【正文】 、中、小各型合成氨廠；（4）溶劑穩(wěn)定性好；（5）溶劑無(wú)毒、腐蝕性極??；（6）能同時(shí)脫硫。化學(xué)吸收法常用于CO2分壓較低的原料氣處理。由再生塔頂出來(lái)的CO2，經(jīng)空冷器和水冷器，氣體溫度降至40℃，再經(jīng)二氧化碳分離器除去冷凝水，送到尿素車間作原料。用天然氣（甲烷)為原料的烴類蒸汽轉(zhuǎn)化法所得的CO2量較少，合成氣中CO2濃度在1520%。因此，脫除CO2，工藝的能耗高低，對(duì)氨廠總能耗的影響很大，國(guó)外一些較為先進(jìn)的合成氨工藝流程，均選用了低能耗脫碳工藝。合成氨生產(chǎn)中副產(chǎn)大量的二氧化碳，不僅可用于冷凍、飲料、滅火，也是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫銨的原料。進(jìn)入WTO后，氮肥行業(yè)這種結(jié)構(gòu)性矛盾日趨顯著，成為影響行業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要因素。氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要量最大的化肥之一，合成氨則是氮肥的主要來(lái)源，因而合成氨工業(yè)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有極為重要的位置。世界上85%的合成氨用做生產(chǎn)化肥，世界上99%的氮肥生產(chǎn)是以合成氨為原料。但人均耕地面積只有世界平均水平的47%，而人口在本世紀(jì)中葉將達(dá)到約16億，糧食始終是至關(guān)重要的問(wèn)題。合成氨成本中能源費(fèi)用占較大比重，合成氨生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn)放在采用低能耗工藝、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開(kāi)發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利用低位熱能等。合成氨的生產(chǎn)過(guò)程一般包括三個(gè)主要步驟: （l）造氣，即制造含有氫和氮的合成氨原料氣，也稱合成氣；（2）凈化，對(duì)合成氣進(jìn)行凈化處理，以除去其中氫和氮之外的雜質(zhì)；（3）壓縮和合成，將凈化后的氫、氮混合氣體壓縮到高壓，并在催化劑和高溫條件下反應(yīng)合成為氨。系統(tǒng)的擴(kuò)能改造工程中，脫碳單元將為系統(tǒng)瓶頸，脫碳運(yùn)行的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)裝置的安全穩(wěn)定與否。%。根據(jù)CO2與溶劑結(jié)合的方式，脫除CO2的方法有化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué)吸收法三大類。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在一個(gè)十分簡(jiǎn)單的裝置中，把合成氣中的CO2脫除到可以接受的程度。BAFS公司推出的aMDEA脫碳工藝，主要用于對(duì)原來(lái)MEA工藝的改造，近幾年我國(guó)一些研究單位正在對(duì)這方面進(jìn)行積極的研究。低熱耗苯菲爾工藝是由美國(guó)聯(lián)碳公司在傳統(tǒng)苯菲爾工藝基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)的，采用了節(jié)能新技術(shù)。這就使得工藝投資省、能耗低、工藝流程簡(jiǎn)單。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，CO2等酸性氣體在碳丙溶劑中溶解量一般可用亨利定律來(lái)表達(dá)，因而在較高的壓力下，碳酸丙烯酯吸收了變換氣中的二氧化碳等酸性氣體，在較低的壓力下二氧化碳能從碳酸丙烯酯溶液中解吸出來(lái)，使碳酸丙烯酯溶液再生，重新恢復(fù)吸收二氧化碳等酸性氣體的能力?？捎么朔ǜ脑煨⌒桶睆S，將低能耗，在大型氨廠使用顯得困難[9]。但該法投資很大，我國(guó)鎮(zhèn)海煉化廠大化肥等四家以重油和煤為原料的合成氨裝置使用了低溫甲醇法脫除CO2。大部分用于氨廠變換氣脫碳。因此，代替水洗法脫除變換氣中CO2不但滿足銅洗要求，而且回收CO2的濃度和回收率也能滿足尿素、聯(lián)堿生產(chǎn)的要求。在使用上，有替代加壓水洗型、聯(lián)堿型、配尿素型、聯(lián)醇型、生產(chǎn)液氨型以及制氫等各類型；在凈化效率上，有的對(duì)CO2進(jìn)行粗脫，而大部分廠家，則進(jìn)行精脫；對(duì)脫碳?jí)毫?，、。由塔底出?lái)經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入閃蒸氣洗滌塔的上部自上而下，由底部出來(lái)經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段自上而下，由底部出來(lái)經(jīng)一U型液封管進(jìn)入常解氣洗滌段繼續(xù)循環(huán)。由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中再生塔常解段均為淋降式，當(dāng)系統(tǒng)硫含量高時(shí)，受逆流及淋降板開(kāi)孔直徑的限制，易造成溶液中的單質(zhì)硫積累結(jié)垢，漸漸堵塞淋降板上的開(kāi)孔，使其失效故往往生產(chǎn)2年后再生效果會(huì)明顯不如以前。 兩種方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較（以噸氨計(jì)）項(xiàng)目PC法復(fù)合溶劑法CO2凈化度（%）溶劑損耗（Kg）電耗（KWh）145100操作成本（元）8560實(shí)踐證明，低溫碳丙法具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）氣體凈化度高；（2）降低溶劑循環(huán)量；（3）降低溶劑損耗。總平面設(shè)計(jì)任務(wù)：1在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廠區(qū)地形情況，經(jīng)濟(jì)合理的安排場(chǎng)內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物﹑堆場(chǎng)等的相對(duì)位置；2經(jīng)濟(jì)合理的豎向布置，正確選擇標(biāo)高；確定場(chǎng)內(nèi)外運(yùn)輸方式﹑運(yùn)輸布置，合理組織人流﹑物流；3布置綜合管線；4標(biāo)高綠化美化，考慮衛(wèi)生﹑消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。還應(yīng)有備件庫(kù)、機(jī)修車間、消防車間等輔助車間。計(jì)算基準(zhǔn)：依照：年工作日以330d，每天以24h連續(xù)運(yùn)行計(jì)，有33024=7920h，此處按8000h算。30℃：ρL1=1192kg/ m3；35℃：ρL2=1187 kg/ m3 PC的蒸汽壓查PC理化數(shù)據(jù)知，PC蒸汽壓于操作總壓及CO2的氣相分壓相比均很小，故可認(rèn)為PC不揮發(fā)。 溶劑夾帶量 Nm3/m3PC計(jì)，各組分被夾帶的量如下：CO2：= Nm3/m3PCCO：= Nm3/m3PCH2：=N2：=CH4：= 溶液帶出的氣量為夾帶量與溶解量之和CO2：+= Nm3/m3PC %CO：+= Nm3/m3PC %H2：+= Nm3/m3PC %CH4： +0= Nm3/m3PC %N2：+= Nm3/m3PC % 以VVV3分別代表進(jìn)塔（出塔）及溶液帶出的總氣量，以yyy3分別代表CO2相應(yīng)的體積分率，對(duì)CO2作物料衡算有：聯(lián)立兩式解之得V3===62200Nm3/hV2= V1 V3=21390062200=151700 Nm3/h Nm3，故有：L===3757m3/h37571187=4459560kg/h操作的氣液比為V1/L=213900/3757= Nm3/m3L0=443757=1476kg/h夾帶氣量：3757=1127 Nm3/h夾帶氣的平均摩爾質(zhì)量：1=44+28+2+28=夾帶氣的質(zhì)量流量：1127247。組分溫度系數(shù) 定壓比熱容abcdCP1CP2CO2102105109CO102106109H2103106109N2102106109進(jìn)出塔氣體的摩爾比熱容： ===+++=由于（1187為35℃時(shí)純PC的密度）其量很少，因此可用純PC的密度代替溶液的密度（其它物性也如此）。將入塔流量Vs= m3/s分為兩股，分別進(jìn)入兩個(gè)塔內(nèi)，則每個(gè)塔的入塔流量為Vs=。忽略氣體因溫升引起的焓變、溶劑揮發(fā)帶走的熱量及塔的熱損失，則氣體溶解所釋放的熱量完全被吸收液所吸收，對(duì)第n個(gè)小區(qū)間作熱量衡算有：LCPL=(tntn1)=L（xnxn1）△HS得： tn＝tn1+（xnxn1）△HS/CPL式中：L液相摩爾流率，△HS：第n區(qū)間內(nèi)溶解氣的平均微分摩爾熔解熱；△ HS=14654kJ/kmol；CPL第n區(qū)間液體平均定壓比熱容，其表達(dá)式為：CPL= [+(10)]（kmol將CO2在各組分中擴(kuò)散系數(shù)按上式計(jì)算。s ==105 MPah）= kmol/（m2根據(jù)塑料鮑爾環(huán)填料的分段要求，可將填料層分為2段設(shè)置分段依據(jù)？，每段分8m，兩段之間再設(shè)置一個(gè)液體再分布器。當(dāng)分布器工作時(shí)，液體從主槽底部的小孔分流到各分槽，最后通過(guò)各分槽底部的小孔均勻地分布在填料上。因而導(dǎo)致壁流增加、填料主體的流量減小，影響了流體沿塔橫截面分布的均勻性，降低傳質(zhì)效率。故。本設(shè)計(jì)由于填料層壓力降較大，減弱了壓力波動(dòng)的影響，從而建立了較好的氣體分布；同時(shí)，本裝置由于直徑較小，可采用簡(jiǎn)單的進(jìn)氣分布裝置。查化工原理得溫度為100℃。 傳質(zhì)推動(dòng)力及其倒數(shù)的計(jì)算結(jié)果項(xiàng)目012345678910y102x102y*102Ti，K在y2至y1之間做偶數(shù)等分，對(duì)每個(gè)y值算出對(duì)應(yīng)的f（y）=，然后按Simpson法求積：=（f0+4f1+2f2+4f3+2f4+…+2fn2+4fn1+fn）式中的步長(zhǎng) ＝ = [f0+ f10+ 2 (f2+ f4+ f6+ f8) +4(f1+ f3+ f5+ f7+ f9)]=[（+）+2+4] ==NOG=+=. 采用PC吸CO2的專用公式對(duì)CO2傳質(zhì)系數(shù)進(jìn)行計(jì)算氣相：kG= kmol/（m2s得====解析液：= mN/m則= mN/m=417532kg/h2= mN/m=528340 kg/h2填料：=33 mN/m=427680 kg/h2（聚乙烯填料）塔底壓力Pt1= 塔頂壓力：，（合49044Pa）Pt2=10131049044=52266Pa≈ MPa。（1）計(jì)算噴淋點(diǎn)數(shù)N參照上述兩種文獻(xiàn)及該塔液相負(fù)荷較大、氣相負(fù)荷較小等特點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度SP=200點(diǎn)/m2 。所以，設(shè)置再分布裝置是十分重要的。由于本塔的直徑大于800mm，所以采用分塊式柵板。h5 塔內(nèi)件機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核選用16MnR鋼板，查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》[18]表94得：焊接采用雙面焊100%無(wú)損探傷檢查，焊接接頭系數(shù)，則由筒體的計(jì)算厚度為：查《化工設(shè)備機(jī)械基礎(chǔ)》表910。00截面為裙座基底截面，11截面為裙座人孔出截面，22截面為裙座與塔體焊縫處截面。22截面：最大彎矩取下式計(jì)算值中最大值：。，重力引起的軸向應(yīng)力軸向許用壓應(yīng)力 取其中最小值取因?yàn)? 故滿足要求。得Se=SnC=8mm。 按由筋板時(shí)，計(jì)算基礎(chǔ)環(huán)的厚度。 筒體危險(xiǎn)截面22處的最大組合軸向拉應(yīng)力：1軸向許用應(yīng)力：因?yàn)?，故滿足強(qiáng)度條件。 各塔段的風(fēng)振系數(shù)塔段號(hào)123456計(jì)算截面距地面高度151630脈動(dòng)增大系數(shù)（B類）脈動(dòng)影響系數(shù)（B類）振型系數(shù)風(fēng)壓高度變化系數(shù) （B類）（2）有效直徑設(shè)籠式扶梯與塔頂管線成90176。查文獻(xiàn)[17]得聚丙烯鮑爾環(huán)填料的堆積密度為，則填料層重量、法蘭、接管與附屬物質(zhì)量為封頭保溫層質(zhì)量、扶梯質(zhì)量式中：—扶梯高度，為36m；—籠式扶梯的單位質(zhì)量，為；n—平臺(tái)數(shù)量。（2），t=。釜液從塔底出口管流出時(shí)在出口管中心形成一個(gè)向下的漩渦流，使塔釜液面不穩(wěn)定，且?guī)С鰵怏w，再有泵的情況下，氣體進(jìn)入泵內(nèi)，影響泵的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，故需在釜液出口應(yīng)安裝渦流擋板。按分布點(diǎn)幾何均勻與流量均勻的原則，進(jìn)行布點(diǎn)設(shè)計(jì)。 （），（），塔底液停留時(shí)間按2min考慮，則塔釜也所占的空間高度H1為：H1=＝，所以塔的附屬高度H為取氣體進(jìn)口接管管徑為400mm，出口管徑為374mm，經(jīng)校核在允許氣體流速范圍之內(nèi)。atm）液相：kL= kmol/（m2此時(shí)每個(gè)塔的塔徑?？刹捎盟芰辖z編結(jié)而成的絲網(wǎng)除沫器除液沫裝置。由于每塊柵板寬度應(yīng)小于400mm（便于通過(guò)450mm的人孔），設(shè)計(jì)柵板由6塊組成，每塊寬度為，且需要將其擱置在焊接于塔壁的支持圈或支持塊上?？蛇x用多孔盤(pán)式再分布器。參照上述文獻(xiàn)及該塔液相負(fù)荷較大、氣相負(fù)荷較小等特點(diǎn)，最終設(shè)計(jì)取噴淋點(diǎn)密度SP=200點(diǎn)/m2 。由公式得則氣體進(jìn)塔口壓力將為：入塔口壓力降為：氣體通過(guò)填料層的壓力降采用Eckert通用關(guān)聯(lián)圖計(jì)算[15]。h）VG2=kg/（m2s得= MPa（2）CO2在液相中的擴(kuò)散系數(shù)關(guān)于CO2在液相中的擴(kuò)散系數(shù)，有下面的經(jīng)驗(yàn)公式：=108T/ cm2 /s （的單位為） =108T/ cm2 /s （的單位為） 為使得結(jié)果準(zhǔn)確，取二者的算術(shù)平均值，即=108 T/ ，塔底、塔頂溫度分別為35℃和30℃。 u====（鮑爾環(huán)的徑比要求）。s=（m=117552kg/h帶出氣體的總質(zhì)量流量：1017+117552=118569kg/h，= kgf/cm2，此時(shí)CO2的分壓為： Pco2==此時(shí)分壓呈平衡的CO2液相濃度為：lgXco2=+= Xco2= CO2/kmolPC ==＞ Nm3CO2/m3PC式中：1192為吸收液在塔頂30℃時(shí)的密度，近似取純PC液體的密度值。、操作溫度為35℃下在數(shù)據(jù)，并取相對(duì)吸收飽和度為80%，并且甲烷含量很少，而且其在PC中的溶解度也很小，故將其近似處理。變換氣：4278Nm變換氣/t氨。平面布置有以下幾個(gè)特點(diǎn)：廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。全廠應(yīng)主要包括廠前區(qū)、動(dòng)力區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、倉(cāng)庫(kù)區(qū)等。CO2在溶劑中的溶解度可用下式表示：lgx*=lgp+B/T+C+lgζ 式中：x*——CO2在含水溶劑中的飽和溶解度，摩爾分?jǐn)?shù)；p——?dú)庀郈O2分壓，105Pa；B、C——常數(shù)，B=，C=；ζ——溶劑含水量的修正系數(shù)，當(dāng)含水量