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碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计 学 校 上海工程技术大学 专 业 姓 名 学 号 上海工程技术大学 化工原理课程设计任务书 课程设计题目——碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔的工艺设计 一、设计题目 设计一座碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔，要求年产合成氨48500t/a。 二、操作条件 1.每吨氨耗变换气取4300Nm3变换气/ t氨； 2.变换气组成为：CO2：28.0；CO：2.5；H2：47.2；N2：22.3。（均为体积%，下同。其它组分被忽略）； 3.要求出塔净化气中CO2的浓度不超过0.5%； 4.PC吸收剂的入塔浓度根据操作情况自选； 5.气液两相的入塔温度均选定为30℃； 6.操作压强为1.6MPa； 7.年工作日330天，每天24小时连续运行。 三、设计内容 1.设计方案的确定及工艺流程的说明； 2.填料吸收塔的工艺计算； 3.塔和塔板主要工艺结构的设计计算； 4.填料吸收塔附属结构的选型与设计； 5.塔的工艺计算结果汇总一览表； 6.吸收塔的工艺流程图； 7.填料吸收塔与液体再分布器的工艺条件图； 8.对本设计的评述或对有关问题的分析与讨论。 四、基础数据 1.碳酸丙烯酯（PC）的物理性质 正常沸点，（℃） 蒸汽压×133.32-1Pa 粘度，mPa·s 分子量 204 30℃ 38℃ 20℃ 50℃ 102.09 0.1 0.24 2.76 1.62 温度，（℃） 0 15 25 40 55 ρ（kg/m3） 1224 1207 1198 1184 1169 2.比热计算式 3.CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度 温度t，（℃） 25 26.7 37.8 40 50 亨利系数E×101.3-1kPa 81.13 81.7 101.7 103.5 120.8 4.CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解热 可近似按下式计算（以表示） 5.其他物性数据可查化工原理附录。 目 录 一、设计依据： 1 二、基础数据 2 1.CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度 2 2.PC密度与温度的关系 3 3.PC蒸汽压的影响 4 4.PC的粘度 4 5.工艺流程确定 4 三、物料衡算 5 1.各组分在PC中的溶解量 5 2.雾沫夹带量Nm3/m3PC 5 3.溶液带出的气量Nm3/m3PC 5 4.出脱碳塔进化气量： 6 5.计算PC循环量： 6 6.验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 6 7.出塔气体的组成： 7 8.计算数据总表 8 四、热量恒算 9 1.混合气体的定压比热容 9 2.液体的比热容 9 3.CO2的溶解热 10 4.出塔溶液的温度 10 5.最终的衡算结果汇总 11 五、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 12 1．求取塔径 13 2.核算操作气速 13 3. 核算径比 13 4.校核喷淋密度 13 六、填料层高度的计算 14 七、填料层的压降 18 八、附属设备及主要附件的选型 18 九、设计概要表 19 十、设计评价及总结 20 参考文献 20 一、设计依据： 无论是以固体原料或以烃类原料制氨，经CO变换后得粗原料气中均含有一定数量的CO2；某些用于制取合成氨原料气的含烃气体（如天然气焦炉气等）本身就含有较多的CO2为了将原料气加工成纯净的H2和N2，必须将这些CO2从粗原料气中除去。此外，CO2还是生产尿素,纯碱,碳铵等产品的原料,而且还可以将其加工成干冰用于其他部门。因此，从粗原料气中分离并回CO2收尤为重要。 工业上把脱除的过程称为“脱碳”。目前工业脱碳的方法很多，其中碳酸丙烯酯（PC）脱碳在中小合成氨厂被广泛采用，现针对碳丙脱碳塔进行物热衡算，为碳丙脱碳塔的工艺结构设计作准备。 吸收是利用各组分溶解度的不同而分离气体混合物的操作。混合气体与适当的液体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体中而形成溶液，于是原组分的一分离。对与此题中的易溶气体是CO2 。 二、基础数据 依题意：年工作日以330天，每天以24小时连续运行计，有： 合成氨：48500t/a= 146.970t/d=6.124t/h 变换气： 4300m3（标）变换气/t氨（简记为Nm3/t） V = 6.124×4300=26333.2 Nm3/h 变换气组成及分压如下表所示： CO2 CO H2 N2 合计 28.0 2.5 47.2 22.3 100 组分分压，MPa 0.448 0.040 0.755 0.357 1.600 组分分压，