年产14000吨食品级液体二氧化碳工艺设计(设计说明书)(有全套图纸）.doc

食品级二氧化碳设计说明书目 录毕业设计任务书设计提要第一章 总论(一) 简述二氧化碳生产的国内外概括及意义(二) 产品的性质、用途、规格和国家标准、国际标准(三) 设计的原始依据、主要技术经济指标(四) 二氧化碳设计采取的生产方法(五) 确定原料来源及性质(六) 论证设计选定的厂址、交通、气候、地质条件(七) 简要说明主辅车间地组成、工作制度及水、电地供应装备(八) 三废情况及环境保护的大体方案(九) 安全注意事项第二章 工艺流程设计及设备论证(一) 设计论证 逐步完善工艺流程(二) 工艺流程叙述(三) 设备论证第三章 物料衡算(一) 衡算依据(二) 总算(三) 100#工序 洗涤除尘工序(四) 200#工序 脱硫干燥工序(五) 从原料压缩机至提纯塔的过程物料衡算第四章 热量衡算(一) 文丘里(二) 洗涤塔(三) 吸收塔(四) 原料压缩机及其冷却器(五) 二级脱硫(六) 产品气压缩机及其冷却器(七) 提纯塔(八) 氨冷器第五章 工艺设备选型(一) 换热器选型(二) 提纯塔工艺设计(三) 其他各塔及设备的工艺计算 主要参考资料 结束语毕业设计任务书一、设计题目：年产14000吨食品级液体二氧化碳工艺设计二、主要原料：石灰窑气三、产品质量标准：符合国家标准（GB1062189）四、主要设计参数：见附表五、设计要求：按毕业设计大纲六、设计内容： 1、设计说明书 （1）工艺流程的选择和论证 （2）工艺指标的确定和论证 （3）物料衡算和能量衡算 （4）设备选型及计算 （5）按大纲要求的其它内容2、设计图纸（1）带控制点工艺流程图 （2）设备平、立面布置图七、完成日期：二OO五年六月二十五日 设计者： 指导教师： 发出日期：二OO五年五月三日附表： 主要设计参数1.年工作日320天；2.CO2的提取率为60%；3.产品质量标准：组成H2SSO2有机硫H2ONOX含量2mg/Nm32mg/Nm30.5mg/Nm330ppm5ppm组成O2N2COCO2含量20ppm20ppm10ppm99.99% 4.原料气组成：组成COCO2N2 O2SO2含量1.8240552350 mg/Nm3组成NOXH2SCS2COS粉尘含量20 mg/Nm3100 mg/Nm30.97 mg/Nm3200 mg/Nm350 mg/Nm35.原料气水洗工序石灰窑气出口温度：180窑气出口压力：0.010.03Mpa窑气出洗涤塔温度：40窑气出洗涤塔含尘量：5 mg/Nm3窑气出吸收塔SO2含量：5ppm6.原料气压缩、预处理工序预处理器出口无机硫含量：0.1ppm二级脱硫器进口气体温度：60100二级脱硫转化率取90%99%三级脱硫器出口：总硫0.2ppm7.提纯塔进口CO2含量为90%（v/v）,塔顶CO2含量为95%（v/v），塔釜CO2含量为99.99%（v/v）；8.置换气放空CO2含量为78%（v/v），N2含量为19%（v/v），其余为3%（v/v）；9.废气、顺放气CO2含量为12%（v/v）；10.文丘里、洗涤塔、吸收塔、原料气压缩机段后冷却器的出口水蒸汽浓度取相应温度下的水蒸汽饱和分压。设 计 提 要本次设计是生产14000吨/年的食品级二氧化碳工业流程设计,采用技术较为先进的变压法(PAS法)。设计中以节约能源、经济合理、工艺简单、保证产品质量为前提,依据电石厂的工艺情况并结合本设计的要求,在流程中首先将含CO2混合气体进入予处理工序,采用湿法除尘工艺除尘,多级脱硫脱除硫化物,变温吸附技术除水等技术,除去杂质气体,然后再进入变压吸附工序,从吸附相中得到纯度较高的CO2气体,以满足工业需要,最后通过提纯工序,得到纯度更高的液态CO2产品,产品的质量标准符合国际饮料协会的标准。本设计共包括:设计总论、工艺流程设计论证、设计计算和绘图四个部分。在设计总论部分,首先对产品进行了概述,并按厂址选择要求,对选定厂址的水文、气象、地质等情况作了初步调查,并从水、电、汽供应情况和交通运输方面进一步说明了厂址选择地合理性,并对主、副原料的供应要求作了明确的规定。同时,重点从生产CO2的用途和提高产品质量、降低车间生产费用等目的出发,确定了变压吸附法（PAS）提纯CO2的方法,并对本工艺路线和生产原理作了扼要的介绍,就流程中各工序的任务作了明确的说明。着重从工艺的各个角度,对整个生产过程,通过工艺条件的分析,工艺流程的论证,主要设备的论证,进一步阐明本设计在生产中的先进性和合理性。并对安全保护措施、三废处理问题作了具体的说明。在设计计算部分,主要从给定地生产任务出发对整个生产过程进行总算,并对各个设备进行了具体的物料衡算和热量衡算,在此基础上对主要设备进行了工艺设计计算,对部分设备进行了选型计算。在绘图部分,根据设计说明和计算,绘制了工艺流程和设备布置图。由于本设计在时间上比较仓促,以及有些数据难以查找,对某些方面只按厂里的工艺指标或经验数据为依据,因此有待于今后实际生产中的摸索和探讨。第一章 总 论一、简述二氧化碳生产的国内外概括及意义二氧化碳的发现应追溯到17世纪初,当时,比利时化学家JBVan Helmont(1577-1644)在检测木炭时发现一种与其他气体不同的气体。1757年, JBlack第一个应用定量的方法研究这种气体,由于它是固定在石灰石中的,所以定名它为“固定空气”。此后,HCavendish和JPriestley分别研究了“固定空气”的性质。1773年,ALLavoisior把碳放在氧气中加热,得到被他称为“碳酸”的二氧化碳气体,测出质量组成为含碳23.5%-28.9%、含氧71.1%-76.5%。1823年,MFaraday发现加压可以使二氧化碳气体液化。1833年,MThilorier制得固态二氧化碳(干冰)。1884年,在德国建成第一家生产液态二氧化碳的工厂。二氧化碳化学自20世纪80年代以来引起世界各国,特别是工业发达国家的普遍关注。据统计,全世界各种矿物燃料(煤,石油,天然气),燃烧排放到大自然中的二氧化碳量达到185-242亿吨/年m12.罗茨鼓风机的选型气体进口摩尔流量N=47.6873600/1000=171.67kmol/h，体积流量VS=47.68722.43600/1000=3845.5m3/h=64.1m3/min选用两台型号L71WD型罗茨鼓风机，其有关参数如下：型号压升（Pa）进口流量（m3/min）电动机功率（kw）L71WD2941958.8Y2805-64513.原料气压缩机的选型气体进口摩尔流量N=(49.123-1.74+4.569)3600/1000=187.03kmol/h，体积流量VS=(49.123-1.74+4.569)22.4/100060=69.8m3/min选用两台型号L12-100-8型空气压缩机，其有关参数如下：压缩机型号容积流量进气压力额定排气压力转速气缸数气缸直径轴功率（二级）L12-100-8100m3/min大气压0.8MPa428r/min1820560kw长宽高电动机型号额定功率额定转速额定电压行程排气温度300019002900TDK143/29-4560 kw428r/min380V280mm16014.产品气压缩机的选型气体进口摩尔流量N=22.8633600/1000=82.31kmol/h，体积流量VS=30.73m3/min选用四台型号4L-20/8型压缩机，其有关参数如下：压缩机型号容积流量进气压力额定排气压力转速额定电压电动机型号4L-20/820m3/min大气压0.8MPa400r/min220/380VJK127-8轴功率排气温度长宽高行程额定功率额定转速气缸数气缸直径118KW160226015501935240mm130kw730r/min182015.离心泵的选型工作条件：水的体积流量VL=5.133600/1000=18.5m3/h，取其扬程H为32.0m，则选用两台IS型单级单吸离心泵，其型号IS65-50-160，其有关参数如下：流量扬程转速轴功率效率25 m3/h32.0m2900n/min3.35kw65%16.真空泵的选型气体进口摩尔流量N=82.31kmol/h，体积流量VS=30.73m3/min出口处气体绝压为P泡=21325Pa选用四台W型往复式真空泵，型号W-300,其有关参数如下：抽气速率极限真空度电机功率转速额定电压300L/S2000Pa30kw285r/min380V主要参考资料1化工原理上册 姚玉英主编 天津大学出版社 1998.8；2化工原理下册 姚玉英主编 天津大学出版社 1998.8；3化工工艺过程计算 宋士亮主编 中央广播电视大学出版社 1994.1；4化学化工物性数据手册 化学工业出版社；5化工工艺设计手册上册 国家医药管理局上海医药设计院，化学工业出版社 1996年1月第2版；6化工工艺设计手册下册 国家医药管理局上海医药设计院，化学工业出版社 1996年1月第2版；7化学工程师技术全书 生鲁主编 化学工业出版社 1999.8。8.工艺实用手