化工原理课程设计--合成氨碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计.doc.doc

化工原理课程设计 题目名称： 100000t/a合成氨碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计 学生姓名： 院 (系)： 化学与环境工程学院 专业班级： 化工10901班 指导教师： 时 间： 2012.02.13 至 2012.02.26 100000t/a合成氨碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料塔设计 目 录 碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料吸收塔课程设计任务书 3 一、设计任务 3 二、操作条件 3 三、设计内容 3 四、基础数据 3 设计依据 5 一、计算前的准备 6 1.CO2在PC中的溶解度关系 6 2.PC密度与温度的关系 7 3.PC蒸汽压的影响 8 4.PC的粘度 8 5.工艺流程确定 8 二、物料衡算 8 1.各组分在PC中的溶解量 8 2.溶剂夹带量Nm3/m3PC 9 3.溶液带出的气量Nm3/m3PC 9 4.出脱碳塔净化气量 10 5.计算PC循环量 10 6.验算吸收液中CO2残量为0.15 Nm3/m3PC时净化气中CO2的含量 10 7.出塔气体的组成 11 三、热量衡算 12 1.混合气体的定压比热容 12 2.液体的比热容 13 3.CO2的溶解热 13 4.出塔溶液的温度 14 5.最终的衡算结果汇总 15 四、设备的工艺与结构尺寸的设计计算 16 1确定塔径及相关参数 16 2求取塔径 17 3核算操作气速 17 4 核算径比 17 5校核喷淋密度 17 五、填料层高度的计算 17 六、填料层的压降 26 七：附属设备及主要附件的选型 26 1.塔壁厚 26 2．液体分布器 26 3．除沫器 26 4．液体再分布器 27 5．填料支撑板 27 6．塔的顶部空间高度 27 八 设计概要表 27 九 对本设计评价 28 十 参考文献 29 十一 附图 29 碳酸丙烯酯（PC）脱碳填料吸收塔课程设计任务书 一、设计任务 某厂以天然气为原料生产合成氨，选择碳酸丙烯酯(PC)为吸收剂脱除变换气中的CO2，脱碳气供合成氨下一工段使用。试设计一座碳酸丙烯酯(PC)脱碳填料塔，要求与年产合成氨100kt/a配套使用。 二、操作条件 1．每吨氨耗变换气取4280STPm3变换气/t氨(可简记为Nm3变换气/ t氨)； 2．变换气组成为：CO2 28%；CO 2.5%；H2 49.5%；N2 16.5%；CH4 3.5%。(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2.8MPa； 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） (1)分子式：CH3CHOCO2CH2 (3)物理性质 正常沸点，（℃） 蒸汽压×133.32－1 Pa 粘度，mPa·s 分子量 204 30℃ 38℃ 20℃ 25℃ 40℃ 50℃ 102.09 0.1 0.24 2.76 2.58 1.916 1.62 (4)密度与温度的关系 温度，（℃） 0 15 25 40 55 100 （kg/m3） 1224 1209 1198 1184 1169 1122 (5)比热容值与比热容计算式 t，K 302.7 313.7 322.6 332.1 Cp，cal/mol 163.11 164.80 170.07 175.16 (6)表面张力 t，K 283.2 293.2 303.2 313.2 323.2 333.2 σ，dyn/cm 43.31 41.55 40.28 38.97 37.89 36.80 (7)凝固点 纯度，% 76 84 90 100 t凝，℃ －64 －61 －58 －54.4 2．CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的亨利系数 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 3．CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度数据(一) 0℃ 15℃ 25℃ 40℃ p，atm 溶解度 p，atm 溶解度 p，atm 溶解度 p，atm 溶解度 4.30 23.6 2.75 10.4 2.82 8.5 2.20 5.0 6.05 34.9 5.95 22.3 3.05 9.2 2.97 6.8