化學(xué)系畢業(yè)論文

1、邯鄲學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)題題 目目 年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸合成氨脫碳工段工藝設(shè)計(jì)學(xué)學(xué) 生生 馮文慧指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師 梁亞男 講師年年 級(jí)級(jí) 2011 級(jí)專(zhuān)專(zhuān) 業(yè)業(yè) 應(yīng)用化學(xué)系系 部部 化學(xué)系邯鄲學(xué)院化學(xué)系2013 年 6 月鄭重聲明鄭重聲明本人的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在指導(dǎo)教師梁亞男的指導(dǎo)下獨(dú)立撰寫(xiě)并完成的。畢業(yè)論文沒(méi)有剽竊、抄襲、造假等違反學(xué)術(shù)道德、學(xué)術(shù)規(guī)范和侵權(quán)行為，本人愿意承擔(dān)由此產(chǎn)生的各種后果，直至法律責(zé)任；并可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接受公眾查詢(xún)。特此鄭重聲明。 畢業(yè)設(shè)計(jì)作者： 年 月 日I摘摘要要 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)十二萬(wàn)噸合成氨脫碳工段工藝的設(shè)計(jì)。二氧化碳是氨合成催化劑的毒物，因此需要把這些雜質(zhì)除去，同時(shí)回收的二氧化碳也

2、可以用于其他化學(xué)物質(zhì)的合成，比如尿素，化肥等。本設(shè)計(jì)采用改良的碳酸丙烯酯和兩段吸收兩段再生的工藝來(lái)脫除合成氣中的二氧化碳，并對(duì)吸收液進(jìn)行再生。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括生產(chǎn)工藝的確定和比較、物料衡算和能量衡算、主要設(shè)備的設(shè)計(jì)與選型。主要設(shè)備為二氧化碳吸收塔：上塔徑為 3.1m，填料層高 18m，下塔徑為 3.6m，填料層高度為 12 米，全塔填料層總高為 30m。通過(guò)吸收塔將原料氣中的二氧化碳含量降低到 1%以下，以滿(mǎn)足后續(xù)工藝需求。并使用 CAD 軟件繪制帶有工藝控制點(diǎn)的流程圖和二氧化碳吸收塔設(shè)備結(jié)構(gòu)圖。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞 合成氨 脫碳 碳酸丙烯酯 工藝設(shè)計(jì) 吸收塔IIThe Design of 120kt

3、/a Synthetic Ammonia Purification Section Process Feng Wen-Hui Driected by Lecturer LiangYa-nan Abstract The design is an annual output of 100,000 tons of synthetic ammonia decarburization section in the design process. The carbon dioxide is harmful to ammonia synthesis catalyst, so it need removal

4、of carbon dioxide in the feed gas, and it can be used for the production of other chemicals for example urea. It uses the developed way of hot solution of aqueous potassium carbonate and the process of two absorbtion and two recovery to remove the carbon dioxide of syngas, and to recover the carbon

5、dioxide from the solution. The content of the design mainly includes the choice of the making technology, mass and energy balance, the design of the equipments and tubes. The main equipment of this design is carbon dioxide absorption tower. The diameter of the upper part of the tower is 3100mm, heig

6、ht of the packing layer is 18m, diameter of the lower part of the tower is 3600mm and the height of the packing layer is 12m. In this way, to make the levels of carbon dioxide in feed gas be reduced to less than 1%, to meet the demand. The process flow chart with control points and synthesis tower a

7、ssembly were drawn with CAD.Keywords Synthetic ammonia Decarburization process The hot solution of aqueous Technological design目 錄摘摘要要.I1 前言前言.12合成氨的概述合成氨的概述.12.1 氨的發(fā)現(xiàn)與制取.12.2 氨的性質(zhì)與用途.12.3 合成氨工業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀.22.4 合成氨典型流程.22.5 脫碳在合成氨中的作用和地位.43脫碳方法及工藝的選擇脫碳方法及工藝的選擇.43.1 脫碳方法的選擇.43.2 脫碳工藝的選擇.63.3 脫碳工段主要設(shè)備的選擇.64

8、 工藝計(jì)算工藝計(jì)算.74.1 工藝條件.74.2 工藝過(guò)程.75主要設(shè)備的計(jì)算與選型主要設(shè)備的計(jì)算與選型.85.1 二氧化碳吸收塔.85.2 二氧化碳再生塔.116車(chē)間布局車(chē)間布局.116.1 車(chē)間設(shè)計(jì)任務(wù).116.2 廠(chǎng)房的整體布局設(shè)計(jì).126.3 車(chē)間內(nèi)輔助室與生活區(qū)布局.127脫碳三廢的處理初步設(shè)計(jì)脫碳三廢的處理初步設(shè)計(jì).138 初步經(jīng)濟(jì)核算初步經(jīng)濟(jì)核算.149 結(jié)論結(jié)論.1610附錄附錄.16參考參考 文獻(xiàn)文獻(xiàn).17致致 謝謝.181年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸合成氨脫碳工段工藝設(shè)計(jì)1 前言目前世界上做為重要化工產(chǎn)品的氨，其在每個(gè)國(guó)家的國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位。隨著世界人口的不斷增加和經(jīng)濟(jì)不斷

9、發(fā)展，各行各業(yè)的化工制品都在不同程度的應(yīng)用了氨的生產(chǎn)。在各個(gè)國(guó)家，重要的支柱產(chǎn)業(yè)基本上都是氨的合成工業(yè)1。氨在工業(yè)上具有十分好的前景，大部分用開(kāi)制作化肥和鹽類(lèi)用品。例如將氨氧化后可以制得硝酸和硝酸鹽。那么氨在化纖和塑料工業(yè)中的作用更是重要，例如以氨、硝酸以及硝酸鹽和尿素等作為氮源，生產(chǎn)化肥產(chǎn)品。氨的其它工業(yè)用途也十分廣泛，例如，用作制冰、液化等系統(tǒng)的制冷濟(jì)。所以我認(rèn)為合成氨在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有十分重要的地位，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有不可替代的作用1。由于合成氨是一個(gè)非常復(fù)雜的化學(xué)過(guò)程，反應(yīng)極其難于進(jìn)行，所以對(duì)于對(duì)于合成氨的過(guò)程中，要求極高，合成氣含有較多的二氧化碳一氧化碳和二氧化硫等，因?yàn)樵诤铣缮a(chǎn)中所用

10、的催化劑非常敏感，所以如果二氧化碳有殘留或二氧化碳太多，就會(huì)在合成氨生產(chǎn)時(shí)會(huì)使合成氨中所用的催化劑如鐵態(tài)酶這種物質(zhì)中毒，如果催化劑中毒會(huì)使反應(yīng)難以進(jìn)行。此外，因?yàn)槎趸际侵圃炷蛩?、純堿、碳酸氫銨化肥纖維等的重要原料，所以合成氨中二氧化碳的脫除和回收利用是脫碳過(guò)程的雙重任務(wù)。根據(jù)各國(guó)現(xiàn)今合成氨技術(shù)發(fā)展的情況分析，其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)圍繞“降低能耗、提高效益，改善環(huán)境”的基本目標(biāo)，進(jìn)一步集中在“大中型化、低耗能、高產(chǎn)量、無(wú)污染、運(yùn)行短”等方面進(jìn)行技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)2。2合成氨的概述2.1 氨合成的氨合成的基本原理基本原理合成氨的最初原料氣是氮和氫，經(jīng)過(guò)造氣，除塵，變換，凈化（脫硫脫碳） ，精制，合成，

11、最終生產(chǎn)出合格的氨氣。2.2 氨的氨的性質(zhì)與用途性質(zhì)與用途2.2.1 氨的用途氨在各行各業(yè)都有非常大的用途，例如：生產(chǎn)化肥、合成塑料、制作纖維等等。所以氨的產(chǎn)量是衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)發(fā)展的標(biāo)準(zhǔn)，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。農(nóng)業(yè)產(chǎn)量的提高依賴(lài)于化肥的產(chǎn)量，然而，化肥中最重要的是氮肥，氮肥的主要作用是：提高農(nóng)作物的抗旱、抗倒，提高農(nóng)作物的生產(chǎn)速度。所以氮肥至關(guān)重要，而氨的產(chǎn)量高低是氮肥產(chǎn)量的關(guān)鍵。另外，氨還可以用在制藥行業(yè)、純堿行業(yè)、含氮無(wú)機(jī)鹽等各行業(yè)。最后，氨氧化物還可以制作硝酸，硝酸是國(guó)防的關(guān)鍵，它與提高國(guó)防尖端技術(shù)密不可分。2.3 合成氨工業(yè)的發(fā)展合成氨工業(yè)的發(fā)展情況情況 第一個(gè)提出合成氨工業(yè)的人

12、是德國(guó)人，他所用的方法是不通過(guò)別的過(guò)程，原始?xì)怏w氫氣和氮?dú)庠诖呋瘎┘訅焊邷氐淖饔孟轮苯雍铣砂保@個(gè)方法歷經(jīng)了一百多年。由于加壓和高溫不僅使經(jīng)濟(jì)效益低，更會(huì)使催化劑中毒，所以此方法有待提高。但是加壓和高溫都有助于反應(yīng)的進(jìn)行，所以此后2的一段時(shí)間科學(xué)家都在研究取一個(gè)最適當(dāng)?shù)臏囟群蛪簭?qiáng)，在此溫度下，催化劑反映效果最好，并且不會(huì)中毒，更重要的是減少能源的消耗，經(jīng)過(guò)近一世紀(jì)的發(fā)展，合成氨技術(shù)越來(lái)越趨向于完整。從開(kāi)始的產(chǎn)量低到后來(lái)的產(chǎn)量越來(lái)越高，是好幾代人的辛苦和努力得來(lái)的，他們不斷探究，不斷實(shí)驗(yàn)，隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，氨的生產(chǎn)技術(shù)有了很大的創(chuàng)新、改革和跨步。從一個(gè)高耗能、高污染、低效益的大型企業(yè)轉(zhuǎn)化成

13、了一個(gè)低耗能、高效益的低碳環(huán)保型產(chǎn)業(yè)。那么中國(guó)的氨生產(chǎn)發(fā)展史更是值得借鑒的。中國(guó)是一個(gè)有著 960 萬(wàn)平方公里的大國(guó)，人口占世界的五分之一（約有 13 億） ，那么這么多人口需要的糧食數(shù)量是非常龐大的。怎么來(lái)滿(mǎn)足人們的需求呢？要求的就是發(fā)展農(nóng)業(yè)，而發(fā)展農(nóng)業(yè)的關(guān)鍵是化肥的生產(chǎn)產(chǎn)量。所以中國(guó)為了找出更符合國(guó)情的可持續(xù)發(fā)展之路，那么必須發(fā)展合成氨工業(yè)來(lái)發(fā)展農(nóng)業(yè)問(wèn)題3。解放初期，中國(guó)的國(guó)情是工業(yè)落后，所以氨工業(yè)的生產(chǎn)基本情況是浪費(fèi)大、產(chǎn)量低，例如：邯鄲的一個(gè)合成氨化工廠(chǎng)（龍港化工）造氣時(shí)所用的煤要求的是標(biāo)準(zhǔn)十公分方塊，當(dāng)時(shí)有一個(gè)篩子，低于和高于十公分的都被篩掉，這樣就會(huì)造成很大的能源浪費(fèi)。60 年代，

14、為了減少能源浪費(fèi)，改成 5 公分的標(biāo)準(zhǔn)煤，后來(lái)又經(jīng)幾十年發(fā)現(xiàn)，5 公分的效果比 10 公分的反映效果更好，效益有所提高。當(dāng)時(shí)廠(chǎng)子為了生存和發(fā)展大膽創(chuàng)新，把 5 公分轉(zhuǎn)變成了 2 公分，到最后的 0.5 公分。此時(shí)，一個(gè)年產(chǎn) 8 萬(wàn)噸的合成氨化肥廠(chǎng)在國(guó)家低碳環(huán)保的大趨勢(shì)下生存下來(lái)。這個(gè)化工廠(chǎng)的發(fā)展史基本就是中國(guó)的合成氨發(fā)展史，從高消耗到高產(chǎn)出，中國(guó)的化工業(yè)發(fā)生了翻天覆地的大變化，這與科學(xué)家的探究與創(chuàng)新和國(guó)家的發(fā)展密不可分。通過(guò)這個(gè)發(fā)展史告訴了我們一個(gè)道理：創(chuàng)新是中國(guó)更好發(fā)展的必經(jīng)之路4?；仕芰虾屠w維是化工生產(chǎn)的重要產(chǎn)業(yè)，氨主要作為氮肥的生產(chǎn)原料。雖然現(xiàn)在化工產(chǎn)業(yè)越來(lái)越多，但是隨著人民的需求，市

15、場(chǎng)也越來(lái)越寬廣。中國(guó)是一個(gè)蘊(yùn)含大量的煤、石油等原材料的基地，這樣就造就了中國(guó)會(huì)更好的發(fā)展氨生產(chǎn)工業(yè)5。雖然看似中國(guó)化工產(chǎn)業(yè)已躍居世界前列，但是在我國(guó)，合成氨工業(yè)的生產(chǎn)生產(chǎn)規(guī)模仍然很小，并且整個(gè)工業(yè)中產(chǎn)品單一，不能充分利用副產(chǎn)物，而且能耗大，浪費(fèi)高，污染嚴(yán)重。滿(mǎn)足不了市場(chǎng)的需求，根據(jù)市場(chǎng)供求關(guān)系，必然要優(yōu)化合成氨的生產(chǎn)技術(shù)，我國(guó)正向此方向發(fā)展，逐步建成了大中型的氮肥生產(chǎn)產(chǎn)業(yè)，而且產(chǎn)品越來(lái)越多，為此我們不斷引入外國(guó)的先進(jìn)技術(shù)，除此之外，我國(guó)的科學(xué)人員正艱苦尋找更適合中國(guó)國(guó)情的產(chǎn)業(yè)鏈。近年，我國(guó)氨合成產(chǎn)量已躍居世界第一位，工藝流程以及技術(shù)設(shè)備都已經(jīng)相當(dāng)成熟，形成了一個(gè)既有大型氨生產(chǎn)廠(chǎng)又有小中型生產(chǎn)廠(chǎng)

16、的合理格局。因此，開(kāi)發(fā)新技術(shù)從而推動(dòng)合成氨工業(yè)發(fā)展，是各個(gè)國(guó)家努力的方向6。2.4 合成氨合成氨工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)目前中國(guó)的基本國(guó)策，我國(guó)依然是一個(gè)農(nóng)業(yè)大國(guó)，其技術(shù)發(fā)展將會(huì)繼續(xù)以降低能耗、提高產(chǎn)量、減少污染、降低成本為目標(biāo)，以低碳環(huán)保、大型化、自動(dòng)化、集成化與形成經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)規(guī)模的生產(chǎn)中心主要的發(fā)展趨勢(shì)。那么如何才能做到這一點(diǎn)呢？關(guān)鍵是在工序和設(shè)備上，例如：脫碳脫硫工段。究竟如何改進(jìn)脫碳脫硫工段，國(guó)內(nèi)外都在力求做到更好。主要的方式是：改變吸收劑，改變吸收塔的構(gòu)型，改變整個(gè)工段的能源轉(zhuǎn)化，充分利用廢氣廢液來(lái)提高產(chǎn)業(yè)效率6。 2.5 合成氨的生產(chǎn)工藝流程合成氨的生產(chǎn)工藝流程工藝主要包含7

17、：造氣：利用煤將水蒸氣轉(zhuǎn)化成半水煤氣。脫碳：脫去原料氣中的一氧化碳、二氧化碳（由一氧化碳轉(zhuǎn)化而來(lái)）以及一些常見(jiàn)雜質(zhì)。脫硫：脫去原料氣中的二氧化硫等有毒氣體。3合成氨：合成氨指由氮和氫在高溫高壓和催化劑存在下直接合成的氨，經(jīng)反應(yīng)變?yōu)榘睔狻＜状迹河珊铣砂惫ざ纬鰜?lái)的氣體進(jìn)入甲醇合成車(chē)間，利用一氧化碳和催化劑轉(zhuǎn)變?yōu)榧状肌＜兹河珊铣杉状脊ざ纬鰜?lái)的氣體進(jìn)入甲醛合成車(chē)間，利用一氧化碳和催化劑轉(zhuǎn)變?yōu)榧兹Ｆ涞湫土鞒倘鐖D 2.18圖 2.1 合成氨典型流程在氨生產(chǎn)工段中，關(guān)鍵在脫碳單元，為什么脫氮單元是關(guān)鍵呢？因?yàn)椋谝?，脫碳可以?xún)艋铣蓺猓乐勾呋瘎┲卸?；第二，在脫碳工段可以回收二氧化碳，二氧化碳又可以用?/p>

18、尿素的生產(chǎn)；第三，脫去二氧化碳可以提高合成氨的產(chǎn)量。所以說(shuō)要想提高氨的產(chǎn)量必須脫去原料氣中的二氧化碳，以達(dá)到凈化氣體和回收二氧化碳的目的。3脫碳方法及工藝的選擇3.1 脫碳方法的選擇脫碳方法的選擇3.1.1 脫碳方法簡(jiǎn)介 現(xiàn)在工業(yè)所用的脫碳方法主要是用化學(xué)、物理技術(shù)來(lái)吸收二氧化碳，所以總結(jié)出我國(guó)乃至全世界的脫除二氧化碳的方法主要有三種：一是物理吸收法；二是化學(xué)吸收法；三是物理-化學(xué)吸收法。物理吸收法有加壓水洗法、低溫甲醇法、碳酸丙烯酯法、硅膠吸附等9?；瘜W(xué)吸收主要有熱鉀堿法，烷基醇胺法，其中苯菲爾法和活性 MDEA 法應(yīng)用最多。物理化學(xué)吸收法有苯菲爾法和活化 MDEA 法。3.1.2 脫碳方法

19、的比較化學(xué)吸收法即利用 CO2是酸性氣體的特點(diǎn)，采用含有化學(xué)活性物質(zhì)的溶液對(duì)合成氣進(jìn)行洗滌，CO2與之反應(yīng)生成介穩(wěn)化合物或者加合物，然后在減壓條件下通過(guò)加熱使生成物分解并釋放 CO2，解吸后的溶液循環(huán)使用10。物理吸收法是利用不同氣體在溶液中溶解度的差異來(lái)除去二氧化碳的。一般吸收采用高壓及低溫，解吸時(shí)采用減壓或升溫，減壓解吸所需再生能量相當(dāng)少。該法的關(guān)鍵是選擇優(yōu)良的吸收劑。所選的吸收劑必須對(duì) CO2的溶解度大、選擇性好、沸點(diǎn)高、無(wú)腐蝕、無(wú)毒性、性能穩(wěn)定。物理化學(xué)吸收法脫除 CO2工藝主要有環(huán)丁砜法和常溫甲醇法，物理化學(xué)吸收法常用于中等CO2分壓的原料氣處理。分析各種脫碳方法：弛放池變換脫碳合成

20、氨脫硫甲醛造氣甲醇4MDEA 法的主要原理是：利用一種物質(zhì)與二氧化碳反應(yīng)生成一種十分穩(wěn)定的鹽類(lèi)，并且這種鹽類(lèi)對(duì)設(shè)備沒(méi)有腐蝕性，一般的在國(guó)內(nèi)外應(yīng)用比較廣泛，原因是：吸收二氧化碳的效率高，而且所用的溶劑價(jià)格低廉，無(wú)毒，產(chǎn)生的副產(chǎn)物可以充分利用，另外，所需的熱量較低，可以降低大部分能耗開(kāi)支，產(chǎn)生的產(chǎn)物對(duì)大氣無(wú)污染，裝置比較簡(jiǎn)單，且易于維修和清理。一般所選用的設(shè)備材料是非常便宜的碳鋼材料，具有良好的節(jié)能效果。所以?xún)?yōu)先被國(guó)內(nèi)外廣泛使用，但是此工藝適用于大型合成氨廠(chǎng)，不適合年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸的合成氨脫碳技術(shù)的設(shè)計(jì)。變壓吸附氣體分離凈化技術(shù)，是利用壓強(qiáng)的改變使吸收塔中的二氧化硅吸收二氧化碳和放出二氧化碳，依據(jù)

21、的原理是：當(dāng)壓力升高時(shí)，吸附量增多；當(dāng)壓力降低時(shí)，吸附量減少。此法所用的是自動(dòng)化裝置，但此自動(dòng)化裝置依然有很大缺陷，例如：當(dāng)吸收管道中出現(xiàn)壓力過(guò)高或過(guò)低時(shí)，真空泵無(wú)法應(yīng)對(duì)，就會(huì)發(fā)生爆炸現(xiàn)象，對(duì)此提出的解決方案是：可以安裝一個(gè)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)，以便保證工作人員的安全。另外可以減少由于爆炸所引起的經(jīng)濟(jì)損失。此工藝的特點(diǎn)是：吸收效果顯著，主要的吸收劑是聚硅酸和二氧化硅，硅膠的比表面積大，孔徑分布趨向于細(xì)孔，有利于硅膠對(duì)二氧化碳的吸附；消耗低，無(wú)污染，效益較高，但是沒(méi)有查到相關(guān)的工藝計(jì)算方法，所以沒(méi)有辦法計(jì)算塔徑，塔高以及填料層高度等，故而本設(shè)計(jì)無(wú)法采用此方法。低溫甲醇洗工藝是利用溶解度的顯著差別，具有氣

22、體凈化度高、選擇性好、溶液吸收能力強(qiáng)，操作費(fèi)用低等特點(diǎn)，是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的氣體凈化工藝。低溫甲醇法具有一次性脫除CO2，溶液經(jīng)濟(jì)，能耗低，適用范圍廣泛等特點(diǎn)11。碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯為吸收劑的脫碳方法。其原理是利用在同樣壓力、溫度下，二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在碳酸丙烯酯中的溶解度比氫、氮?dú)庠谔妓岜ブ械娜芙舛却蟮枚鄟?lái)脫除二氧化碳和硫化氫而且二氧化碳在碳酸丙烯酯中溶解度是隨壓力升高和溫度的降低而增加的。碳酸丙烯酯法具有無(wú)毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)腐蝕、流程操作簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)12。該法 CO2的回收率很高，能耗很低，但投資費(fèi)稍高。適用于吸收壓力較高、CO2凈化度稍低的流程，國(guó)內(nèi)主要是小中型廠(chǎng)

23、使用。用碳丙液作為溶劑來(lái)脫除合成氨變換氣中 CO2工藝是一項(xiàng)比較適合我國(guó)國(guó)情的先進(jìn)技術(shù)，加上再生無(wú)需熱能，能耗較低等優(yōu)勢(shì)，在國(guó)外合成氨和制氫工業(yè)上已得到廣泛應(yīng)用13。3.1.3 脫碳方法的確定及詳細(xì)介紹碳酸丙烯酯法是合成氨工業(yè)上一種典型的化學(xué)吸收脫碳方法，目前國(guó)內(nèi)外都廣泛的采用此工藝裝置，比較起其他的吸收方法，該工藝能夠滿(mǎn)足脫碳凈化的要求，裝置和操作不太復(fù)雜，安裝成本也比較適合各種規(guī)模的生產(chǎn)。碳酸丙烯酯法是以碳酸丙烯酯為吸收劑的脫碳方法。它對(duì) CO2、H2S溶解度較大，具有溶解熱低、粘度小、蒸汽壓低、無(wú)毒性、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無(wú)腐蝕等特點(diǎn)。該法CO2的回收率較高，能源消耗較低14。 PC 是 20

24、 世紀(jì) 80 年代新興的一項(xiàng)技術(shù)，是由中國(guó)的化學(xué)研究院研發(fā)的，主要適用范圍是中小型合成氨廠(chǎng)，由于它裝置簡(jiǎn)單，價(jià)格低廉，易于操作，自動(dòng)化程度高，條件易于達(dá)到，據(jù)有關(guān)部門(mén)統(tǒng)計(jì)，國(guó)內(nèi)外多家中小型企業(yè)使用該裝置，總脫碳能力約 600 萬(wàn)噸每年，PC 技術(shù)經(jīng)過(guò)多年的創(chuàng)新與改進(jìn)，已經(jīng)越來(lái)越滿(mǎn)足市場(chǎng)的需求，為小中型企業(yè)帶來(lái)很大的經(jīng)濟(jì)效益，帶活了多家瀕臨倒閉的工廠(chǎng)，而且 PC 技術(shù)開(kāi)工裝置數(shù)為 MDEA、NHD 法總和的數(shù)倍15。碳丙脫碳純屬物理過(guò)程，因而所耗能最高的部位在輸送流體時(shí)所須的電能上。如果想降低成本，可以在輸送流體上尋找更完整的工藝，碳丙溶劑對(duì) CO2等酸性氣體的吸收能力較大，因此，代替碳酸鉀脫除

25、變換氣中 CO2不但滿(mǎn)足銅洗要求，而且回收 CO2的濃度和回收率也能滿(mǎn)足尿素、甲醇等生產(chǎn)的要求。53.2 脫碳工脫碳工藝藝的的選擇選擇 3.2.1 脫碳工藝流程的分類(lèi)及比較（1）原料氣流程脫碳車(chē)間的工藝要求：第一，溫度必須應(yīng)在裝置所需范圍內(nèi)，上下不能超過(guò) 15 攝氏度；第二，所需壓力為 1.8Mpa；第三，開(kāi)車(chē)和停車(chē)前都要考慮壓力的變化；第四，脫碳工段屬于高壓車(chē)間，必須安裝防火防爆墻，來(lái)保證工作環(huán)境的安全性；第五，要每隔一小時(shí)，測(cè)量二氧化碳進(jìn)出口的含量，來(lái)保證反應(yīng)濃度在規(guī)定范圍內(nèi)，若二氧化碳含量低于或高于規(guī)定范圍，應(yīng)及時(shí)調(diào)節(jié)吸收時(shí)間來(lái)確保二氧化碳濃度在規(guī)定范圍內(nèi)。1.8MPa 的變換氣首先進(jìn)入

26、塔底部與水在塔內(nèi)逆流接觸，洗去變換氣中的大部分油污并將氣體溫度降低，同時(shí)還可以降低水蒸汽含量。然后氣體出來(lái)進(jìn)入分離器，與塔頂噴淋下來(lái)的碳酸丙烯酯溶液逆流接觸，將二氧化碳脫至所需要求。凈化氣進(jìn)去洗滌塔底部，與自上而下的稀液（或脫鹽水）逆流接觸，目的是將碳酸丙烯酯液滴與蒸氣洗滌下來(lái)。（2）解吸氣體回收流程由吸收塔出來(lái)的二氧化碳經(jīng)過(guò)解吸塔與解吸塔中的溶液逆流接觸，目的是使接觸更充分，可以充分將二氧化碳解析出來(lái)，另外，根據(jù)溫度對(duì)解析的影響可知，溫度越低越有利于解吸的進(jìn)行，所以要對(duì)溶液進(jìn)行降溫處理。解析出來(lái)的二氧化碳，一部分用于合成化肥，另一部分用作日常消費(fèi)品，例如干冰等。此時(shí)，貧碳酸丙烯酯溶液從二氧化

27、碳吸收塔塔頂噴淋下來(lái)，由塔底排出的液體稱(chēng)為富液。富液進(jìn)入閃蒸槽，與從閃蒸槽出來(lái)的碳酸丙烯酯液一部分進(jìn)入過(guò)濾器，二者混合過(guò)后進(jìn)入常解-汽提塔的常解段，由泵加壓后經(jīng)碳酸丙烯酯溶液冷卻器降溫，進(jìn)入二氧化碳吸收塔，從而完成了碳酸丙烯酯溶液的整個(gè)解吸過(guò)程。流程圖如圖 3.115圖 3.1 兩段吸收兩段再生流程再生塔吸收塔變換氣凈化氣63.2.2 本設(shè)計(jì)工藝流程的確定通過(guò)以上的比較，本設(shè)計(jì)選“兩段吸收兩段再生”流程。下面簡(jiǎn)單介紹一下該流程及問(wèn)題9。 碳酸丙烯酯法脫除 CO2的工藝流程很多，基本都是分段吸收分段再生的。這種流程有哪些優(yōu)點(diǎn)呢？第一在吸收塔中吸收二氧化碳要有足夠的推動(dòng)力，由于該反應(yīng)裝置放熱所以可

28、以利用此熱量來(lái)保證所需推動(dòng)力。第二二氧化碳和 pc 溶液的反應(yīng)速率與溫度有關(guān)，工藝中溫度較高有利于反應(yīng)向正方向進(jìn)行，因此可以將氣體的大部分二氧化碳吸收和回收再利用。總的來(lái)說(shuō)：此裝置既加快了吸收二氧化碳的反應(yīng)速度，又降低了溶液表面的二氧化碳平衡分壓。對(duì)于能量的綜合利用也比較充分，所以目前他能流行。綜合分析 PC 法脫碳各廠(chǎng)的使用情況，最具代表性的問(wèn)題有：（1）溶劑損耗高。造成這一問(wèn)題原因有三個(gè)因素：a.PC 溶劑所需要的蒸汽壓較高，熱量較大；b.PC 溶劑氣相回收系統(tǒng)有待完善，操作管理水平低的影響。（2）凈化氣中 CO2含量容易過(guò)高，噸位耗電量高。此時(shí)通過(guò)每小時(shí)測(cè)量的二氧化碳含量知道的，那么就要

29、想盡辦法降低二氧化碳含量，多數(shù)是通過(guò)控制 PC 裝置來(lái)增加吸收時(shí)間。目前，碳丙脫碳技術(shù)已提高到一個(gè)新的階段，工業(yè)應(yīng)用的或即將應(yīng)用的最有吸引力的進(jìn)展都符合現(xiàn)在低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的要求。當(dāng)今世界基本大趨勢(shì)是需要更高的氨，所以對(duì)氨的技術(shù)要求和工藝要求越來(lái)越嚴(yán)格。所以我所做的課題是通過(guò)多脫碳工藝的研究，來(lái)盡量使丙烯酯法脫碳工藝所用成本更少，得到效益更高，更充分合理利用，力求做到污染更小更環(huán)保。3.2.3 本設(shè)計(jì)工藝流程簡(jiǎn)述首先本工藝設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸的合成氨的設(shè)計(jì)，所選用的是 10 分米的煤將水蒸氣變換成半水煤氣，然后中含二氧化碳 28%變換氣進(jìn)入吸收塔中，吸收塔的溫度 125壓力是 1.8MPa。我所

30、選用的是 pc 溶液吸收，吸收后進(jìn)入冷凝器，降低氣體出塔溫度，再是氣體進(jìn)入分離器，將氣體分離，回收二氧化碳，用于碳肥等物質(zhì)利用。最后是出塔凈化氣溫度約 80 CO2含量低于 1%。（1）流程圖如圖 3.216熱水塔來(lái)的變換氣圖 3.2 變換氣凈化流程（2）流程概述首先上一造氣與變換工段的原料氣從上一工段出來(lái)后進(jìn)入水洗塔中，水洗的作用是降低溫度，去除部分雜質(zhì)，從底端出來(lái)的氣體進(jìn)入吸收塔與從再生塔下來(lái)的溶液進(jìn)行熱交換升溫后進(jìn)入分離器，水洗塔再沸器分離器CO2吸收塔吸收塔冷凝器7目的是分離其中冷凝水，同時(shí)，1.8Mpa，溫度降至 125左右的變換氣進(jìn)入 CO2吸收塔下部，經(jīng)吸收塔吸收后是原料氣得到充

31、分凈化，得到凈化的氣體從頂塔出來(lái)，經(jīng)冷卻器和分離器，被循環(huán)水冷卻至 40以下并分類(lèi)出冷凝水，凈化氣中 CO2含量控制在不大于 1.0%，送往壓縮工段。再生氣流程：（1）流程圖如圖 3.3圖 3.3 再生氣流程（2）流程概述從吸收塔出來(lái)的富液，進(jìn)入再生塔再生，通過(guò)解析溶劑和溫度壓強(qiáng)的變化使 CO2從流體中解吸此過(guò)程需要溫度的改變，因?yàn)闇囟鹊蛪簭?qiáng)高有利于解析進(jìn)行。解吸出來(lái)的 CO2首先進(jìn)入再生塔經(jīng)過(guò)頂部除沫層后，經(jīng)過(guò)除沫層與三層罩板上噴淋而下的流體接觸，這一過(guò)程的目的是使 CO2更充分除凈。CO2出塔的溫度為 98，經(jīng)過(guò)再生氣冷卻系統(tǒng)后為 40左右，再經(jīng)過(guò) CO2分離器分離出冷凝液，送往其他車(chē)間，

32、例如加工碳肥或干冰的工段17。（2）冷凝水系統(tǒng)設(shè)計(jì)作用冷凝水裝備的設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)有非常大的影響，所以冷凝水裝置的合理利用不僅可以降低能耗，減少運(yùn)行的成本還可以環(huán)保減少熱能的損失合理利用能源。另外還可以減少氣蝕，起到保護(hù)管路的作用。（1）流程圖如圖 3.4圖 3.4 循環(huán)水冷卻水流程3.3 脫碳工段主要設(shè)備的選擇脫碳工段主要設(shè)備的選擇脫碳工段的主要設(shè)備是吸收塔，他的結(jié)構(gòu)可以分為板式塔、鼓泡吸收塔、攪拌鼓泡吸收和塔文氏管、噴霧塔，填料吸收塔以及降膜吸收塔兩種。本文用填料吸收塔。它由外殼、填料、填料支承板、液體分布器、氣體和液體進(jìn)出口接管等部件組成，塔外殼多采用金屬材料，常用的填料有不銹鋼金屬、鮑爾

33、環(huán)和陶瓷制的馬鞍形填料。由于 pc 溶液能對(duì)陶瓷的原料二氧化硅有侵蝕作用因而一定要選擇優(yōu)質(zhì)的陶瓷做填料?？紤]各方面因素和經(jīng)濟(jì)核算考慮采用金屬鮑爾環(huán)填料。4 工藝計(jì)算再生塔尿素車(chē)間冷凝水去回流再生氣水冷器CO2分離器循環(huán)水總管循環(huán)水總管凈化氣冷卻器循環(huán)水總管冷卻器84.1 工藝過(guò)程設(shè)計(jì)任務(wù)：合成 12 萬(wàn)噸氨（1）要求出塔凈化氣中 CO2的濃度不超過(guò) 1%；（2）各項(xiàng)進(jìn)入塔內(nèi)溫度為 170；（3）操作壓強(qiáng)為 1.8MPa；（4）變換氣的含量每噸為 4278Nm,基準(zhǔn)為 15.0t/h4.1.1 計(jì)算過(guò)程如下V1=4.278km3/h V3=18660Nm3/h=1.244km3/hV2= 4.2

34、78-1.244=3.304km3/hL0=0.2/22.4441134=445.5kg/h進(jìn)入塔中氣體的總質(zhì)量流量：307+35300=35607kg/h從塔中出來(lái)氣體的質(zhì)量流量計(jì)算后得：V2=30776.2522.410.99=15099kg/h經(jīng)過(guò)計(jì)算知道碳酸丙稀酯溶液對(duì)二氧化碳的吸附量為：25.656。4.2 工藝條件4.2.1 對(duì)工藝中變換器再沸器的設(shè)計(jì)首先通過(guò)參考文獻(xiàn)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的考慮我選取進(jìn)口變換氣的溫度為 170，選取操作過(guò)程中壓力為 1.8MPa，出口變換氣的溫度為 125，選取的壓力為 1.8MPa；選取的溫度和壓強(qiáng)符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)在化工手冊(cè)上查到 170飽和水蒸汽壓為 0.79

35、2MPa，125飽和水蒸汽壓為 0.232MPa5。通過(guò)計(jì)算知變換氣含量在 170 度為=0.437kg 變換氣含量在 125 度為=0.092kgdd4.2.2 對(duì)工藝中變換器分離器的設(shè)計(jì)首先通過(guò)參考文獻(xiàn)和實(shí)際經(jīng)驗(yàn)的考慮我選取進(jìn)口變換氣的溫度為 170，選取操作過(guò)程中壓力為 1.8MPa，出口變換氣的溫度為 125，選取的壓力為 1.8MPa，流量為 4.278km3/h。所選氣體的變換器為了符合產(chǎn)量要求達(dá)到含濕量 0.437kg。我所設(shè)計(jì)的出口變換氣中干氣流量為 4.278km3/h，設(shè)計(jì)的含濕量 0.092kg 蒸汽/m3選取的溫度和壓強(qiáng)符合各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)。同樣在化工手冊(cè)上查到 170飽和水蒸

36、汽壓為 0.792MPa，125飽和水蒸汽壓為 0.232MPa18。4.2.3 對(duì)二氧化碳吸收塔的設(shè)計(jì)（1）我所選取的設(shè)計(jì)條件為原料氣進(jìn)塔溫度為 125，同時(shí)出塔氣溫度為 80，從塔底出來(lái)的富液溫度為 120。（2）為了達(dá)到工藝上所要求的標(biāo)準(zhǔn)選取從塔中出來(lái)氣體量為 4.278km3/h，水蒸氣的量為0.4852km3/h5主要設(shè)備的計(jì)算與選型5.1 二氧化碳吸收塔二氧化碳吸收塔5.1.1 吸收塔在合成氨的設(shè)計(jì)中最主要的一部分就是吸收塔的選擇與設(shè)計(jì)，在我大四的實(shí)習(xí)過(guò)程中對(duì)龍港化9工做了多方面的了解學(xué)習(xí)和應(yīng)用，最主要的部分是計(jì)算。在長(zhǎng)達(dá)兩個(gè)月的學(xué)習(xí)中我對(duì)比了實(shí)際生產(chǎn)中的選用方法和計(jì)算方法，經(jīng)過(guò)咨

37、詢(xún)資深工程師趙健主任和指導(dǎo)老師，我選用的是用改良的碳丙酸稀酯溶液，現(xiàn)在我們開(kāi)始計(jì)算。首先選取理論狀態(tài)和操作狀態(tài)，壓力為 1.8MPa ，溫度為 125。通過(guò)計(jì)算知貧液流量為 297.75km3/h，半貧液為 887.25km3/h，進(jìn)入塔中的濕氣流量為 71.55km3/h19。 5.1.2 塔徑的計(jì)算氣體密度為 0.85kg/m3 所要計(jì)算的流速為 WV=GV =0.8577.15103 =65.10103kg/h 所要計(jì)算的液體為 WL=LL =1205（297.75+887.25） =1404.13103kg/h 在計(jì)算是我們所用的是化工書(shū)上的 Eckert 通用關(guān)聯(lián)圖來(lái)計(jì)算得到各個(gè)所需

38、要的值 （WL/WV） （G/L）0.5=0.495通過(guò)上一步的計(jì)算來(lái)解出下一步 u2/g（G/L）L0.2=0.079=水/L=951.0/1205=0.8614則吸收液粘度： log=-0.822+185.5/（T-153.1） smPaT為熱力學(xué)溫度，K。 L=7.517MPas 通過(guò)計(jì)算知液泛氣速 F=2.48m/s操作氣速 u=0.8uF15=0.82.48=1.984m/s在本文設(shè)計(jì)中用到的上段填料塔中有關(guān)塔徑的計(jì)算如下在塔徑計(jì)算中要用到的東西有流量：Vs1=3.5215103/3600=14.66m3/s根據(jù)有關(guān)計(jì)算塔徑的方法知塔徑與流量成正比，與氣速成反比，所以根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)得到

39、 D1 =414.66/（3.141.984）0.5 =3069mm根據(jù)有關(guān)要求所求出的半徑要通過(guò)圓的整改故取圓的半徑為 3700mm 我們?cè)谠O(shè)計(jì)中每一個(gè)數(shù)據(jù)有設(shè)計(jì)本身自己的要求所以對(duì)每一個(gè)數(shù)據(jù)在算出后都要對(duì)其從新校核目的是使每一個(gè)數(shù)據(jù)都真實(shí)有工藝計(jì)算的價(jià)值，所以現(xiàn)在來(lái)對(duì)泛點(diǎn)率進(jìn)行校核當(dāng)所計(jì)算的內(nèi)容符合允許范圍時(shí)就說(shuō)明我們所設(shè)計(jì)的東西是合理的。u1 =Vs1/（0.785D12）=14.66/（0.7853.12）=1.94m/su1/uF=1.94/2.48100%=78.6%對(duì)填料塔規(guī)格進(jìn)行計(jì)算看看所設(shè)計(jì)的填料塔塔徑是否符合鮑爾環(huán)的塔徑的要求，當(dāng)我們所設(shè)計(jì)的塔徑與公稱(chēng)直徑的比大于 8 時(shí)就

40、符合鮑爾環(huán)的要求。當(dāng)所求的填料塔塔徑小于 8 時(shí)就不符合設(shè)計(jì)要求。當(dāng)我們所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)不符合填料要求時(shí)，我們就要改變填料來(lái)滿(mǎn)足工藝上的要求19。D1/d0=3100/50=628通過(guò)計(jì)算知道我們所設(shè)計(jì)符合要求，所以我們可以選擇鮑爾環(huán)填料。液體噴淋密度在填料塔的設(shè)計(jì)中也是至關(guān)重要的，因?yàn)橹挥性谧詈线m的噴淋密度下才能使液體10與氣體最充分接觸，才能達(dá)到最好的效果。只有接觸表面積大，接觸時(shí)間長(zhǎng)所吸收的二氧化碳才會(huì)更干凈。u1=Ls1/（0.785D12）=297.75/（0.7853.12）=50.189 所以根據(jù)參考文獻(xiàn)20知填料塔上段塔徑在所要求的范圍內(nèi)并且合理。同理根據(jù)同樣的辦法計(jì)算得出下段塔徑

41、也合理。5.1.3 填料層高度的計(jì)算在對(duì)填料層高度的計(jì)算時(shí)根據(jù)所設(shè)計(jì)塔的實(shí)際情況和參照龍崗化工的實(shí)際生產(chǎn)要求知道，所選取的溫度為 125 度壓力為 1.8MPa 。分別計(jì)算貧液流量富液流量和濕氣流量。查閱文獻(xiàn)21知：采用鋼制鮑爾環(huán)亂堆填料，通過(guò)計(jì)算得出所要求的高度為H=HOGNOG36090/71550=11.502002.6682/（H12093.12）H118m同樣根據(jù)計(jì)算得出下段塔的高度為 H2=12m 所以整個(gè)塔的總填料高度為 H=18+12=30m。5.1.4 確定塔各部分的附屬高度塔的內(nèi)部不僅有填料還有各種器件，如壓板，算子等，所以在計(jì)算塔高時(shí)要充分考慮各部分的作用來(lái)確定各部分高度

42、，如塔的上部要有足夠的空間留給緩沖所以預(yù)留空間為 1.2m18，通過(guò)參考各種文獻(xiàn)和查閱各種論文知液體分布器可取 1.0 米，再分布器也取為 1.0m13。液體在進(jìn)入塔底時(shí)由于滯后和各種原因要在底部停留一段時(shí)間如果我們按 3min 考慮，則塔釜所占空間高度為 3m。故，塔的附屬高度為 5.2m22。5.1.5 選取合適的液體分布器液體分布器有各式各樣的，根據(jù)樣式作用用途等等可以有無(wú)數(shù)種選擇，我通過(guò)實(shí)際選取和依據(jù)在實(shí)習(xí)過(guò)程中的經(jīng)驗(yàn)選取槽式液體分布器。選取這種分布器的好處是可以增大噴淋表面積，使液體與氣體最大限度的接觸，增加反應(yīng)的時(shí)間，提高反應(yīng)速率。那么該如何選取呢？那要看塔徑的大小了，因?yàn)樗降淖?/p>

43、化就會(huì)引起液點(diǎn)數(shù)的變化。當(dāng)直徑大于 1200mm，通過(guò)查文獻(xiàn)之按 Eckert 建議值，當(dāng)直徑1200mm 時(shí)，噴淋點(diǎn)密度查參考文獻(xiàn)并計(jì)算為 n1為 1000 點(diǎn) ，n2為 1100 點(diǎn)。5.1.6 填料層壓降計(jì)算在我們所做的設(shè)計(jì)中必須要保證生產(chǎn)工藝的安全，所以每一項(xiàng)工作都要考慮，而對(duì)于填料塔的設(shè)計(jì)中最應(yīng)該考慮到的一個(gè)問(wèn)題就是壓降的計(jì)算。原因是填料塔是在高壓作用下工作，如果我們所設(shè)計(jì)的塔不能承受相應(yīng)的壓力，那么他就不能完成所要求的任務(wù)，以此我們必須知道并計(jì)算出壓降。一般的設(shè)計(jì)書(shū)中計(jì)算壓降的方法為應(yīng)用?？颂胤狐c(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)式（WL/WV） （G/L）0.5=0.329u2P/g（G/L）L

44、0.2=0.029查?？颂胤狐c(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)式可得21：P/Z=300Pa/m則上塔填料層壓降為：P=30020=6000Pa11（WL/WV） （G/L）0.5=0.329u2P/g（G/L）L0.2=0.024查?？颂胤狐c(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)式可得21：P/Z=209.81=175Pa/m則下塔填料層壓降為：P=17512=2100Pa5.2二氧化碳再生塔二氧化碳再生塔5.2.1 操作條件的選取因?yàn)樵撛O(shè)計(jì)選取的是兩段吸收兩段再生工藝，所以我們不僅要設(shè)計(jì)吸收塔還要設(shè)計(jì)再生塔。首先選取理論狀態(tài)和操作狀態(tài)，壓力為 0.12MPa ，溫度為 110。通過(guò)計(jì)算知貧液流量為 297.75km3/h，半貧

45、液為 887.25km3/h，進(jìn)入塔中的濕氣流量為 71.55km3/h。氣體密度為 1.0049kg/m3 ，液體密度為 1187kg/m3。則G/L=1.005/1187=8.4610-4塔徑計(jì)算依然采用的是關(guān)聯(lián)圖與前面吸收塔計(jì)算過(guò)程一樣根據(jù)關(guān)聯(lián)圖得到橫坐標(biāo)為 0.513，縱坐標(biāo)為 0.045.帶入泛點(diǎn)氣速計(jì)算公式得到 u=0.7uF=0.71.87=1.309m/sD=4Vs/(u）0.5=3756mm所以取半徑為 3800mm，并通過(guò)和吸收塔相同的原理和計(jì)算過(guò)程知泛點(diǎn)率，填料塔和液體噴淋密度均在所要求的范圍內(nèi)。由填料高度計(jì)算公式得：H=HOLNOLH= 2.564.68=11.9612

46、m5.2.2 所設(shè)計(jì)的填料層的承受壓降能力的計(jì)算在我們所做的設(shè)計(jì)中必須要保證生產(chǎn)工藝的安全，所以每一項(xiàng)工作都要考慮，而對(duì)于填料塔的設(shè)計(jì)中最應(yīng)該考慮到的一個(gè)問(wèn)題就是壓降的計(jì)算。原因是填料塔是在高壓作用下工作，如果我們所設(shè)計(jì)的塔不能承受相應(yīng)的壓力，那么他就不能完成所要求的任務(wù)，以此我們必須知道并計(jì)算出壓降。一般的設(shè)計(jì)書(shū)中計(jì)算壓降的方法為應(yīng)用?？颂胤狐c(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)式（WL/WV） （G/L）0.5=0.487u2P/g（G/L）L0.2=0.014查埃克特泛點(diǎn)和壓降的通用關(guān)聯(lián)式可得21：P/Z=80Pa/m則填料層壓降為：P=8011=880Pa6車(chē)間設(shè)計(jì)126.1 車(chē)間的合理設(shè)計(jì)車(chē)間的合理設(shè)計(jì)

47、如果把設(shè)計(jì)比喻成一個(gè)人，那我是這樣認(rèn)為的。我認(rèn)為車(chē)間布置是設(shè)計(jì)工作中至關(guān)重要的一項(xiàng)工作，相當(dāng)于人的胃，所以要想看一個(gè)車(chē)間設(shè)計(jì)的到底怎么樣要充分考慮其合理性，因?yàn)橐粋€(gè)車(chē)間的合理性與經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)是掛鉤的。因此在此項(xiàng)設(shè)計(jì)中我非常注重廠(chǎng)房車(chē)間的設(shè)計(jì)，優(yōu)化了廠(chǎng)房結(jié)構(gòu)，力求做到了將最小的空間最大利用，所以這樣的設(shè)計(jì)在合理性上是客觀(guān)可行的。參考龍崗化工和山莊老酒的車(chē)間廠(chǎng)房的布置，我是這樣安排的。從左到右依次是脫碳脫硫合成氨的廠(chǎng)房。（1）在滿(mǎn)足生產(chǎn)流程條件下，必須結(jié)合廠(chǎng)區(qū)的環(huán)境和地方優(yōu)勢(shì)，合理的安排場(chǎng)內(nèi)外各種建筑相對(duì)位置；（2）經(jīng)濟(jì)合理的豎向布置，決定了正確選擇標(biāo)準(zhǔn)；一個(gè)工廠(chǎng)最重要的就是運(yùn)輸所以要充分確定場(chǎng)內(nèi)外運(yùn)

48、輸方式運(yùn)輸布置，合理組織人流物流的安排；（3）對(duì)于綜合管線(xiàn)布置要做到合理安全和經(jīng)濟(jì)；（4）工作環(huán)境是非常重要的所以要標(biāo)高綠化美化，創(chuàng)造美好的工作條件20。6.2 廠(chǎng)房廠(chǎng)房的整體布局設(shè)計(jì)的整體布局設(shè)計(jì)對(duì)于車(chē)間內(nèi)的布局要考慮什么呢？對(duì)于合理的空間布局，要綜合考慮設(shè)備安裝與檢修、生產(chǎn)人員的安全、操作及未來(lái)發(fā)展情況。 我設(shè)計(jì)車(chē)間采用矩形廠(chǎng)房，因?yàn)榫匦螐S(chǎng)房有利于設(shè)備排列及采光、通風(fēng)，目的是可以加大空氣流通，減少危險(xiǎn)。 年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸的合成氨工藝塔非常高，且設(shè)備繁多，所以必須合理分配廠(chǎng)房的分層方式。6.3 車(chē)間內(nèi)輔助室與生活區(qū)布局車(chē)間內(nèi)輔助室與生活區(qū)布局（1）生活規(guī)模的大小決定車(chē)間布局，對(duì)于生產(chǎn)規(guī)模較小

49、的合成氨廠(chǎng)一般是將各個(gè)工作環(huán)境集中布置在一起。（2）考慮室內(nèi)的光亮，應(yīng)充分利用東西南北各面的作用合理安排。（3）輔助室、生活室應(yīng)盡量接近安全通道。（4）輔助室、生活室和生產(chǎn)區(qū)間是人長(zhǎng)期工作的地方，考慮到安全問(wèn)題用防火防爆防熱墻隔離。(5) 自動(dòng)化裝置要盡量安排在廠(chǎng)房通風(fēng)系統(tǒng)好，干燥，安全的位置防止自動(dòng)化機(jī)器受到破壞。（6）各個(gè)管路要盡量安放在人員較少的地方，防止管路腐蝕后是酸堿溶液對(duì)人員造成損害。（7）檢修部門(mén)要盡量安排在立場(chǎng)出問(wèn)題工段最近的地方，確保隨叫隨到。6.3 車(chē)間內(nèi)人員的分配車(chē)間內(nèi)人員的分配一個(gè)年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸的合成氨廠(chǎng)大概需要三百人左右，對(duì)于一個(gè)工廠(chǎng)或公司人員的合理安排與充分利用是

50、非常重要的，因?yàn)橹挥腥藛T合理安排后各個(gè)人才能做到各司其能，各盡其職，這樣才可以是每個(gè)人堆自己的工作認(rèn)真負(fù)責(zé)。這樣做有利于增加工廠(chǎng)的經(jīng)濟(jì)效益，提高產(chǎn)出，減少人員支出。那該如何合理安排人員工作呢?通過(guò)多方面調(diào)查和從實(shí)習(xí)中取得的經(jīng)驗(yàn)，我認(rèn)為這樣安排更合理更充分。造氣工段二十人，在這二十人中有三人控制自動(dòng)化裝置，檢修一人，各工段檢查一人，班長(zhǎng)一人，段長(zhǎng)一人，車(chē)間主任一人，車(chē)間副主任一人，控制控制氫氣和氮?dú)獗纫蝗?，變換氣出五人，冷卻水洗出各兩人，最后是分析人員一人，根據(jù)公司三班兩運(yùn)轉(zhuǎn)的要求，所以造氣工段要求有六十人。脫碳工段與脫硫工段基本一致，各需要工作人員十人，脫硫與脫碳工段都是雙工作工段所以自動(dòng)化操

51、控人員需要四名，檢修一人，各工段檢查一人，班長(zhǎng)一人，段長(zhǎng)一人，車(chē)間主任一人，車(chē)間13副主任一人，分析二氧化碳和二氧化硫溶度個(gè)一名，所以各需二十名。對(duì)于合成氨工段甲醇工段還有甲醛工段需要三十人，各個(gè)人員的安排與脫碳工段類(lèi)似。最后一個(gè)工廠(chǎng)還有保衛(wèi)處，后勤處，食堂，娛樂(lè)設(shè)施管理人員，所以經(jīng)過(guò)實(shí)踐與深思熟慮后一共需要人員三百左右?，F(xiàn)在我就部分人員介紹一下工作內(nèi)容，段長(zhǎng)的主要任務(wù)是檢查并查漏每一天的設(shè)備是否正產(chǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，并及時(shí)提出改進(jìn)與修改；車(chē)間主任的主要作用是保證每一段的生產(chǎn)量和提高生產(chǎn)量；車(chē)間副主任 的工作內(nèi)容是保證人員到崗，及時(shí)調(diào)整人員分配，保證各工段的安全進(jìn)行。自動(dòng)化操作人員的主要工作內(nèi)容是認(rèn)真查看

52、自動(dòng)化系統(tǒng)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)那個(gè)工段出現(xiàn)問(wèn)題，立即報(bào)告，馬上修理。7脫碳三廢的處理初步設(shè)計(jì)總的來(lái)說(shuō)，改良熱 pc 法脫碳工藝產(chǎn)生的三廢少，對(duì)環(huán)境的污染少，但三廢排放仍不可避免。另外，任何一個(gè)工廠(chǎng)的設(shè)計(jì)都要最先考慮的一個(gè)問(wèn)題是環(huán)境問(wèn)題，雖然我們所選擇的碳丙酸吸脂法吸收的二氧化碳對(duì)環(huán)境污染比較小，無(wú)污染，但是做產(chǎn)生的合成氨中還有其他副產(chǎn)物，另外在生產(chǎn)合成氨的工業(yè)中要附帶甲醛和甲醛工業(yè)，所以處理環(huán)境問(wèn)題依然刻不容緩，所以在三廢的處理我們依然要考慮和解決。根據(jù)國(guó)內(nèi)外最新的處理方法，我想選擇分騰法處理有機(jī)廢水，該方法的原理是：首先利用有機(jī)試劑打斷甲醇、甲醛流出物的廢物，然后利用活性炭吸附的原理吸附有機(jī)廢物，其次

53、對(duì)于污水處理后合理再次利用對(duì)活性炭的回收再利用，這個(gè)環(huán)節(jié)中也都需要應(yīng)用到熱量所以合理安排熱能的分散至關(guān)重要。對(duì)于環(huán)境污染問(wèn)題，是現(xiàn)在國(guó)家發(fā)展的頭等大事，所以各行各業(yè)都應(yīng)該堅(jiān)持低碳環(huán)保的政策，力爭(zhēng)做到污染少，效益高，經(jīng)濟(jì)好。所以改良熱 pc 法脫碳工藝目標(biāo)是通過(guò)裝置技術(shù)和吸收液的改變來(lái)達(dá)到工藝要求中二氧化碳的含量降至 1%左右，并且要做到低耗能，高效益21。8初步經(jīng)濟(jì)核算8.1.1 核算過(guò)程任何一個(gè)設(shè)計(jì)或?qū)嶒?yàn)或者一項(xiàng)科研工作，所必不可少的一項(xiàng)任務(wù)就是經(jīng)濟(jì)合算。只有經(jīng)濟(jì)上合算，才能投入到實(shí)際生活中。每一項(xiàng)成果只有有了利潤(rùn)才會(huì)被市場(chǎng)、商家、買(mǎi)家所認(rèn)可。所以經(jīng)濟(jì)合算是至關(guān)重要的一個(gè)環(huán)節(jié)。我們所設(shè)計(jì)的東

54、西有了利潤(rùn)才可以投放市場(chǎng)。所以我們?cè)谠O(shè)計(jì)好后最應(yīng)該做的一項(xiàng)工作是經(jīng)濟(jì)預(yù)算。使經(jīng)濟(jì)上有可觀(guān)的回報(bào)。一項(xiàng)試劑，有自身價(jià)值的關(guān)鍵是可不可以為生產(chǎn)者帶來(lái)效益，接下來(lái)我就做這項(xiàng)工作。對(duì)于本設(shè)計(jì)的其他方面的合理利用，一方面可以提高經(jīng)濟(jì)效益，另一方面充分利用了能源，所以在合成氨廠(chǎng)的設(shè)計(jì)中，可以利用合成氨所生產(chǎn)的熱能來(lái)取暖，供給地方的熱力消耗。所以，在本設(shè)計(jì)的最后又做了充分利用合成氨廠(chǎng)的能源設(shè)計(jì)，參考邯鄲市龍港化工廠(chǎng)的經(jīng)驗(yàn)，我是這樣設(shè)計(jì)的。設(shè)備安裝設(shè)備費(fèi)用如下表所示14 表 7 設(shè)備費(fèi)用19序號(hào)設(shè)備名稱(chēng)單位數(shù)量?jī)r(jià)格/萬(wàn)元1脫碳塔臺(tái)1182再生槽臺(tái)1103洗氣塔臺(tái)3144靜電除塵器臺(tái)1145富液槽臺(tái)11.56貧

55、液槽臺(tái)11.57脫碳泵臺(tái)12.58再生泵臺(tái)149風(fēng)機(jī)臺(tái)14.510氣水分離器臺(tái)32總計(jì)721.1.1 7.1.2 設(shè)備安裝約為設(shè)備費(fèi)用的 45%，7245%=32.4 萬(wàn)元。1.1.2 7.1.3 控制儀表及安裝約為設(shè)備費(fèi)用的 15%，7215%=10.8 萬(wàn)元。1.1.3 7.1.4 管道工程約為設(shè)備費(fèi)用的 55%，7255%=39.6 萬(wàn)元。1.1.4 7.1.5 電氣工程約為設(shè)備費(fèi)用的 16%，7216%=11.52 萬(wàn)元1.1.5 7.1.6 土建工程約為設(shè)備費(fèi)用的 30%，7230%=21.6 萬(wàn)元1.1.6 7.1.7 場(chǎng)地建設(shè)約為設(shè)備費(fèi)用的 20%，7220%=14.4 萬(wàn)元15

56、1.1.7 7.1.8 公用工程設(shè)施費(fèi)用約為設(shè)備費(fèi)用的 100%，72100%=72 萬(wàn)元1.1.8 7.1.9 土地購(gòu)置費(fèi)約為設(shè)備費(fèi)用的 8%，728%=5.76 萬(wàn)元1.1.9 7.1.10 總固定資金前面所有資金總和為：217.92 萬(wàn)元。8.2 流動(dòng)資金流動(dòng)資金約為固定資金的 25%左右，217.9225%=54.48 萬(wàn)元。8.3 總資金總資金 固定資金和流動(dòng)資金之和：217.92+54.48=272.4 萬(wàn)元。在合成氨廠(chǎng)附近建立一個(gè)小型熱循環(huán)系統(tǒng)，將合成氨時(shí)所產(chǎn)生的熱能消耗不被浪費(fèi)而是通過(guò)管道運(yùn)輸?shù)匠鞘谢蜞l(xiāng)村或工人生活的公寓來(lái)取暖。在夏天的時(shí)候，可以用所產(chǎn)生的熱能來(lái)供熱水等。那么，

57、這樣一來(lái)，不僅會(huì)帶來(lái)可觀(guān)的收益，增加廠(chǎng)子的收入，而且廢物再利用，響應(yīng)了全國(guó)變廢為寶號(hào)召，真正做到了發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟(jì)。那么，對(duì)于再增加這樣一部分設(shè)計(jì)后，我們便要在工廠(chǎng)的選址上和技術(shù)要求上更加嚴(yán)格，首先，我們想要將廢物變寶，必須要先設(shè)計(jì)好如何將熱能充分利用，這就要求與熱力部門(mén)、電力部門(mén)合作，合理設(shè)計(jì)管道，使支出最好少，獲益最多。尤其是現(xiàn)在井蓋部門(mén)、地下工程是熱點(diǎn)社會(huì)問(wèn)題。所以一定要提前做好設(shè)計(jì)工作，讓這些問(wèn)題在沒(méi)發(fā)生之前就被解決，將問(wèn)題扼殺在搖籃里，所以各部門(mén)的合作是至關(guān)重要的。另一方面，就是將如何分配各個(gè)管道問(wèn)題和各個(gè)管道的維護(hù)和護(hù)理，由維護(hù)部門(mén)來(lái)做，這都是要解決的問(wèn)題?，F(xiàn)在來(lái)解決第一個(gè)問(wèn)題，就是管

58、道分配。為了減少能量在運(yùn)輸過(guò)程中消耗，所以第一件事就是要減少運(yùn)輸路程和選擇稍好的運(yùn)輸材料，所以要將選擇合成氨廠(chǎng)的位置上合理設(shè)置。近年來(lái)，為了改善環(huán)境，優(yōu)化城市環(huán)境，大部分的工廠(chǎng)都已遠(yuǎn)離城市，到離城市較遠(yuǎn)的郊區(qū)生產(chǎn)，所以要將熱能提供給城市這樣的效益并不可觀(guān)，所以我建議將能耗提供給鄉(xiāng)村，改善鄉(xiāng)村的供暖條件，這樣既做到了合理利用資源，又做到了建設(shè)社會(huì)主義新農(nóng)村，所以在供給上可以選擇郊區(qū)、鄉(xiāng)村，這樣一來(lái)減少了農(nóng)村冬天取暖時(shí)的燒木頭、煤炭的現(xiàn)象，節(jié)省了一大批資源。從前面的設(shè)計(jì)明顯可以看出：吸收塔的構(gòu)造采用了兩段吸收，兩段再生的結(jié)構(gòu)，相對(duì)于一般的脫碳吸收塔較復(fù)雜。這樣的話(huà)，裝置簡(jiǎn)單易于操作，減少了人員的使

59、用，即可以節(jié)省開(kāi)支，又可以減少操作危險(xiǎn)，同時(shí)此工藝的最大特點(diǎn)是能源消耗低，熱量可以充分利用，所以此工藝經(jīng)濟(jì)核算20。再次根據(jù)一些其他區(qū)的一些參考，例如承德市平泉縣的山莊老酒產(chǎn)業(yè)就是一個(gè)非常好的例子，該企業(yè)將酒的生產(chǎn)和合成氨的生產(chǎn)合理搭配，利用合成氨所放出的熱量來(lái)供給酒業(yè)的生產(chǎn)，憑借利用酒業(yè)產(chǎn)生的廢水中沒(méi)有太多污染物所以回收再利用氨的水循環(huán)系統(tǒng)，這樣既保證了熱能的合理利用，有保證了水資源的充分循環(huán)利用。又如遼寧省林原市的林鋼集團(tuán)，該集團(tuán)的主要產(chǎn)業(yè)是合成氨工業(yè)和電力熱力工業(yè)，該集團(tuán)就是充分利用合成氨工業(yè)中所放出的大量熱量來(lái)供給整個(gè)林原市的取暖工作，這些個(gè)例子都告訴了我們一個(gè)事實(shí)，那就是如果我們想要取得更高的效益我們必須要將合成氨產(chǎn)業(yè)和其他產(chǎn)業(yè)聯(lián)合起來(lái)，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)格局。只有這樣分層的工業(yè)才能在以后的社會(huì)發(fā)展中占有一席之地。所以我所設(shè)計(jì)的工藝中已充分考慮到了這些因素，所以它的經(jīng)濟(jì)效益是可觀(guān)的。169 結(jié)論通過(guò)長(zhǎng)達(dá)三個(gè)多月的設(shè)計(jì)和計(jì)算最終年產(chǎn) 12 萬(wàn)噸合成氨脫碳工藝設(shè)計(jì)決定采用采用改良碳酸丙烯酯脫碳法脫除合成氣中的二氧化碳，從而達(dá)到國(guó)家工藝標(biāo)準(zhǔn)。使用該方法后使得到的氣體更純凈，得到的二氧化碳含量增高，排出氣體中的有害氣體效