新编合成氨原料气脱碳及再生工艺设计-

新编合成氨原料气脱碳及再生工艺设计-内容摘要：

河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 17 其摩尔流量为： hk m olMLL L LOn /   取 NHD 中的杂质含量为 %，则真实所需的 NHD 为：   hmL / 31  其摩尔流量为： hk m olMLq L LLn / ,   根据全塔的物料恒算，求出 2CO 在液相中的摩尔比为     ,21,21 LnVn q YYqXX 其摩尔分数为： 111  XXx 从塔底流出的富液量为： hk m o lqLL coY / 2 7 4 82,12  净化气各组分含量由 2,2, 2iiGy G 求出，列表 表 组成 CO2 CO H2 N2 CH4 合 计 含量 % 1 全塔的热量平衡式为 : 1 1 2 2g L S g LQ Q Q Q Q    河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 18 原料气带入的热量 当气体压力不高时，有  1 1 112 2 .4g g g oGQ C T T   其中气体的比热容1 1, 1,ig g iC C y，而1 1 123ig i i g i g i gC a b T c T d T   ， 查将数据代入可得气体中各组分的比热容，列表 表 组 分 CO2 CO H2 N2 CH4 1,igC  /kJ kmol k  kk m olkJC g   / 原料气带入的热量为：  1 100000 8 . 4 8 2 9 3 2 7 3 7 5 7 1 4 2 . 8 6 /2 2 . 4gQ k J h    单位时间内气体的溶解热 单位时间内气体的溶解热为 1YS COGQq 式中2COq为二氧化碳溶于 NHD 的溶解热，2 3 3 7 9 2 /COq kJ km ol  hkJQS /202067  进塔溶液带入的热量 进塔溶液带入的热量  1 1 11L L L oQ L C T T   式中1LC为 NHD 的比热容，  1 54 6 /LC kJ km ol K    hkJQ L /4 8 9 2 9 2 1 92 7 32 9 85 4 4 81  河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 19 净化气带出的热量 由工程上操作可知气体出塔温度与操作温度相同，则  2 2 222 2 .4g g g oGQ C T T   其中气体的比热容2 2 , 2,ig g iC C y，而2 2 223ig i i g i g i gC a b T c T d T   ， 查将数据代入可得气体中各组分的比热容，列表 组 分 CO2 CO H2 N2 CH4 2,igC  /kJ kmol k  kk m olkJC g   / 净化气 带出的热量为：   hkJQ g /  塔底富液带出的热量 塔底富液带出的热量  2 2 22L L L o XQ L C T T Q    式中  21 54 6 /LLC C k J k m ol K  ， XQ 为单位时间已溶气体的焓，则     hkJTTCGQ OggYX co / 22,2  由1 1 2 2g L S g LQ Q Q Q Q   可以求出富液带出的热量为 hkJQ L / 0 5 9 0 5 12  富液的温度 2T 为： KTCL TLXL 22 22  溶液温度升高了 4℃。 河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 20 塔径及气速的计算 塔内气体的密度 31 / mkgRTMPV  将进塔气换成操作压力下的体积流量，中压以下由 PV nRT 可知 1221PVPV , 则 hmPGPG / 00 31 1039。 1  塔内气体的质量流量为 hkgGq VVm / 339。 1,   塔内气体的质量流量为 hkgllq Vm /1091 0 2 439。 1,   采用埃克特通用关联图计算泛点气速，其横坐标为 , 4, 10 12. 57 8 10 1027mL Vm V Lqq     查图得纵坐标为 2 0 .0 1 4VFFLLu g    27℃时， 水的密度 399 6. 8 /W kg m  ， 则 9 9 6 .8 0 .9 71027WL    查表知： DN50 塑料阶梯环 1127F m ， 2311 4. 2 /ta m m 2 0 . 21 2 7 0 . 9 7 1 2 . 5 7 4 . 3 0 . 0 1 49 . 8 1 1 0 2 7Fu      解得 /Fu m s 拟定操作空塔气速 0. 6 0. 15 7 /Fu u m s 河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 21 由 39。 14 1 0 9 7 . 2 1 . 5 7 33 6 0 0 0 . 7 8 5 0 . 1 5 7 3 6 0 0GDmu   圆整取塔径为。 校核： 836501 8 0 0 dD 故所选填料规格适宜。 取  3m in( ) 0. 08 /WL m m h 最小喷淋密度  32m in m in( ) 0 .0 8 1 1 4 .2 9 .1 4 /WtU L a m m h     操作喷淋密度  5, 22 324 1 . 9 1 0 9 2 . 0 60 . 7 8 5 1 0 2 7 1 . 6 /mLLqU D m m h     U minU 符合生产要求。 此时，实际操作空塔气速 239。 12 1 0 9 7 . 2 0 . 1 5 20 . 7 8 5 3 6 0 0 14 /360 60 .G su mD   泛点率为 %%100* ufu 经校核 D= 符合要求。 填料层高度的计算 取纯溶剂的流量为最小流量的 倍，则 hmolLn Ln / in, 1  由 ,min 121 2nnL YYYG Xm  m= 2CO 的吸收因数 2, m i n 4 0 2 . 2 4 1 . 7 2 56 7 6 . 8 0 . 6 2nCOnLA Gm   河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 22 气相总传质单元数为： 1 1 22 2 21 1 1 1 1l n l n 1121 1OGY Y m XNY A Y m X AA      ]))(1l n[ (ln 11 1    = 2CO —— NHD 的扩散系数 26802680 623000 .0 7 2 3 0 .0 7 2 3 9 .5 1 0 /TD e e c m s       溶解度系数 H 与相平衡常数 m的转换：  231 1027 0 . 0 2 7 /1 . 4 1 0 2 6 0 0 . 6 2LLH k m o l m k P aP M m      2CO —— NHD系统的液 膜扩散系数与温度的关系为 4 0 .0 1 8 4 0 .0 1 8 3 0 0 32 . 2 3 1 0 2 . 2 3 1 0 4 . 9 4 1 0 /TLk e e m s             对于物理的溶解过程，有 1 1 1G G LK k Hk,在该系统有  3 5 20 . 0 0 4 5 4 . 9 4 1 0 2 . 2 7 1 0 /GGK H k k m o l m k P a s        气相总体积吸收系数为  531 1 4 0 0 2 .2 7 1 0 0 .0 3 1 7 8 /aYGK P K k m o l m s      气相总传质单元高度为： mOH UKYqOG A vn 2,  填料层高度为 ： mHNZ OGOG .  塔厚度的计算 本 塔 选 用 低 合 金 钢 ， 查 得 t=27 ℃ 时 的 许 用 压 力河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 23   163t MPa  ，低合金钢单面腐蚀裕度取 2 1C mm ，采用双面对接焊缝，局部探伤，取  ，则筒体的设计厚度为  1 21 1 . 4 1 6 0 0 1 9 . 1 22 1 6 3 0 . 8 5 1 . 42 id tPD C m mP         圆整后取 10mm，负偏差 1 mm ， 则塔体的名义厚度 1 9. 12 0. 9 10 .0 2nd C m m     塔体的有效厚度 12 10 .0 2 0. 9 1 8. 12en C C m m       塔压降的计算 在计算塔径时，由 Ecken 关联图可知其横坐标为 ，填料的降压因子 127P m  ，则纵坐标 2 2 61 12 7 7 12 .57 14 1 10 27VP LLuY g           由 Ecken 关联图可知 222 /P mm H O m 填料， 21 10 .1 32 5m m H O P a ， 则 39。 10 .1 32 5 10 .1 32 5 22 22 2. 91 5P P P a      全塔的填料层降压为 39。 22 2. 91 5 13 .4 7 30 02 .7 20P P D P a k P a        辅助设备的计算和选型 ① 吸收塔气体的进料管管径 进塔气流速为 smGGsv / 0 3600 ,  查得气体在中压下的流速为 15m/s，则管径 39。 ,4 0 . 3 0 . 1 60 . 7 8 5 1 5VSGdmu   河南城建学院毕业设计 吸收过程的工艺计算 24 查表选用 219 28mm mm  的无缝钢管，其内径 219 2 28 163 mm m     重新核算气体在管内的流速 24 0 .3 1 4 .4 /3 .1 4 0 .1 6 3Vu m s ②液体输送管管径 进液管选用碳钢管，则其管径。