碳酸丙烯酯脱碳填料塔的工艺设计李俊阳101410130
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。
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。
(完整版)年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计毕业论文
本科毕业设计年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计Decarbonization Process design on synthetic ammonia目录摘要 ............................................................................................................................................................ Abstract ........................................................................................................................ 错误！未定义书引言 ............................................................................................................................................................第一章总论 ....................................................................................................................................1.1 概述..........................................................................................................................1.1.1 氨的性质...................................................................................................................1.1.2 氨的用途及在化工生产中的地位 ..........................................................................1.2 合成氨的发展历史......................................................................................................1.2.1 氨气的发现...............................................................................................................1.2.2 合成氨的发现及其发展 ..........................................................................................1.2.3 世界合成氨工业发展 ..............................................................................................1.3 文献综述......................................................................................................................1.3.1合成氨脱碳................................................................................................................1.3.2合成氨脱碳的方法概述 ...........................................................................................1.4 设计的依据..................................................................................................................第二章流程方案的确定 ...............................................................................................................2.1各脱碳方法对比...........................................................................................................2.1.1化学吸收法................................................................................................................2.1.2物理吸收法................................................................................................................2.1.3物理化学吸收法........................................................................................................2.2碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理 .................................................................2.2.1 PC法脱碳技术国内外现状 .....................................................................................2.2.2发展过程....................................................................................................................2.2.3技术经济....................................................................................................................第三章生产流程的简述 ...............................................................................................................3.1 气体流程......................................................................................................................3.1.1 原料气流程...............................................................................................................3.1.2 解吸气体回收流程...................................................................................................3.2液体流程.......................................................................................................................3.2.1 碳酸丙烯酯脱碳流程简述 ......................................................................................3.2.2 稀液流程循环...........................................................................................................3.3存在的问题及解决的办法 ..........................................................................................3.3.1综合分析PC法脱碳存在的主要问题有 ................................................................3.3.2解决办法....................................................................................................................第四章物料衡算和热量衡算 ....................................................................................................4.1工艺参数及指标...........................................................................................................4.1.1计算依据CO2在PC中的溶解度关系 ...................................................................4.1.2 PC的密度与温度的关系 .........................................................................................4.1.3 PC的蒸汽压 .............................................................................................................4.1.4 PC的黏度 .................................................................................................................4.2物料衡算.......................................................................................................................4.2.1各组分在PC中的溶解量 ........................................................................................4.2.2溶剂夹带量................................................................................................................4.2.3溶液带出的气量........................................................................................................4.2.4出脱碳塔净化气量....................................................................................................4.2.6 入塔液中CO2夹带量..............................................................................................4.2.7 带出气体的质量流量 ..............................................................................................4.2.8 验算吸收液中净化气中CO2的含量 .....................................................................4.2.9出塔气的组成............................................................................................................4.3热量衡算.......................................................................................................................第五章吸收塔的结构设计..........................................................................................................5.1确定吸收塔塔径及相关参数 ......................................................................................5.1.1基础数据....................................................................................................................5.1.2求取塔径....................................................................................................................5.1.3核算数据....................................................................................................................5.1.4填料层高度的计算....................................................................................................5.1.5 气相总传质单元高度 ..............................................................................................5.1.6塔附属高度................................................................................................................第六章塔零部件和辅助设备的设计与选取.....................................................................6.1 吸收塔零部件的选取..................................................................................................6.1.1筒体、封头等部件的尺寸选取 ...............................................................................6.1.2防涡流挡板的选取....................................................................................................6.1.3液体初始分布器........................................................................................................6.1.4 液体再分布器...........................................................................................................6.1.5 填料支撑装置...........................................................................................................6.1.6接管管径的确定........................................................................................................6.2 解吸塔的选取..............................................................................................................6.3贮槽的选择...................................................................................................................结论..........................................................................................................................................................致谢.......................................................................................................................... 错误！未定义书参考文献 ...............................................................................................................................................年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计摘要：本设计为年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计，是由指导老师指定的产量和生产规模，结合生产实习中收集的各类生产技术指标以及参考文献所提供的数据为依据而设计的。
4.3 MPa碳酸丙烯酯脱碳装置运行总结
4.3 MPa碳酸丙烯酯脱碳装置运行总结
张竟平
【期刊名称】《化肥设计》
【年(卷),期】2001(039)004
【摘要】总结国内第一套4.3 MPa碳酸丙烯酯脱碳装置的运行情况及技术改造后的效果,并简要分析了相关问题.
【总页数】5页(P12-16)
【作者】张竟平
【作者单位】河北唐山邦力公司化肥厂,玉田,064100
【正文语种】中文
【中图分类】TQ44
【相关文献】
1.碳酸丙烯酯脱碳装置技术改造小结 [J], 陶洪连;黄敏
2.南化氮肥厂碳酸丙烯酯脱碳装置的技术改造 [J], 李爱军
3.脱碳装置碳酸丙烯酯的回收与改进 [J], 刘军
4.碳酸丙烯酯脱碳装置改造后运行小结 [J], 佟德山
5.江西氨厂改产尿素工程中采用碳酸丙烯酯脱碳装置的设计技术总结 [J], 徐逢源因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
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。
【生产管理】碳酸丙烯酯法脱碳工艺工程设计(DOC 66页)
碳酸丙烯酯法脱碳工艺工程设计(DOC 66页)部门： xxx时间： xxx制作人：xxx整理范文，仅供参考，勿作商业用途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Design elucidationDecarbonizing 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 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 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 of 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 technological process, equipment design, determined root of problems, posing reasonable plan to solve problems.Keywords:Decarbonization process; Carbon dioxide removal with PC method; Proeess design目录设计说明 (I)Design elucidation (II)主要符号说明 (i)1引言 (1)2概述 (3)2.1 氨的发现与制取 (3)2.2 氨的用途 (3)2.3我国合成氨工业的发展情况 (4)2.4 合成氨生产的典型流程 (4)2.5 脱碳在合成氨中的作用和地位 (5)3工艺流程的确定 (7)3.1脱碳方法概述 (7)3.2净化工序中脱碳方法 (7)3.2.1化学吸收法 (7)3.2.2物理吸收法 (9)3.2.3物理化学吸收法 (11)3.2.4固体吸附 (11)3.3碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理 (11)3.3.1PC法脱碳技术国内外现状 (11)3.3.2发展过程 (12)3.3.3技术经济 (12)3.3.4碳酸丙烯酯法脱碳工艺条件的确定 (12)3.3.4操作压力的确定 (13)3.3.5工艺流程 (13)4 吸收塔的工艺设计 (15)4.1设计依据 (15)4.1.1碳酸丙烯酯（PC）的物理性质 (15)4.1.2比热计算式 (15)4.1.3 CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度 (15)4.1.4 CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解热 (15)4.1.5运行时间 (16)4.2计算依据 (16)4.2.1 CO2在PC中亨利系数数据 (16)4.2.2 PC密度与温度的关系 (17)4.2.3 PC蒸汽压的影响 (18)4.2.4 PC的粘度 (18)4.2.5工艺流程确定 (18)4.3物料衡算 (19)4.3.1各组分在PC中的溶解量 (19)4.3.2溶剂夹带量 (20)4.3.3溶液带出的气量 (20)4.3.4出脱碳塔净化气量 (21)4.3.5计算PC循环量 (21)4.3.6出塔气体的组成 (21)4.4计算数据总表 (22)4.4.1混合气体的定压比热容 (23)4.4.2液体的比热容 (24)4.4.3.CO2的溶解热 (24)4.4.4出塔溶液的温度 (24)4.5 设备计算 (25)4.5.1 物性数据 (25)4.5.2 脱碳塔泛点速度计算 (28)4.5.3 脱碳塔塔径计算 (29)4.5.4 填料层高度计算 (30)4.6 辅助设备设计 (33)4.6.1液体分布装置 (33)4.6.2 填料支承装置 (34)4.6.3液体再分布装置 (35)4.6.4气体分布器 (35)4.6.5床层限制板 (35)4.6.6 裙座及人孔 (36)4.7塔体强度校核 (36)4.7.1筒体强度校核 (36)4.7.2 封头设计 (37)4.7.3 塔裙座高度 (38)4.7.4 塔体载荷计算 (38)4.7.5 接管管径计算 (40)5 解吸塔的工艺设计 (41)5.1 确定解吸塔塔径及相关参数 (41)闪蒸过程的物料恒算 (41)5.1.1求取解析塔操作气速 (41)5.1.2求取塔径 (42)5.1.3核算操作气速 (43)5.1.4核算径比 (43)5.1.5校核喷淋密度 (43)5.2 填料层高度的计算 (43)5.2.1建立相应的操作线方程和向平衡方程 (43)5.2.2利用两线方程求取传质推动力 (44)5.2.3传质单元数的计算 (45)5.2.4气相总传质单元高度 (45)5.2.5塔附属高度 (49)5.2.6填料层压降计算 (49)5.2.7初始分布器和再分布器设计 (51)5.2.8气体分布器 (52)5.2.9丝网除沫器 (52)6 车间布置 (53)6.1 车间布置要考虑的问题 (53)。
合成气碳酸丙烯酯脱碳技术
碳酸丙烯酯脱碳技术脱除合成变换气中的二氧化碳的方法大致可分为：物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法。
碳酸丙烯酯这一物理吸收法脱除变换气中的二氧化碳。
现将其应用情况总结如下。
1碳酸丙烯酯脱碳的原理利用在同样压力、温度下，二氧化碳、硫化氢等酸性气体在碳酸丙烯酯中的溶解度比氢、氮气在碳酸丙烯酯中的溶解度大得多来脱除二氧化碳和硫化氢。
而且二氧化碳在碳酸丙烯酯中溶解度是随压力升高和温度的降低而增加的，所以，在较高的压力下，碳酸丙烯酯吸收了变换气中的二氧化碳等酸性气体，在较低的压力下二氧化碳能从碳酸丙烯酯溶液中解吸出来，使碳酸丙烯酯溶液再生，重新恢复吸收二氧化碳等酸性气体的能力。
2工艺流程2.11气体流程2.1.1原料气流程由压缩机三段送来2.3MPa1的变换气首先进入水洗塔底部与水洗泵送来的水在塔内逆流接触，洗去变换气中的大部分油污及部分硫化物，并将气体温度降到30℃以下，同时降低变换气中饱和水蒸汽含量。
气体自水洗塔塔顶出来进入分离器，自分离器出来的气体进入二氧化碳吸收塔底部，与塔顶喷淋下来的碳酸丙烯酯溶液逆流接触，将二氧化碳脱至工艺指标内。
净化气由吸收塔顶部出来进入净化气洗涤塔底部，与自上而下的稀液（或脱盐水）逆流接触，将净化气中夹带的碳酸丙烯酯液滴与蒸气洗涤下来，净化气由塔顶出来后进入净化气分离器，将净化气夹带的碳酸丙烯酯雾沫进一步分离，净化气由分离器顶部出11来回压缩机四段入口总管。
2.1.12解吸气体回收流程由闪蒸槽解吸出来的闪蒸气进入闪蒸气洗涤塔，自下而上与自上而下的稀液逆流接触，将闪蒸气夹带的液滴回收下来。
闪蒸气自闪蒸气洗涤段出来后进入闪蒸气分离器，将闪蒸气夹带的碳酸丙烯酯液滴进一步分离下来，闪蒸气自分离器顶部出来送碳化，脱除二氧化碳并副产碳酸氢铵后，闪蒸气回压缩机一段入口总管。
由常解塔解吸出来的常解气进入常解-汽提气洗涤塔的常解气洗涤段，与自上而下的稀液逆流接触，将常解气中夹带的碳酸丙烯酯液滴与饱和于常解气中的碳酸丙烯酯蒸气回收下来，常解气自常解气洗涤段出来后进入常解气分离器，将常解气中夹带的碳酸丙烯酯液滴进一步分离，常解气自分离器顶部出来送食品二氧化碳工段。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计学校河南城建学院专业化学工程与工艺姓名李俊阳学号 *********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 3 设计依据： (4)一、计算前的准备 (4)1.CO2在PC中的溶解度关系 (5)2.PC密度与温度的关系 (6)3.PC蒸汽压的影响 (6)4.PC的粘度 (7)二、物料衡算 (7)1.各组分在PC中的溶解量 (7)2.溶剂夹带量Nm3/m3PC (8)3.溶液带出的气量Nm3/m3PC (8)4.出脱碳塔净化气量 (8)5.计算PC循环量 (9)6.验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 (9)7.出塔气体的组成 (10)三、热量衡算 (11)C (11)1.混合气体的定压比热容pVC (11)2.液体的比热容pLQ (12)3.CO2的溶解热sT (12)4.出塔溶液的温度1L5.最终的衡算结果汇总 (14)四、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 (15)（一）确定塔径及相关参数 (15)五、填料层高度的计算 (22)六、填料层的压降 (25)七、附属设备及主要附件的选型 (25)1.塔壁厚 (25)2．液体分布器 (25)3．除沫器 (26)4．液体再分布器 (26)5．填料支撑板 (26)6．塔的顶部空间高度 (26)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、《化工原理》课程设计目的、任务1. 培养学生查阅资料选用公式和搜索数据的能力2. 培养学生在填料吸收塔、精馏塔设计时，既考虑技术上的先进性和可行性，又考虑经济上的合理性并注意操作时的劳动条件和环境保护的正确设计思想。
3. 培养学生能迅速准确的对填料塔进行工艺设计计算的能力4. 培养学生能用简洁的文字清晰的图表来表达自己设计思想的能力二、设计任务碳酸丙烯脂（PC）脱出CO2气体填料吸收塔设计三、设计条件1、混合气（变换气）处理量：50000 Nm3/h2、进塔混合气体成分：CO2 32, CO 1.5, H2 44.2, N2 22.3（均为体积%，下同)3、进塔吸收剂（碳酸丙烯酯PC）入塔浓度，自定；4、气液两相的入塔均选定为：30℃5、出塔净化气中CO2浓度＜0.6%6、操作压力：1.6MPa7、年工作日330天，每天24小时运行。
四、基础数据1.碳酸丙烯酯（PC）的物理性质2.比热计算式()C)k J/(k g︒⋅-+=1000181.039.1tcp3.CO2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：330×240×50000×13.73=5.44×107吨/年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）()()()110.70.7/0.7512/104850.70.04880.03418x x p E *=====（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22CO CO 2644.25log log5.221 4.112 1.3369313.150.04603kmolCO /kmolPCX X =+-=-= ()22CO 11CO 0.70.70.70.04400.03081X 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10.0308x =（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2CO 20.04603kmolCO /kmolPC X =2CO 20.0460322.40.04603kmolCO /kmolPC 11.96102.09/1184X ⨯=== 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（11.96-0.15）×0.7=8.267 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：1440.32280.01520.442280.22321.628kg/kmol m M =⨯+⨯+⨯+⨯=溶解气体的平均分子量：440.9635280.001220.0182280.018242.97kg/kmol s M =⨯+⨯+⨯+⨯=2.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 2：0.2×0.32=0.064 Nm 3/m 3PC CO ： 0.2×0.015=0.003 Nm 3/m 3PC H 2： 0.2×0.442=0.0884 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： 8.267 Nm 3/m 3PC 96.24% CO ： 0.011 Nm 3/m 3PC 0.12% H 2： 0.156 Nm 3/m 3PC 1.82% N 2： 0.156Nm 3/m 3PC 1.82%8.59 Nm 3/m 3PC 100%夹带量与溶解量之和：CO 2：0.064+8.267=8.331 Nm 3/m 3PC 94.78% CO ：0.003+0.011=0.014 Nm 3/m 3PC 0.16% H 2：0.0884+0.156=0.244 Nm 3/m 3PC 2.78% N 2：0.0446+0.156=0.201 Nm 3/m 3PC 2.28%8.790Nm 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 =50000 Nm 3/ h123V V V =+ 332211y V y V y V +=联立两式解之得V 3=V 1(y 1-y 2)/(y 3-y 2)=50000× (0.32－0.006)/(0.9478－0.006)=16670Nm 3/h V 2 = V 1 - V 3 =33330 Nm 3/ h5.计算PC 循环量因每1 m 3PC 带出CO 2为8.331 Nm 3 ，故有： L=V 3y 3/8.331=16670×0.9478/8.331=1897m 3/h 操作的气液比为V 1/L=50000/1897=26.366.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216.020.0060.0961CO 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 -+=T p X 22CO CO 2333322644.25log log 0.0961 4.112 3.004303.150.0009906kmolCO /kmolPC0.000990622.4102.09/11930.259Nm CO /m PC 0.15Nm CO /m PC 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0.6%，那入塔吸收液中CO 2的极限浓度不可超过0.259 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。
入塔循环液相 CO 2：1897×0.157.出塔气体的组成出塔气体的体积流量应为入塔气体的体积流量与PC带走气体的体积流量之差。