【《合成氨脱碳塔工艺设计计算案例》2700字】

合成氨脱碳塔工艺设计计算案例目录TOC\o"1-3"\h\u8520合成氨脱碳塔工艺设计计算案例 1171961.1设计条件 1159771.2设计指标 2236511.3计算指标 2317591.3.1CO2在PC中亨利系数数据 2302581.3.2碳酸丙烯酯关系 4272711.3.3PC蒸气压 4232271.3.4碳酸丙烯酯的黏度系数 45641.4物料平衡计算 4175351.4.1各组分在PC中溶解量 4124601.4.2碳丙液夹带值 5315911.4.3碳丙液带走的气量 5133461.4.4吸收塔出塔气（净化气）量 6110421.4.5碳丙液循环量 6242541.4.5碳丙液带出气体值 7177961.4.5出脱碳塔气体成分 7271511.5热量平衡计算 963451.5.1恒压时众气体比热容c 97031.5.2二氧化碳溶解热 10166061.5.3出塔碳丙液t 10141261.6脱碳塔及其他设备计算 111.1设计条件合成氨：1.2设计指标1.3计算指标1.3.1CO2在PC中亨利系数数据吸收塔内CO2的溶解热忽略不计。CO2在PC中的亨利系数公式t=30℃时，E=8935.3Kpa.1.3.2碳酸丙烯酯关系式中:t—温度，C;30℃：PL1=1192kg/m31.3.3PC蒸气压1.3.4碳酸丙烯酯的黏度系数1.4物料平衡计算1.4.1各组分在PC中溶解量初入塔的纯PC时混合气的分子量均值溶解于碳丙液的气体分子量均值1.4.2碳丙液夹带值1.4.3碳丙液带走的气量众组分溶解值:带走气量（夹带、溶解值相加）1.4.4吸收塔出塔气（净化气）量求得1.4.5碳丙液循环量1.4.5碳丙液带出气体值.1.4.5出脱碳塔气体成分

1.5热量平衡计算1.5.1恒压时众气体比热容c式近似计算该真实气体混合物，公式Cpv=ai+biT+ciT2+DdiT3其温度系数查文献如下表:查书有用上一个数据。1.5.2二氧化碳溶解热1.5.3出塔碳丙液t取1.6脱碳塔及其他设备计算脱碳塔操作压力2.5MP。物性数据(1)混合气体的重度:To-标准状态下温度，273.15KT-混合气体温度，KP一混合气体压力，atmZn--压缩系数，Zn=1M;一混合气体中i气体分子量Y;-i气体在混合气体中的摩尔分数计算得：将以上数代入下面公式可得μG所以（2）二氧化碳的扩散程度系数:混合气中二氧化碳扩散程度数由表得出：DCO2-CO=0.665x10-7DCO2-H2=2.623X10-7DC02-N2=0.816X10-7二氧化碳在气体中的扩散系数：计算得出：二氧化碳在碳酸丙烯酯中的扩散系数：由得=带入下式二氧化碳在碳酸丙烯酯中的溶解度系数：从物料衡算可知由此，脱碳塔泛点速度计算已知量：入塔气：V1=89299.4Nm3/h=80560.66676kg/h出塔液L1=2204.4X1192+26374.77X42.43/22.4=2677603.795kg/h入塔液L2=2627644.8kg/h混合气体密度：——碳酸丙烯酯粘度，——干填料因子，172m-1——碳酸丙烯酯30°C时的密度，1192kg/m3L——碳酸丙烯酯流量，kg/h将上述各值带入公式:c脱碳塔塔径计算①操作速度取泛点速度的80%操作状态下的气体体积流速:V=89299.4x303.15/273.15x0.1013/2.5=4015.821m3/h=1.1m3/s②脱碳塔径D实际取塔径φ4300mm③塔截面积:④实际空塔速度:⑤核算径比:,满足阶梯环的径比要求⑥泛点率校核:(在允许范围内)“-up⑦喷淋密度的校核:依Morris等的推荐，d<75mm环形及其他填料的最小润湿速率(MWR)为0.08m3/(m.h)由式因为在此满足最小喷淋密度要求填料层高度计算根据式1.传质单元高度HOG计算:其中Ky=KG·P①计算的传质系数由计算可得式中：、、、T：热力学温度，K出塔气体平均分子量：M=44.01x0.0045+28.01x0.0272+2.02x0.6502+16.04x0.3182=7.32kg/mol②液膜吸收系数液体质量通量为故修正为：③总传质系数稀溶液④计算单元传质数由⑤查30℃时相平衡常数m=5.26吸收因数为:脱吸因数为所以:由填料层分二段，每段15m⑥脱碳塔填料的填料层流体压降填料因子中查得:填料填料层压降为:辅助设备设计液体分布装置布液器使用溢流槽式，这种设备操作便利可靠，不容易堵，容易安装，塔径D>1000mm时适合使用此设备，它由升气管、溢流、底板、圈环构成。填料支撑设备液体再分布设备气体分布器床层限制板裙座和入孔.脱碳塔强度校核筒体强度校核①求取简体璧厚:②水压试验强度校核16MnR屈服极限为最大组合轴向拉应力为:(查文献[8]Pg3)。水压试验时满足强度要求③气压试验强度校核所以气压试验满足强度要求求取简体应力:脱碳塔封头选择封头璧厚:压力合理。脱碳塔裙座H脱碳塔载荷计算①重量估算（1）筒体的质量m:,,其余附件总质量为（5）填料m:,（6）塔总质量为:②自振周期计算按等截面计算(cm):式中H——塔底高度，cmQ——塔总重，NE——塔材料弹性模量，21X106P。.I——塔截面惯性矩，cm4Dn——塔内径，cmg——重力加速度1)风载荷和风弯矩P=K,Kz;9ofAK1——空气动力系数，其值取决于计算段中心高度查[5]P338m脉=0.35ξ=1得:风振系数K21=1+m脉5;=1+0.35X1=1.35.qo——基本风压，Pafi——风压的高度变化系数Ai——迎风面积，m2本地区基本风压qo=300Pa，fi=1.25Ai=Dei.hi式中Dei——塔设备计算段有效直径，mh——塔设备计算段的高度，mAi(3.8-0.18)X12=43.44m2查[5]P340,取K;=0.7则P=K,Kz;9ofA4,=0.7X1.35X300X1.25X43.44=15394.05NM=PXh/2=15394.05X1200/2=9236430N。cm2)地震载荷:C=0.5地震影响系数按7级算a=0.23塔底地震弯矩:按塔体分二段计算，每段6m接管管径计算①进塔气管径由于操作表压为1.65MPa，进气量Vg=V=47777.3m'/h,②.③液体进料管径..④脱碳塔釜液的外排脱碳塔结论

解吸塔工艺计算塔径d和其他数据已知量：（入塔液）碳酸丙烯酯液(富液)处理量为吸收塔出塔液量由PC密度公式ρ=1223.3-1.032t得在30"C时Pz=1192kg/m'PL1=1192kg/m'35"C，P.=2.50MPa出塔液为吸收塔入塔液量L2=2627644.8kg/hPL2=1192kg1m'P.=2.50MPa闪蒸过程的物料恒算25"C,常压下二氧化碳在碳酸丙烯的溶解度为0.82m3(标)/m'。故闪蒸后溶解在PC中的CO,为GY2=L1S=184.2x0.943=1306.67m'/h换算成摩尔流量为7.75kmo1/h则解吸出的CO2为在闪蒸槽中CO,的回收率流出闪蒸槽溶液的摩尔流量为设溶液在闪蒸槽中停留的时间为5s，则闪蒸器的存液容积为得G2=100927.263kg/h入塔气:，脱碳塔泛点速度计算——碳酸丙烯酯粘度，——干填料因子，172m-1————带入:c计算塔径②脱碳塔径D塔流量.③各个塔的截面积:④操作气体速度核算:⑤长径比核算:⑦/上面的找不到填料层高度建操作、向平衡方程操作方程：①计算的传质系数相平衡方程：用以上方程计算传质推动力:.1.4.3计算物质传递单元数气相总物质传递的单元高度二氧化碳溶解于碳丙液物质传递系数二氧化碳扩散系数(1)二氧化碳在G相扩散系数(2)二氧化碳在L相扩散系数t故③G、L两相黏度④表面张力(PE填料)⑤气体对数分压均值⑥气体的摩尔流率⑦填料的当量直径⑧G相物质传递数⑨L相物质传递数由⑩总物质传递数有效传质比表面积体积传质系数：气相传质高度：解析塔塔顶部、底部G相qm：吸收因数为:脱吸因数为PE填料层：入口、出口的气体⑥填料层1.4.7初始、再分布器选择1.4.7.1液体分布器的采用由多个管构成，包括1个母管2个以上的支管。该装置不但能阻止介质无法流出，还能高效率的集中/分散气、液体。当此设备运行时，液体从母管管底流向支管，然后从支管管底小孔平均地分散于填料之上。(1)喷淋点数N据解析塔L相高负荷、G相低负荷的特点，取使2375个孔对称均匀排布在30个管上。(2)主管（水平、竖直）内径:(3)竖直排液管道d:(4)确定孔间距t各个竖直排液管道下端有两排分布液孔。在填料层表面上的地方装分布器。1.4.7.2液体再分布器.喷淋液从填料层向下流，此过程，无法一直维持均匀状态。可能会流到塔壁上。这使得壁流变多、流经填料层的流量变少，扰乱了流体在塔横截面上的分布，物质传递变小。由此可见，此设备的重要性。在此选多孔盘式。1.4.7.3挡板出口管流出的液体会于管中间位置出现漩涡