合成氨脱碳工艺毕业论文
求得温度与假设相近，可以接受 3.5 最终衡算结果
输入项
入塔气及其组成（35℃）
V1=40000Nm3/h=40000/22.4×18.809=33587.5kg/h Qv1=1963750 KJ/h M1=18.809 CO2 11372.00 28.23 CO 480.00 1.20 H2 20952.00 52.38 N2 6792.00 16.89 CH4 404.00 1.01 Nm3/h 40000 100% 入塔液及其组成（35℃） L2=1154989+573.3=1155562.3kg/h QL2=57674114kg/h CO2 291.91 CO — H2 — N2 — CH4 — Nm3/h 291.91 CO2的溶解热
VCO2=9602Nm3/h=16894.3kg/h QS=5627136KJ/h
Gi=V1+L2=1189150kg/h Qi= Qv1+QL2+QS=65265000KJ/h 输出项
出塔气及其组成（～35℃） V2=28717.2Nm3/h=11768.9kg/h Qv2=1310441KJ/h
M2=9.18
CO2 368.895 1.28 CO 459.55 1.60 H2 20833.557 72.54 N2 6677.422 23.25 CH4 383.372 1.33 Nm3/h 28722 100% 出塔液及溶解气组成（37℃） L1=1176905.5kg/h
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QL1=63944218KJ/h
MS=43.117
CO2 10744.5 96.90
CO 28.8 0.26 H2 155.2 1.40 N2 139.7 1.26 CH4 18.8 0.17 Nm3/h 11088.194 100% 出塔液夹带气组成（37℃） V夹=194.606Nm3/h=163.4kg/h QV夹=10340.1KJ/h
M夹=18.81
CO2 55.32 28.23 CO 57.66 1.20 H2 11.93 52.38 N2 33.04 16.98 CH4 1.97 1.01 Nm3/h 194.6 100% G0=V2+L1=1188674.4 kg/h Q0=QV2+QL1+QV夹=65265000 KJ/h 3.6 总结
（1）通过对脱碳填料塔的物热衡算知，碳酸丙烯酯脱碳为高浓度、多组分、非等温的物理吸收过程，PC除了要吸收CO2外，对其他气体都有不同程度的溶解吸收作用，因CO、H2、N2、CH4等气体在PC中的溶解度比CO2小得多（其总量不超过5%）故可以将多组分吸收的问题简化为单组分吸收的计算，所致误差工程上可以接受
（2）CO2在PC中的溶解热不能被忽略，因此，在吸收塔内存在一个温度分布，在塔的各个截面上，其相平衡常数各不相同，塔内的温度分布可通过物热衡算算出。
（3）在衡算过程中，虽然有些简化假设，但衡算结果与生产实际基本相符，所以可作为吸收塔设计的计算依据。
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四 主设备计算
工业上使用填料塔较普遍，本工艺计算方法按填料塔计算 经比较，选DG50mm聚丙烯阶梯环（米字筋）， 查文献[5]，得：A=0.204，干填料因子已知条件；进塔变换气量40000Nm3/h
碳酸丙烯酯循环量973.03m3/h 脱碳塔操作压力1.6MPa
a?3=143.3m-1, 比表面积at=114.2m2/m3
4.1 物性数据
混合气体的重度：
T0P(?MiYi)i?1n?G?式中
22.4TZn
?G—混合气体的密度，kg/m3 T0—标准状态下温度，273.15K T—混合气体温度，K P—混合气体压力，atm Zn—压缩系数，Zn =1 Mi—混合气体中i气体分子量 Yi—i气体在混合气体中的mol%
?MY=18.809kg/kmol
iii?1n 18
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?G?混合气体的粘度：
273.15?16?18.809=11.9148kg/m3
22.4?308?1 ?G??y?ii?1nii?1nli(Mi)0.5
0.5i?y(M)?li??ogi(?Li—i气体粘度，cp
T)m 273.15?ogi—i气体在0℃，常压时的粘度，cp m—关联式指数
0℃时常压气体的粘度?ogi如下表：
气体 CO2 1.34×10-2 CO 1.66×10-2 H2 0.84×10-2 N2 1.66×10-2 CH4 1.20 ?ogi(mpa﹒s) 关联式指数m如下表： 气体 m值 CO2 0.935 CO 0.758 H2 0.771 N2 0.756 CH4 0.763 计算得：?co2=1.50×10-2mpa﹒s ?co=1.82×10-2mpa﹒s
?H2=0.92×10-2mpa﹒s ?N2=1.82×10-2mpa﹒s
?CH=1.32×10-2mpa﹒s
4?y?ii?1nli(Mi)0.5=5.32×10-2
得：yco2?CO2(MCO2)0.5=2.83×10-2
yco?CO(MCO)0.5=0.12×10-2
yH2?H2(MH2)0.5=0.68×10-2 yN2?N2(MN2)0.5=1.64×10-2
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yCH4?CH4(MCH4)0.5=0.05×10-2
?y(M)iii?1n0.5=3.63 =1.89
yCO(MCO)0.5得：
yCO2(MCO2)0.5=0.06
yH2(MH2)0.5=0.74
yN2(MN2)0.5=0.90 yCH4(MCH4)0.5=0.04
5.32?10?2所以 ?G==1.47×10-2 mpa﹒s
3.63二氧化碳的扩散系数：
先由双元扩散系数关联式求出CO2气体在i气体中的扩散系数，然后再求 CO2在混合气体中的扩散系数 由公式：
0.001T1.75 DCO2?1112(?)MCO2Mi?(?V)i]132P[(?V)3CO21
式中：(?V)CO2、(?V)i—CO2气体、i气体的分子扩散体积，见下表
气体 分子扩散体积?V CO2 26.9 CO 18.9 H2 7.07 N2 17.9 CH4 16.1 由表得： DCO2?CO=0.047 DCO2?H2=0.264
DCO2?N2=0.0489 DCO2?CH4=0.063
二氧化碳在气体中的扩散系数：
1?yCO21?0.2843? DG?n=1.83cm2/s=0.183×10-3m2/s yi0.392?i?1DCO2?i计算得：
yCODCO?CO=0.055
yH2DCO?H2=0.053
yN4DCO?N4=0.257
yCH4DCO?CH4=0.027
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