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时间:2020-05-24
《合成氨脱碳段工艺设计.doc》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、•一、设计题目:年产(8+n)万吨合成氨工艺设计(工艺1班,n为学号最后1位数字,分精制、变换、合成等工段)•二、设计条件(变换工段):•1、原料(半水煤气)规格:组成H2N2COCO2CH4O2ΣV%(干)38.022.030.08.31.50.2100.0半水煤气入系统(入饱和塔)温度为:50℃•2、产品规格•出变换工序气体中CO≤3.5%(干);变换气出系统温度35℃•3、生产方式:加压变换•半水煤气进系统压力:0.8MPa;系统压差0.05MPa•4、地区条件:家乡所在地•5、催化剂型号:型号自选•6、其他条件:外加蒸汽1.0MPa饱和或过热蒸汽(
2、过热温度为300℃)•7、年生产日:330天二.吸收塔和解析塔的物料衡算和热量衡算通过Aspenplus运行可知:2.1物料衡算物质ABCDGHIMoleFlowkmol/hr2853.621763.506651090.113351205.3744130003558.13224879.083677MassFlowkg/hr54965.819135326.154519639.664612393.4957354397.8377330.45961219.2335由图表可知:A=B+CF+B=D+GG=H+I因此物料守恒2.2热量衡算物质ABCDGHIEnthal
3、pyMMkcal/hr125.8445950.89252275.4381092.7740238491.03088539.1493396.994725由图表可知:A=B+CF+B=D+GG=H+I因此热量守恒三.吸收塔和解吸塔的结构设计3.1确定吸收塔塔径及相关参数3.1.1求取泛点气速和操作气速已知量:入塔气:V1=213900Nm3/h=192968kg/h,ρG1=22.45kg/m3,M1=20.208,30℃出塔气:V2=151700Nm3/h=74427kg/h,ρG2=11.99kg/m3,2=10.99,30℃出塔液:L1=4459560+1
4、17552+1476=4578590kg/h,ρL1=1187kg/m3,Pt1=2.80MPa入塔液:L2=4459560+1476=4461040kg/h,ρL2=1192kg/m3,30℃,Pt2=2.80MPa黏度:由公式logμ=-0.822+185.5/(T-153.1)mPa.s得:μL1=2.368mPa·s=8.525kg/(m·h)μL2=2.596mPa·s=9.3445kg/(m·h)选择d=50mm塑料鲍尔环(米字筋),其填料因子φ=120m-1,ε=0.90,比表面积at=106.4m2/m3,Bain-Hougen关联式常数A
5、=0.0942,K=1.75。泛点气速uF可由Eckert通用关联图或Bain-Hougen关联式求取,现按Bain-Hougen关联式计算泛点率关联式求解uF。混合气体的密度:=A-K得uF=0.279m/s取Vs=213900()()=8588.5m3/h=2.386m3/sD==3.8m。将入塔流量Vs=2.386m3/s分为两股,分别进入两个塔内,则每个塔的入塔流量为Vs=0.795m3/s。此时每个塔的塔径1.715m,圆整后取塔径为1.8m.u====0.31m/s(鲍尔环的径比要求)。取最小润湿速率为:所以L喷,min=(MWR)=0.05×
6、106.4=8.512m3/(m2/h)L喷=2289295kg/h=277.5>8.512m3/(m2/h)经以上校核可知,填料塔直径选用D=1.8m合理。3.2填料层高度的计算选用填料层高度的计算公式H=采用近似简化的计算方法,即H=≈由于其他气体的溶解度很小,故将其他气体看做是惰性气体并视为恒定不变,那么,惰性气体的摩尔流率G′G′==0.2662kmol/(m2·s)又溶剂的蒸汽压很低,忽略溶剂的蒸发与夹带损失,并视作为恒定不变,那么有L′=2229780/(102.09×3600×6.92)=0.8768kmol/(m2·s)y2=0.005,x
7、2=0.000764吸收塔物量衡算的操作线方程为G′()=L′()将上述已知数据带入操作线方程,整理得x=吸收塔内相平衡方程将相平衡关系中的气相分压p和液相中的浓度X转化为气也两相均以摩尔分率表示的对应关系,即:y=f(x),其转化过程如下:lgXco2=lg0.1402+-4.112x=y=PCO2/Pt因塔内的压力分布和温度分布未知,现假定总压降与气相浓度差成正比,将气相浓度变化范围十等份成10个小区间,可求得各分点处的压强。温度分布可利用各区间的热量衡算求出。忽略气体因温升引起的焓变、溶剂挥发带走的热量及塔的热损失,则气体溶解所释放的热量完全被吸收液
8、所吸收,对第n个小区间作热量衡算有:LCPL=(tn-tn-1)=
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