合成氨脱碳工段艺设计.docVIP

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 H2 N2 CO CO2 CH4 O2 Σ V%（干） 38.0 22.0 30.0 8.3 1.5 0.2 100.0 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（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Aspen plus运行可知： 2.1物料衡算MoleFlow kmol/hr 2853.62 1763.50665 1090.11335 1205.37441 3000 3558.13224 879.083677 MassFlow kg/hr 54965.8191 35326.1545 19639.6646 12393.4957 354397.8 377330.459 61219.2335 由图表可知：A=B+C F+B=D+G G=H+I 因此物料守恒 2.2热量衡算Enthalpy MMkcal/hr 125.84459 50.892522 75.438109 2.7740238 491.03088 539.14933 96.994725 由图表可知：A=B+C F+B=D+G G=H+I 因此热量守恒 三．吸收塔和解吸塔的结构设计.1确定吸收塔塔径及相关参数 .1.1求取泛点气速和操作气速 已知量：入塔气： V1=213900 Nm3/h=192968kg/h，ρG1=22.45kg/m3 ， M1=20.208，30℃ 出塔气： V2=151700 Nm3/h=74427 kg/h， ρG2=11.99 kg/m3，2=10.99，30℃ 出塔液： L1=4459560+117552+1476=4578590kg/h，ρL1=1187kg/m3 ， Pt1=2.80MPa 入塔液： L2=4459560+1476=4461040kg/h，ρL2=1192 kg/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=2.596 mPa·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=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（）（）=8588.5 m3/h=2.386 m3/s D==3.8m。 将入塔流量Vs=2.386 m3/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，圆整后取塔径为 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）=0.05×106.4=8.512 m3/（m2/h） L喷 =2289295kg/h=277.5＞8.512 m3/（m2/h） 经以上校核可知，填料塔直径选用D=m合理。.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） 2=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