化学工程与工艺毕业设计

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1、年产40万吨合成氨脱碳工段的设计牛国强（陕理工化学学院化工专业061班级，陕西汉中723000）指导老师：李志洲[摘要]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。合成氨厂无论使用何种原料制成原料气，经变换后，都含有大量的二氧化碳。这些二氧化碳如果不在合成氨工序前及时除净，氨的合成就无法进行下去；另一方面，二氧化碳本身是制取尿素、碳酸氢铵等产品的原料，也可加工成干冰、食品级二氧化碳。二氧化碳吸收塔的设计具有回收二氧化碳的功能。本文权衡众多合成氨脱碳方法之利弊，最终选择碳酸丙烯

2、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；然后对二氧化碳吸收和解析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；工程设计陕西理工学院毕业设计目录第一章绪论11.1合成氨工业概

3、况11.1.1我国合成氨工业发展概况11.1.2发展趋势11.1.3合成氨生产工艺简述21.1.4合成氨工业中脱碳单元的作用21.1.5脱碳方法概述21.2净化工序中脱碳方法21.2.1化学吸收法21.2.2物理吸收法31.2.3物理化学吸收法51.2.4固体吸附51.3碳酸丙烯酯（PC）法法脱碳工艺基本原理51.3.1PC法脱碳技术国内外现状51.3.2发展过程51.3.3技术经济51.3.4工艺流程51.3.5存在的问题及解决的办法61.3.6PC法脱碳技术发展趋势61.4工艺设计的意义和目的7第二章物、热量恒算82.1计算

4、依据CO2的PC中的溶解度关系82.2PC的密度与温度的关系82.3PC的蒸汽压92.4PC的黏度92.5物料衡算92.5.1各组分在PC中的溶解量92.5.2溶剂夹带量92.5.3溶液带出的气量92.5.4出脱碳塔净化气量92.5.5计算PC循环量102.5.6入塔液中CO2夹带量102.5.7带出气体的质量流量102.5.8验算吸收液中净化气中CO2的含量102.5.9出塔气的组成102.6热量衡算10第IV页陕西理工学院毕业设计2.6.1混合气体的定压比热容102.6.2液体的比热容112.6.3CO2的熔解热112.6.

5、4出塔溶液的温度11第三章结构设计123.1确定吸收塔塔径及相关参数123.1.1求取泛点气速和操作气速123.1.2求取塔径123.1.3核算操作气速123.1.4核算径比123.1.5校核喷淋密度123.2填料层高度的计算133.2.1建立相应的操作线方程和向平衡方程133.2.2利用两线方程求取传质推动力133.2.3气相传质单元数的计算143.2.4气相总传质单元高度143.2.5塔附属高度183.2.6填料层压降计算193.2.7液体初始分布器193.2.8丝网除沫器203.2.9防涡流挡板的选取203.2.10填料支

6、撑装置203.2.11填料床层限制器213.2.12裙座的设计计算与选取213.3确定解吸塔塔径及相关参数213.3.1求取解析塔操作气速213.3.2求取塔径223.3.3核算操作气速223.3.4核算径比223.3.5校核喷淋密度233.4填料层高度的计算233.4.1建立相应的操作线方程和向平衡方程233.4.2利用两线方程求取传质推动力233.4.3传质单元数的计算243.4.4气相总传质单元高度243.4.5塔附属高度283.4.6填料层压降计算283.4.7初始分布器和再分布器设计29第IV页陕西理工学院毕业设计3.

7、4.8气体分布器293.4.9丝网除沫器30第四章塔内件机械强度设计及校核314.1吸收塔机械强度设计及校核314.1.1吸收塔筒体和裙座壁厚计算314.1.2吸收塔塔的质量载荷计算314.1.3地震载荷计算324.1.4风载荷计算334.1.5各种载荷引起的轴向应力354.1.6筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核354.1.7裙座和筒体水压试验应力校核364.1.8基础环设计384.1.9地脚螺栓计算384.2解析塔机械强度设计及校核394.2.1吸收塔筒体和裙座壁厚计算394.2.2解析塔塔的质量载荷计算394.2.3塔自

8、振周期计算404.2.4地震载荷计算404.2.5风载荷计算414.2.6各种载荷引起的轴向应力434.2.7筒体和裙座危险截面的强度与稳定性校核444.2.8裙座和筒体水压试验应力校核444.2.9基础环设计464.2.10地脚螺栓计算46第五章辅助设备设计与