨（简记为Nm 3/t ）V = 6.06×4300=26058 m 3 变换气组成及分压如下表一、计算前的准备1.CO 2在PC 中的溶解度关系CO 2在PC 中亨利系数数据作图得：亨利系数与温度近似成直线，且()3.101594.396204.1⨯+=t E kPa 因为高浓度气体吸收，故吸收塔内CO 2的溶解热不能被忽略。
现假设出塔气体的温度为C 352︒=V T ，出塔液体的温度为C ︒=401L T ，并取吸收饱和度（定义为出塔溶液浓度对其平衡浓度的百分数）为70%，然后利用物料衡算结合热量衡算验证上述温度假设的正确性在40℃下，CO 2在PC 中的亨利系数E 40=103.5×101.3 kPa=10485 kPa 1．出塔溶液中CO 2的浓度（假设其满足亨利定律）()()()0299.00427.07.010485/4487.0/7.07.011=====*E p x x （摩尔分数）2．根据吸收温度变化的假设，在塔内液相温度变化不大，可取平均温度35℃下的CO 2在PC 中溶解的亨利系数作为计算相平衡关系的依据。
即：()97563.101594.39356204.135=⨯+⨯=E kPaCO 2在PC 中溶解的相平衡关系，即：112.425.644log log 22CO CO -+=Tp X 式中：2CO X 为摩尔比，kmolCO 2/kmolPC ；2CO p 为CO 2的分压，kgf/cm 2；T 为热力学温度，K 。
用上述关联式计算出塔溶液中CO 2的浓度有/kmolPCkmolCO 0402.0395.1112.415.31325.644568.4log log 2CO CO 22=-=-+=X X ()22CO 11CO 0.70.70.70.03860.02701X x x X *==⨯==+与前者结果相比要小，为安全起见，本设计取后者作为计算的依据。
结论：出料10.0270x =（摩尔分数）2.PC 密度与温度的关系利用题给数据作图，得密度与温度的关联表达式为t 9858.01223-=ρ（式中t 为温度，℃；ρ为密度，kg/m 3）3.PC 蒸汽压的影响根据变换气组成及分压可知，PC 蒸汽压与操作总压及CO 2的气相分压相比均很小，故可忽略。
4.PC 的粘度1.1535.185822.0log -+-=T μ mPa ·s （T 为热力学温度，K ）5.工艺流程确定：本次吸收采用逆流吸收的方法。
二、物料衡算1.各组分在PC 中的溶解量查各组分在操作压力为1.6MPa 、操作温度为40℃下在PC 中的溶解度数据，并取其相对吸收饱和度均为70%，将计算所得结果列于下表（亦可将除CO 2以外的组分视为惰气而忽略不计，而只考虑CO 2的溶解）：CO 2溶解量的计算如下：各个溶质溶解量的计算如下：（以CO 2为例）通过第一部分已知CO 2在40℃的平衡溶解度/kmolPC kmolCO 0402.02CO 2=X44.101184/09.1024.220402.0/kmolPC kmolCO 0402.02CO 2=⨯==X Nm 3/m 3PC式中：1184为PC 在40℃时的密度，102.09为PC 的相对摩尔质量。
CO 2的溶解量为（10.44-0.15）×0.7=7.203 Nm 3/m 3PC说明：进塔吸收液中CO 2的残值取0.15 Nm 3/m 3PC ，故计算溶解量时应将其扣除。
其他组分溶解度就微小，经解吸后的残值可被忽略。
平均分子量：入塔混合气平均分子量：kg/km ol 208.20223.028472.02025.02828.0441=⨯+⨯+⨯+⨯=m M溶解气体的平均分子量：kg/km ol 78.420207.0280207.020015.0289571.044=⨯+⨯+⨯+⨯=s M2.溶剂夹带量Nm 3/m 3PC以0.2 Nm 3/m 3PC 计，各组分被夹带的量如下： CO 2：0.2×0.28=0.056 Nm 3/m 3PC CO ： 0.2×0.025=0.005 Nm 3/m 3PC H 2： 0.2×0.472=0.0944 Nm 3/m 3PC N 2： 0.2×0.223=0.0446 Nm 3/m 3PC3.溶液带出的气量Nm 3/m 3PC各组分溶解量：CO 2： 7.203 Nm 3/m 3PC 95.71% CO ： 0.011 Nm 3/m 3PC 0.15% H 2： 0.156 Nm 3/m 3PC 2.07% N 2： 0.156Nm 3/m 3PC 2.07%7.526 Nm 3/m 3PC 100%夹带量与溶解量之和：CO 2：0.056+7.203=7.259 Nm 3/m 3PC 93.96% CO ：0.005+0.011=0.016 Nm 3/m 3PC 0.21%H 2：0.0944+0.156=0.250 Nm 3/m 3PC 3.23% N 2：0.0446+0.156=0.201 Nm 3/m 3PC 2.60%7.726 Nm 3/m 3PC 100%4.出脱碳塔净化气量以321V V V 、、分别代表进塔、出塔及溶液带出的总气量，以321y y y 、、分别代表CO 2相应的体积分率，对CO 2作物料衡算有：V 1 =26058 Nm 3/ h123V V V =+ 332211y V y V y V +=联立两式解之得 V3=V1(y1-y2)/(y3-y2)=4300×6.06(0.28－0.005)/(0.9396－0.005)=7667Nm 3/hV 2 = V 1 - V 3 =18391 Nm 3/ h5.计算PC 循环量因每1 m 3PC 带出CO 2为7.259 Nm 3 ，故有： L=V 3y 3/7.259=7667×0.9396/7.259=992m 3/h 操作的气液比为V 1/L=26058/992=26.276.验算吸收液中CO 2残量为0.15 Nm 3/m 3PC 时净化气中CO 2的含量取脱碳塔阻力降为0.3kgf/cm 2，则塔顶压强为16.32-0.3=16.02 kgf/cm 2，此时CO 2的分压为0801.0005.002.162=⨯=CO p kgf/cm 2，与此分压呈平衡的CO 2液相浓度为：112.425.644log log 22CO CO -+=Tp XPC /m CO Nm 15.0PC /m CO Nm 216.01193/09.10222.40.0008257/kmolPCkmolCO 0008257.0083.3112.415.30325.6440801.0log log 3233232CO CO 22>=⨯==-=-+=X X式中：1193为吸收液在塔顶30℃时的密度，近似取纯PC 液体的密度值。
计算结果表明，当出塔净化气中CO 2的浓度不超过0.5%，那入塔吸收液中CO 2的极限浓度不可超过0.216 Nm 3/m 3PC ，本设计取值正好在其所要求的范围之内，故选取值满足要求。