合成氨脱碳工段工艺设计

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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

2、或过热蒸汽（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A

3、BCDGHIEnthalpyMMkcal/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=10.99，3

4、0℃出塔液：L1=4459560+117552+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.

5、4m2/m3，Bain-Hougen关联式常数A=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）

6、。取最小润湿速率为：所以L喷，min=（MWR）=0.05×106.4=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/（102.09×36

7、00×6.92）=0.8768kmol/（m2·s）y2=0.005，x2=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

8、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所吸收，对第n个小区间作热量衡算有：LCPL=(tn-tn-1)=