年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计---副本.doc

黄山学院本科毕业论文本科生毕业论文（设计）年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计姓 名： 栗兰冬 指导教师： 詹益民 院 系： 化学化工学院 专 业： 化学工程与工艺 提交日期： 2012年 5月 5 日 目录中文摘要3外文摘要41.总述51.1 设计目的及意义51.2 合成氨生产工艺流程概述51.2.1 合成氨工艺流程51.2.2 合成氨工艺流程图71.3 合成氨脱碳及再生方法72. NHD法技术简介82.1 原料简介82.2 NHD法脱碳及再生原理92.3 NHD法参数的选定102.4 NHD法脱碳及再生工艺流程图122.5 NHD法脱碳及再生工艺流程详述122.6 设计任务书123. NHD法脱碳及再生工艺物料衡算及能量衡算143.1 物料衡算143.1.1 吸收塔的物料衡算143.1.2 闪蒸过程的物料衡算163.1.3 汽提塔的物料衡算183.1.4 整个系统二氧化碳的总物料衡算183.2 热量衡算193.2.1 热量衡算数据193.2.2 吸收塔的热量衡算193.2.3 闪蒸过程的热量衡算203.2.4 汽提塔的热量衡算204. 主要设备的计算与选型214.1 已知条件214.2 吸收塔的操作线方程式214.3 塔径的计算214.4 填料层有效高度的计算224.4.1 传质单元数的计算224.4.2 传质单元高度的计算235. 生产安全及二氧化碳回收再利用245.1 生产安全245.1.1 点火源的控制245.1.2 防爆电气设备的选用245.1.3 有火灾爆炸危险物质的处理245.2 二氧化碳回收再利用245.3 腐蚀及材料的选择256. 合成氨脱碳及再生工艺评析与总结25参考文献26致谢27附图28年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计栗兰冬指导老师：詹益民（黄山学院化学化工学院，黄山，安徽，245041）摘 要：合成氨中脱碳的方法有很多种，有物理吸收法、化学吸收法、物理-化学吸收法和变压吸附法（PSA）。通过各种吸收方法的比较，本设计采用的是物理吸收法中的聚乙二醇二甲醚法（Selexol Process）。我国原南京化学工业公司研究院开发出的同类脱碳工艺，称之为NHD净化技术，在中型氨厂实验成功。NHD溶液吸收二氧化碳和硫化氢的能力均优于国外的Selexol溶液，价格却较之便宜，目前正在国内推广使用。本设计的主要内容有：合成氨脱碳工艺流程设计与说明、物料衡算、热量衡算、设备选型、生产安全及二氧化碳的回收利用。关键词：脱碳；NHD净化技术；工艺流程设计；二氧化碳的回收利用An annual output of 80000 tons of synthetic ammonia decarburization and regeneration process designLi LandongDirector：Zhan Yimin(College of Chemistry and Chemical Engineering, Huangshan University, Huangshan, Anhui,245041)Abstract: There are many ways of decarburization synthetic ammonia-Physical absorption, Chemical absorption, Physical-Chemical absorption and Variable pressure adsorption. Through comparison with several other CO2 removal processes, the design USES is Selexol Process of Physical absorption. The former Nanjing chemical industrial company research institute developed decarburization process similar, which is called NHD purification technology and have achieved success in the medium ammonia factory. What the NHD solution to absorb CO2 and H2S ability is better than foreign Selexol solution and is cheaper, which is domestic promoted use at present. The main contents of the design are: synthetic ammonia process design and specification decarburization, material balance calculations, heat balance calculations, equipment selection, production safety and the recycling of carbon dioxide.Keywords: decarburization; NHD purification technology; process design; the recycling of carbon dioxide1 总述1.1 设计目的及意义毕业设计是对大学所学知识的总结和利用，通过毕业设计可以提高我们对专业知识的系统认识，加深对理论知识的理解。通过设计可以把所学理论知识与实际工艺设计结合起来，来培我们分析、研究和解决实际工程技术问题的思考能力和实践能力，特别是独立探索和获取新知识的能力1。合成氨脱碳及再生的工艺设计能使我掌握吸收、闪蒸、汽提等工艺流程设计方法及要点，巩固了我大学四年以来所学的专业知识，增加了解决问题的能力，为我以后的工作打下了坚实的基础。1.2 合成氨生产工艺流程概述20世纪初，德国人哈伯（）发明了由氢气和氮气直接合成氨的方法，并于1913年与博茨（）创建了合成氨工艺，由含碳原料与水蒸气、空气反应制成含和的粗合成气，再经精细地脱除各种杂质，得到:=3:1（体积比）的合成氨原料气，使其在500600、17.520及铁催化剂作用下合成为氨。近年来，该过程已可在400450、815下进行。反应为：氨的最大用途是制氮肥，氨还是重要的化工原料，它是目前世界上产量最大的化工产品之一2。1.2.1 合成氨工艺流程（1） 原料气制备合成氨的第一个工段为原料气的制备工段。原料气制备的原料为煤和天然气，所含成分为氮和氢。制备原料气所用的原料不同，所用的方法也不同。制备方法有：气化法、非催化部分氧化法和二段蒸汽转化法。（2）净化各种方法制得的原料气在送去合成氨之前都需要经过净化，以除去其中的有害杂质，如硫化物、CO、CO2等。净化过程包括脱硫过程、CO变换过程和脱除CO2过程和脱除少量CO的过程。 脱硫过程脱硫过程是净化过程的第一个过程。因为含硫化合物（HS2、SO2）能使合成氨生产过程的催化剂中毒，所以我们在合成氨工段以前必须把含硫化合物脱除。而且所用的合成氨的原料不同，采用的催化剂也相应的不同。脱硫的方法有物理吸收法和化学吸收法。 一氧化碳变换过程 CO变换过程是净化过程的第二个过程。在合成氨生产过程中，无论用哪种方法，都会含有CO，而且其体积分数一般都在百分之十以上。因为其含量比较高，不利于氨合成反应的进行，所以需要将其脱除。变换反应如下：CO变换过程有两个阶段：高温变换阶段和低温变换阶段。 脱碳过程脱碳过程是净化过程的第三个过程。经过了CO的变换过程，粗原料气中还含有H2、CO2、CO和CH4等气体。因为在这几种气体中，CO2的含量最多，而且CO2又能使氨合成催化剂中毒，所以必须脱除CO2。因为CO2是制氮肥的原料，所以还要兼顾CO2的再生问题。脱除CO2的方法有两大类：物理吸收法和化学吸收法。本设计所用的方法就是物理吸收法。 少量一氧化碳脱除少量CO的脱除过程是净化工段的第最后一个过程。虽然前面两个过程已经进行了CO的变换和CO2的脱除，但是原料气中还含有少量的CO和CO2。当CO和CO2的体积分数超过10cm3/m3时，就会使氨合成催化剂中毒，所以必须对少量CO进行脱除。铜氨液吸收法、液氨洗涤法和甲烷化法是脱除CO的主要方法。（3） 氨合成氨合成工段是合成氨工艺流程的最后一个工段，也是最核心的部分。在氨合成的过程中，必须在较高的压力，而且有催化剂存在才能进行。因为此反应是可逆反应，且转化率不高，所以需要将N2和H2循环进行反应。氨合成反应式如下：1.2.2 合成氨工艺流程图如下：图1-1 以煤为原料的合成氨流程1.3 合成氨脱碳及再生方法脱除CO2的方法很多，我们要根据所采用原料的不同来选择不同的方法。随着现代工业的发展，用溶剂吸收法来吸收CO2越来越受到国内外的欢迎。根据吸收的机理，CO2的脱除方法可分为以下四大类。(1) 化学吸收法化学吸收法的优点有：吸收效果好、容易再生和脱硫化氢。主要方法有乙醇胺法和催化热钾碱法3。后者脱碳反应式为：此外，还有氨水吸收法。(2) 物理吸收法以前脱除CO2常采用加压水法，再减压将水再生。虽然此法的过程与设备比较简单，但是脱除CO2的净化度比较差，并且动力消耗也比较高。近年来，随着化工工业的发展，加压水法已经逐渐被新的方法所替代。新开发的方法有：甲醇洗涤法、碳酸丙烯酯法、聚乙二醇二甲醚法等。它们有以下优点：CO2纯度高，能耗低，净化度高。(3) 物理化学吸收法物理化学吸收法，顾名思义，就是物理与化学相结合的方法。所谓环丁砜法，是指由乙醇胺和二氧化四氢噻吩的混合溶液作吸收剂的方法，是一种物理化学吸收法，其中的化学吸收剂是乙醇胺，物理吸收剂是二氧化四氢噻吩。对于二氧化碳的再生，采用的是NHD溶液法。(4) 变压吸附法（PSA）变压吸附法技术是利用固体吸附剂在加压下吸附CO2，使气体得到净化。吸附剂再生时减压脱附析出CO2一般在常压下进行，能耗小、操作简便、无环境污染，PSA法还可以用于分离提纯H2、N2、CH4、CO、C2H4等气体。我国在早些年已有国产化的PSA装置，而且技术和规模已达到国际先进水平。对于合成氨原料气的脱碳及再生，本设计用的是物理吸收法中的NHD法，这种方法在吸收二氧化碳后，只需经过闪蒸和气提，就可以实现二氧化碳的再回收，所用的吸收剂是NHD，气提吹扫的惰性气体选用氮气。2 NHD技术简介20世纪80年代初，南化公司研究院成功开发了一种较为先进的脱碳技术-NHD技术，它的工艺流程与国外的Selexol工艺类似，不同的是二者所用溶剂的组分不同。NHD溶液的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，由南化院经过静态平衡和模式试验中筛选出最佳组分，分子式为CH3O(C2H4O)nCH3，n为28，平均分子量为250280。该溶剂的化学制品已有杭州化学研究所和山东鲁化集团公司共同研制成功，并且该工艺在国内二十几家中小型化肥企业得以应用，运转情况良好。该技术1984年获得部级鉴定，并获得国家专利。NHD脱碳工艺以其技术上的先进性以及成功的运行实践已经向人们证明，它是当今国内各种脱碳技术中的佼佼者，相信在未来几年里，NHD技术必将在变换气脱碳领域获得更为广阔的空间。2.1 原料简介 原料气简介在上述合成氨流程中已经介绍，经过了CO的变换后的原料气中含有大量的CO2。而且还讲述了脱除二氧化碳及二氧化碳再生的原因。在这里就不在重复了，详见合成氨工艺流程脱碳过程。原料气的成分在任务要求里。在本设计里进吸收塔的气体一律采用“原料气”的叫法。 吸收剂NHD简介NHD溶剂的主要成分是聚乙二醇二甲醚，分子式为CH3O(C2H4)nCH3，式中n=28，平均分子式为250280。其物理性质见下表：表1-2 NHD的物理性质(25)项目参数密度（kg/m3）蒸气压（Pa）表面张力（N/m）粘度（MPas）比热J/(kgK)冰点（）闪点（）燃点（）10270.0930.0344.32100-22-291511572.2 NHD法脱碳及再生原理计算的热力学基础：当二氧化碳气体在吸收塔中分压不太高时，它在NHD溶剂中的平衡溶解度能较好地服从亨利定律4： 当气相压力不高时，气相中各组分符合道尔顿分压定律，故可用此定律： 在一定时，提高总压力P，CO2在NHD溶液中的浓度将增大，此时为气体吸收过程。若气体i为二氧化碳，即为脱碳过程。相反，如果对已经溶解了大量CO2的NHD溶剂，在温度及不变的情况下，降低气相总压力，气体CO2就会从溶液中释放出来，此时为闪蒸过程。由于闪蒸后的NHD溶液中还有少量的CO2，所以此时可往溶液中鼓入不含气体CO2的惰性气体N2，以致继续降低气相中CO2的浓度，进一步降低溶液中CO2气体的浓度,从而达到NHD溶液再生的目的，使之重复用于吸收。在二氧化碳气体与NHD溶剂之间进行传质过程的同时，H2、N2、CH4、CO等气体也与NHD溶剂进行吸收和解吸，但是与CO2在NHD溶液中的溶解度相比，这些气体在NHD溶剂中的溶解度要小得多。其溶解度见下表。表1-1 各种气体在NHD溶剂中的溶解度组分H2COCH4CO2COSH2SCH3SHCS2相对溶解度1.32.86.710023389322702400由于硫化氢和有机硫在前面的脱硫工段已经脱除了大部分，剩下的含量很少，故可以看作NHD只吸收二氧化碳，其它气体则为惰性气体。计算的动力学基础：通过对NHD溶剂吸收的传质研究，测得系统的扩散系数: 系统的液膜传质系数与温度的关系式为： NHD溶剂吸收的速率方程式可以写成： 由于NHD溶剂吸收时的传质阻力主要是在液相，所以对此物理吸收过程有： 由于过程速率主要取决于在NHD液相中的扩散速率，则上式可简化为：虽然提高气相总压对并无明显影响，但是提高了，从而使吸收的推动力增加了，故也相应的增大。由此可见，提高气相总压对提高吸收速率是有利的。如果降低了吸收的温度，不仅会使H值提高了(即提高了值)，而且温度降低会使液相浓度的平衡分压降低，从而导致了吸收的推动力增大。因此降低吸收温度，会极大地增加吸收速率。2.3 NHD法脱碳及再生工艺参数的选定 脱碳流程的选择鉴于聚乙二醇二甲醚脱除CO2是个典型的物理吸收过程，从1965年至今二十多年来，世界上几十个工业装置都采用吸收闪蒸气提的溶液循环过程，其中闪蒸操作可分为几级，逐级减压，高压闪蒸气中含有较多的氢气等有用的气体，一般让它返回系统予以回收，或做燃料用，低压闪蒸气含CO2可达到93%以上，常用之于尿素生产5。经闪蒸、气提等手段再生的溶液充作半贫液进入脱碳塔中部，用以吸收进口气体中大部分CO2。进入脱碳塔顶的贫液来自热再生塔，由于这部分溶液的再生更彻底，温度也不高，因此降低了塔顶CO2的平衡分压，保证了净化气中CO2含量小于1.0%的指标。由于气相中带走的NHD溶剂损耗极少，因此不设溶剂洗涤回收装置。 脱碳再生操作温度的选择在吸收压力及进脱碳塔气的CO2浓度为定值时，二氧化碳在聚乙二醇二甲醚中的平衡溶解度随温度降低而升高。所以，降低脱碳温度，有利于加大吸收能力，减少溶液循环量和输送功率，也有利于提高净化度。更由于溶剂蒸汽压随温度降低而降低，可使系统的溶剂损耗减少，但低温下的溶剂粘度大，传质慢，增加了填料层高度和冷量损失。 据计算，脱碳负荷，填料层高度，吸收压力等条件均相同时，脱碳贫液温度为25时，净化度为0.2%，贫液温度降低到-1，净化度可达0.06%。在这里脱碳塔的操作温度选27。对于二氧化碳的再生，其操作温度选常温，25。 脱碳再生操作压力的选择在NHD法脱碳及再生原理中已经讲述，吸收压力越高，越有利于吸收的进行。但合成氨厂的脱碳压力由压缩机型及流程总体安排所决定，所以只要脱碳系统的二氧化碳的分压达到0.4MPa以上，用NHD脱碳就可以获得良好的综合技术经济指标。所以，我这次设计吸收压力为1.4MPa，二氧化碳的分压为0.42MPa。解吸的操作压力我选择常压，即一个大气压，这样有利于设备的运行。 气提剂的选择本设计采用氮气作为气提气，因此，解决了溶液中硫化物的氧化析硫问题，改善了整个系统的可操作性，更是脱碳塔以预饱和CO2的溶液作贫液这种先进工艺的采用的先决条件。 脱碳塔气液比的确定在其它工艺条件不变时二氧化碳净化度随着气液比的增大而降低。下表中模式数据显示了这种影响。从该表中看到，在吸收再生条件均相近的情况下，吸收塔气液比越小，净化度越高。(吸收压力均在2.52.8MPa，吸收温度均在2634，气提空气/溶剂在18.223.6)。表2-1 二氧化碳净化度随着气液比的变化序 号气液比容积吸收CO2能力进塔气净化气143.211.025.60.1249.812.926.20.4354.014.226.00.4462.016.227.21.4若要保证一定的CO2净化度，则气液比提高所产生的不利影响，需通过提高填料层高度来弥补。下表列出了在某工艺条件下，将CO2由进口的41.73%脱到0.5%的对比数据。如表2-2所示：表2-2 CO2脱除前后的对比数据序 号ABCDEFGH气液比80.778.984.273.769.266.063.561.9脱碳能力m3(标)/m363.555.744.734.429.929.226.825.2净化度CO2%0.0200.0160.7130.0860.0530.0200.0170.0152.4 NHD法合成氨脱碳及再生工艺流程图合成氨脱碳及再生工艺流程如下：图 2-1 合成氨脱碳及再生流程简图2.5 NHD法脱碳及再生工艺流程详述该工艺的的主要过程如下：原料气自吸收塔下部加入，自塔顶部引入的Selexol溶液与原料气逆流接触吸收二氧化碳。从吸收塔底部流出的富液经水力透平机回收动力后进入循环气闪蒸罐，经多级降压闪蒸首先解吸出氢气、氮气和一氧化碳等气体，闪蒸气经分离及压缩返回吸收塔或原料气管线。后几级解吸可将大部分二氧化碳解吸出来，二氧化碳纯度可达99解吸二氧化碳的溶剂送往气提塔再生，溶剂从气提塔顶部加入，空气从塔底部进入以吹出溶液中残余的二氧化碳，再生后的溶液（贫液）由气提塔流出并用泵打至吸收塔顶部循环利用。2.6 设计任务书任务要求：本设计要求年脱除合成氨中脱碳的原料气8万吨，原料气的成分如下表：表1-3 原料气各组分的摩尔含量组成CO2COH2N2CH4含量0.240.2630.3460.1310.02工艺条件:气液两相的入塔温度均为25；吸收塔操作压力1.4MPa，解析塔操作压力为常压；吸收剂的入塔浓度根据操作情况而定；设计目标:经脱碳后二氧化碳含量1.0；再生段二氧化碳回收率96；脱碳塔压差20KPa;汽提塔压差20KPa.工艺参数：原料气压力：常压；进脱碳塔气体温度：25；脱碳塔操作压力：P=1.4MPa；脱碳塔操作温度：T=27；进脱碳塔溶液含二氧化碳的量：0.001；进脱碳塔溶液温度：25；闪蒸槽操作压力：常压；闪蒸槽操作温度：25；进汽提塔氮气温度：30；汽提塔操作压力：26.66KPa;汽提塔操作温度：25；年工作日340天。主要内容：总述（包括毕业设计的目的及意义、合成氨生产工艺流程概述、合成氨脱碳及再生方法等）、NHD法技术、物料衡算、热量衡算、主要设备的计算和选型、生产安全及二氧化碳回收再利用、本设计评价与总结、绘制带控制点的流程图（见附图1）及主要设备图（见附图2）。生产规模：本设计年处理的合成氨脱碳的粗合成气为8万吨，全天候连续生产，按每年340个工作日；即每天处理粗合成气235.29吨。3 NHD法脱碳及再生工艺物料衡算及能量衡算3.1 物料衡算总的物料衡算式如下：进入系统的物料的量=输出系统的物料的量63.1.1 吸收塔的物料衡算已知条件如物料数据表中；原料气的平均摩尔质量为：按每年340天生产计算；进塔气的摩尔流量为：体积流量为：所以惰性气体的物质的量流量为：其中各组分的含量如下表：表2-3 净化气中各组分的含量组分COH2N2CH4摩尔流量(kmol/h)114.07150.0756.828.675体积流量(m3/h)2555.163361.541272.72194.31进塔气中CO2摩尔含量为y1=0.24，则：其摩尔比为： V Y2 L X2 已知净化气中CO2的含量为0.01，则：已知吸收液NHD中CO2的含量:x2=0.001，则 且 V Y1 L X1已知S=15.87m3/h;则净化气的摩尔流量为： 图3-1 吸收塔的物料衡算图体积流量为：故净化气中的CO2摩尔流量为：其体积流量为：则被吸收的CO2的体积流量为：则其摩尔流量为：查资料得CO2在压力为0.42MPa，温度为27下的溶解度S=15.87m3/h；则吸收CO2所需的NHD的量为：其摩尔流量为：取NHD中的杂质含量为0.6，则真实所需的NHD为：其体积流量为：如图3-1，可通过全塔物料衡算：7从塔底流出的富液量为：回收率为：分别求得净化气中各组分的摩尔含量如下表：表2-4 净化气各组分的摩尔含量组分CO2COH2N2CH4含量0.010.3430.4510.1700.0263.1.2 闪蒸过程的物料衡算 循环气闪蒸过程的物料衡算因为循环气闪蒸罐解吸出来的是H2、CO、N2、CH4等气体，故与CO2无关，假设这些气体完全解吸出来。因此此时解吸出的N2、H2、CO、CH4的含量极少，故可忽略，不影响溶液的流量，仍可看做：CO2的摩尔白分量为x1=15.25 中间闪蒸罐、低压闪蒸罐的物料衡算经三次闪蒸后CO2回收率的99，假设三次回收的CO2相同，则每次回收的量为： 低压闪蒸罐中间闪蒸罐低压闪蒸罐 L2 x1 图3-2 闪蒸罐的物料衡算图则如图3-2，对中间闪蒸罐进行物料衡算： 同理，对后面两个低压闪蒸罐进行物料衡算得：则解吸出的CO2的流量为100.44kmol/h,随溶液流出的CO2的流量为1.074kmol/h。3.1.3 汽提塔的物料衡算流入汽提塔的流量为：CO2的摩尔量为：要求出塔中CO2的摩尔分数为： 设此时剩下的CO2的摩尔流量为：kmol/h,则出塔气中CO2的量为：令氮气的进气量与进液的气液比取68，这里取8，则其摩尔流量为：则出塔气中CO2的摩尔分数为：出塔液摩尔流量为：3.1.4 整个系统二氧化碳的总物料衡算对CO2进行全流程的衡算：所以：符合物料平衡。3.2 能量衡算3.2.1 热量衡算数据3.2.2 吸收塔的热量衡算全塔的热量衡算式为：原料气带入的热量的计算：已知原料气的压力为常压，温度为25，因压力不高，故可有：由并查文献得8：表3-1 原料气各组分的比热容组分CO2COH2N2CH436.3228.6928.9128.8633.06则原料气带入的热量为： 同理可得：单位时间内气体的溶解热为：进塔溶液带入的热量为：净化气带出的热量为：塔底富液带出的热量：-单位时间已溶气体的焓，则，3.2.3 闪蒸过程的热量衡算对于循环气闪蒸罐来讲，因为其闪蒸出来的气体为极微量的N2、H2、CO、CH4，而且这些气体又会送回原料气中，故其热量衡算可忽略不计。下面，对中间闪蒸罐，低压闪蒸罐进行热量衡算：因为三个闪蒸罐是并联的，可以对三个闪蒸罐进行总的热量衡算。已知：CO2的解吸热为：3.2.4 汽提塔的热量衡算其热量衡算式：N2带入的热量：富液中的焓热为：由热量衡算式可求得富液的热量：则富液的温度为：4 主要设备的计算与选型本设计所用到的设备主要有吸收塔、循环气闪蒸罐、中间闪蒸罐、低压闪蒸罐和汽提塔，本设计主要是吸收塔（填料塔）的计算与选型。4.1 已知条件：已知：T=27，P=1.4MPa；进脱碳塔溶液含CO2的含量为：0.001；净化气中含CO2的量0.01；CO2的回收率为：96.8；4.2 吸收塔的选择操作线方程逆流吸收塔的操作线方程为：9由前面物料衡算可得操作线方程为：4.3 塔径的计算塔径的计算公式为： 式中 D-塔径，m； VS-操作条件混合气体的体积流量，m3/s； -空塔气速，即按空塔截面积计算的混合气体线速度，m/s。空塔气速的计算：塔内气体的密度：已知塔内气体在P、T的流量为：=9715.44m3/h则在常压下：则塔内气体的质量流量为：塔内液体质量流量：采用埃克脱通用关联图计算泛点气速，其横坐标为：查埃克脱通用关联图可知：其纵坐标为0.002，即 式中： -泛点气速 -填料因子，1/m; -重力加速度，9.81m/s2; -液体密度校正系数，; -液体粘度，27时，水的密度=996.8，查资料知：塑料阶梯环填料：=170；NHD的；则 得：，取泛点率为0.8；设，则 圆整取塔径为。校核：所以选填料塔规格适宜。4.4 填料层有效高度的计算4.4.1 传质单元数的计算取纯溶剂的流量为最小流量的2倍，则11由于吸收因数计算得：；传质单元数的计算公式如下：所以4.4.2 传质单元高度的计算传质单元高度的计算公式如下：的扩散系数为： 系统的液膜扩散系数与温度的关系为： 在该系统有：所以气相总体积吸收系数为：气相总传质单元高度为：所以5 生产安全及环境保护5.1 生产安全虽然本设计并没有化学反应的，但是本设计中的H2、CH4、CO等气体都是易燃易爆的气体，所以生产过程中不要接触明火，禁止在车间内及附近吸烟，严格遵守操作规程，对设备要定期检查及巡查，若果发现泄漏、仪器松动等现象应及时修理，确保设备正常使用。5.1.1 点火源的控制生产过程本身不仅具有的加热炉火、反应热、电火花等，还有维修用火、机械摩擦热、撞击火星及吸烟等可能遇到的点火源。这些点火源经常引起爆炸。控制这类火源的使用范围，严格用火管理，对于防火防爆是十分重要的10。5.1.2 防爆电气设备的选用在火灾和爆炸事故中，由电气火花引起的火灾事故占有很大比例，据统计，在火灾事故中，由电气原因的火灾，仅次于明火所引起的火灾。为此，在有火灾危险环境中生产必须选好防爆电气设备。5.1.3 有火灾爆炸危险物质的处理化工生产中，对火灾爆炸危险性比较大的物质，应该采取安全措施。首先我们应尽量改进工艺，以危险性比较小的物质代替危险性相对大的物质。如果不具备上述条件，我们应该采取相应措施来防止燃烧爆炸条件的形成。其措施有：系统密闭操作、通风置换、惰性气体保护等。5.2 回收再利用是潜在的碳资源，可以制尿素、纯碱、碳酸氢铵等产品，而且还可用于加工成干冰或供食品行业应用。因此原料气中的不仅需脱除还要回收利用。无论是生产中产生的任何气体，只有进行分离回收和提浓，才能合理利用。工业上分离回收的方法有很多，主要有溶剂吸收法、低温蒸馏法、膜分离法和变压吸附法以及这些方法的综合利用。5.3 腐蚀及材料的选择NHD溶剂本身不仅没有腐蚀性，而且还能在