【文章內容簡介】 液氣比小，水量小，吸收溫度高，吸收效率 低，除塵效率低，因此本設計考慮可循環(huán)利用水量，故取液氣比 1： 219，吸收溫度為 30℃與 1： 112 吸收溫度為 ℃。 ② 脫硫 塔 的空速和溫度選擇 一 二級 粗 脫硫器的空速的選擇同樣也直接影響 CO2的生產(chǎn)?？账傩t脫硫器的生產(chǎn)能力低下，空速太大，則硫容減少，有機硫的轉化率低，不能滿足工藝要求，根據(jù)催化劑廠家提供的參數(shù)，選擇空速為 2500h1，溫度的選擇對有機硫的脫除也有較大影響，該催化劑的正常操作溫度為常溫到 100℃（一般高于氣體漏點溫度為 2030℃），因此溫度為 4060℃。 ③ 四 級脫硫器的空速和溫 度選擇 三 四 級脫硫所選用的催化劑 為活性炭， 選擇空速取為 1500h1，溫度低于 70℃，以1040℃為最好。 ④ 料氣干燥器工藝條件中分析選擇 原料氣干燥是利用 分子篩 吸附的原理，將原料氣中的水分脫除。 分子篩 吸附一般可分為三個步驟：吸附、加熱再生和冷吹?？赏ㄟ^雙塔切換操作來實現(xiàn)。吸附劑有多種，如：活性氧化鋁，硅膠，沸石等，本設計采用硅膠吸附劑。 吸收周期的確定，吸收周期的確定需根據(jù)吸附質吸附性能，加熱冷卻所需時間，能耗，投資等各種因素綜合考慮，吸收周期長，吸附劑用量大，利用率低，投資高；吸收周期短，吸附劑用 量小，但再生頻繁，生產(chǎn)能耗高，吸附劑使用壽命短。鑒于此本設計的吸附周期選定為 80 小時，其中高燥時間 8 小時，逆放時間 5 分鐘，加熱時間 3 小時55 分，冷卻時間為 3 小時 55 分，升壓時間為 5 分鐘。 14 再生溫度的選擇。再生溫度是變溫吸附中非常關鍵的參數(shù)。提吸附劑的再生溫度有利于解吸的完全程度，也就是提高了吸附劑的利用率，但再實際操作過程中，再生溫度不能任意提高，受吸附劑性能下降以至于失去吸附作用，所以選擇的再生溫度必須低于吸附劑耐熱溫度，硅膠吸附劑的耐熱溫度為 250℃，本設計再生溫度為 145℃ 150℃。 空速的選擇，空 速的選擇也影響著吸附效果?？账傩?，則處理時間能力低下，空速太大，則吸附劑的吸附率低，不能滿足工藝要求，根據(jù)硅膠的物性參數(shù)，選擇空速為1000h1。 ⑤ 分子篩 吸附工藝條件分析選擇 分子篩 吸附是根據(jù)吸附量與吸附壓力成正比，在較高壓力下進行吸附。 吸附量（壓力） 由關系圖可以看處出，壓力越高，吸附量越大。但吸附量隨壓力升高而增大的趨勢逐漸減小。因此吸附需在較高壓力下進行，但也沒必要很大的吸附壓力，本設計選擇 左右。 空速的選擇，空速小則設備生產(chǎn)能力低； 空速大，廢氣中 CO2含量高， CO2的提取率下降，故選擇空速 1000h1。 再生方法的選擇。吸附劑的再生程度影響吸附劑的吸附能力，本文選用 升溫還原的方法，當吸附塔降到大氣壓后 ，用 電爐加熱提純塔放空氣反向吹掃 ， 以獲得更好的再生效果 。 二、工藝流程敘述 1)原料氣（二氧化碳）經(jīng)過水冷器冷卻后進入緩沖罐，經(jīng)蘿茨鼓風機提壓至 Mpa左右進入復合洗滌塔，去除氣體中夾帶的 MDEA（脫碳）溶劑，降溫并脫除氣味； 2)從復合洗滌塔出來的氣體進入氨冷器降溫至 25℃ 左右分離出氣體中的大部分水份，之后進入汽水分離 器分進行汽水分離， 3)從汽水分離器出來的氣體進入 CO2 壓縮機一級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)一級冷卻器、油分離器后進入壓縮機二級壓縮至 Mpa 左右，經(jīng)二級冷卻器、油分離器后進入第一 15 脫硫塔和第二脫硫塔，脫除大部 H2S； 4)從第二脫硫塔出來的氣體進入第三脫硫塔。在活性碳的作用下吸附有機硫和微量的H2S； 5)從第三脫硫塔出來的氣體進入第四脫硫塔，在精脫硫劑的吸附下脫除微量的 H2S 和有機硫，使其達到工藝要求 (總硫在 20ppm 以下 )； 6)從第四脫硫塔出來的氣體進入 CO2 壓縮機三級壓縮至 左右； 7)經(jīng)三級壓縮的氣體通過三級冷卻器、油分離器冷卻、分離 , 進入 1 號凈化器或二號凈化器，在 3A 分子篩干燥劑的作用下，脫除氣體中的濕度水份，使氣體中含水量小于20ppm。 8)凈化器出來的氣體進入氨蒸發(fā)冷凝器被液化，然后進入提純塔 ,經(jīng)提純閃蒸后的氣體直接進入 CO2 低溫貯槽或去充裝槽罐車 。 三、設備論證 一 .除塵設備 ,其優(yōu)點有 : (1) 除塵效率高 濕法除塵的效率可與某些高效率的干法除塵的效率相媲美 .如電除塵 ,過濾除塵等方法。其通過合理的設備結構設計可以達到 99%以上的去除率 ,即 使是效果不是很理想的濕法除塵設備 ,其除塵效率也都在 85%以上。另外 ,其去除粉塵粒徑的范圍很廣 ,可有效去除粒徑在 左右的塵粒。 （ 2）設備構造簡單 ,投資少 濕法除塵的設備相對來說窯簡單的多。將一些不規(guī)則的或規(guī)則的填料 (如拉西環(huán) )裝入一個容器即可構成一個簡單的填料塔 ,就可用來除掉含塵氣流中的大部分顆粒。 另外 ,濕法除塵設備本身一般無可動部件 ,只要制造材料質量好 ,就不易發(fā)生故障 ,使得維修管理方便。 （ 3）適用于高溫、高濕煙氣及非纖維性粉塵的處理 ,可用于凈化易燃 ,易爆及有害氣體。 這是由于洗滌液一般是水 ,而且是在常溫下輸入分散 ,在其與氣體接觸時 ,由于熱交換的過程 ,使得含塵氣體得到冷卻 ,濕度增加。同時 ,含塵氣體中的某些有害有毒氣體如硫化氫 ,二氧化碳及易燃易爆氣體如醇類、醚類等與水接觸時 ,大量溶于水而被一起除去。 : （ 1）消耗大量的水 ,使得運轉投資增加 .雖然濕法除塵的基建投資少 ,如上面提到的三種除塵設備 ,但是它們最終的平運轉費用和每立方米的總投資費用相當 .這主要是因為濕法中用水帶來的一系列問題所致。 （ 2）粉塵回收困難 ,造成有用粉塵資源的浪費。 （ 3）不利于粘性的粉塵去除 .粘性的粉塵遇水 易形成稠狀而發(fā)生掛灰及堵塞設備現(xiàn)象。 （ 4）在嚴寒地區(qū) ,冬季需考慮防凍問題。 （ 5）設備腐蝕問題。這類情況在濕法除塵中較為常見 ,因此采用濕法除塵時 ,應該考慮到設備腐蝕問題 ,如果考慮不周 ,則往往會引起設備嚴重腐蝕而迫使除塵系統(tǒng)難于正常運行。 （ 6）過程會造成水的二次污染，這也是當前濕法除塵存在的一個主要問題 ,如果對這些廢水不做妥善處理就進行排放 ,就會造成污染物轉移 ,即把煙氣對大氣的污染轉化為對江河水系的污染。 16 : (1) 廠址選擇在水電豐腴 ,氣候濕暖的南方 ,故防凍問題及水投資費用影響較 小 。 (2) 粉塵為非粘性的塵粒 ,且為有害雜質 ,故不須回收及考慮堵塞設備現(xiàn)象 。 (3) 原料中氣體含有二氧化硫、硫化氫等雜質 ,采用濕法除塵可吸收這些有害雜質 ,這些有害雜質酸性氣體含量較少 ,故設備腐蝕問題可適當考慮 。 (4) 對除塵過程中的廢水 ,可經(jīng)沉淀后排放。 二 .吸收裝置 ,列表如下 項目 板式塔 填料塔 處理能力與操作彈性 操作彈性大 規(guī)整填料處理能力比板式塔大在真空和常壓下為 30%～ 50%，新型散裝填料處理能力也比板式塔高些。 各塊理論板壓降 約 1KPa 散裝填料約為 Kpa 規(guī)整填料約為 Kpa 壓降小是填料塔德的主要優(yōu)點 對腐蝕性物料的適用性 必須用耐蝕材料制作，往往比較重或價格太高。 易用陶瓷一類耐蝕材料制作較合 小直徑 以下較難制作 很合適 分離效率（ HETP） 分離效率比較穩(wěn)定，大塔效率會更高些。 規(guī)整填料的 HETP 值比板式塔小，絲網(wǎng)的效率更高，新散裝填料與板式塔相同。 塔的檢查 容易 較困難，規(guī)整填料幾乎不可能。 易起泡沫物系 較難，塔徑、塔高均需較大值。 比較合適 ,吸收塔和洗滌塔采用填料塔的原因有 : a. 原料氣中含有硫化 氫 ,二氧化硫等酸性氣體 ,對設備具有腐蝕性 ,而填料塔便于用耐腐蝕性材料制造 。 b. 填料塔節(jié)約簡便 ,占地面積小 ,金屬耗量少 。 c. 該工藝過程中對除塵要求不是很高 ,采用填料塔可滿足要求。 ,其特性指標如下 : 填料 尺寸 Am2/m3 ε 亂堆瓷拉西環(huán) 50179。 50179。 93 6000 干法脫硫中傳統(tǒng)的催化劑有 :氧化鋅 ,氧化鐵 ,活性碳等 .比較其性能 ,列于下表中 : 催化劑種類 性能 活性碳 氧化鐵 氧化鋅 能夠脫 除的硫化物 H2S、 RSH、 CS COS H2S、 RSH、 COS H2S、 RSH、 CS COS 凈化度 ,出口總硫 ＜ 1 ＜ 1 ＜ 1 脫硫溫度 (℃ ) 常溫 340～ 400 350～ 400 17 操作壓力（ atm） （表） 0～ 30 0～ 30 0～ 50 空時 400 400 硫容量 2 15～ 25 再生情況 可用蒸汽再生 可用蒸汽再生 不再生 新性的催化劑有 :T504 型常溫有機硫水解催化劑 ,T101,T102,T103 型活性碳精脫硫劑 ,EAC4 型硫化氫 ,二氧化硫精脫硫劑。 a. T104 型催化劑有以下 特點 : (1) 常溫下活性好 30℃ ,空速 600h1,COS 轉化率＞ 90%。 (2) 抗硫化氫及二氧化硫中毒能力強 ,使用壽命長 。 (3) 機械強度好 ,遇水不粉化 ,床層阻力小 . b. EAC 系列精脫硫劑有以下特點 : (1) 脫硫精度高 普通脫硫精度為出口硫化氫 ,用于粗脫 ,而 EAC 精脫硫劑脫硫精度為出口硫化氫 . (2) 反應速度快 研究表明 ,EAC的穿透空速是普通脫硫劑的 24倍 ,工業(yè)使用時 ,普通脫硫劑使用空速是 200500h1左右 . (3) 精脫硫劑的工作 (穿透 )硫容高 研究表明 ,EAC 型精脫硫劑工作硫容為其它常溫脫硫 劑的 35 倍 ,EAC4 型解決了在常溫下精脫二氧化硫的難題 ,其硫容可達10%. (4) 對有機硫有一定的脫除作用 本設計中 ,預處理器和三級脫硫塔采用 EAC4 型精脫硫劑 ,其性能指標列于下表 : 精脫硫劑 外觀 粒度 堆密度（ g/ml） 比表面積（ m3/g） 孔容（ ml/g） 空隙率 EAC4 型 黑色條形 4（ 34） 179。（ 515） 06177。 ＞ 800 二級脫硫塔采用 T504 型常溫有機硫催化劑 ,其性能列于下表中 : 主要成份 外觀 粒度（ mm） 堆密度（ g/ml） 比表面積（ m3/g） 空隙率 Al2O3加特種添加劑 白色球狀顆粒 42～ 4 43～ 5 44～ 6 ～ 150～ 350 工業(yè)上分離提純 CO2的方法有低溫蒸餾法 ,膜分離法 ,溶劑吸收法 . ① 低溫蒸餾法 本法由于設備龐大 ,能耗較高 ,分離效果差 ,因而成本較高不適應于中小規(guī)模生產(chǎn) ,一般適用于油田開采現(xiàn)場 ,生產(chǎn)無硫 CO2產(chǎn)品直接注入油井以提高采油率。 ② 分 離和溶劑吸收法 膜分離法具有裝置簡單 ,操作簡單 ,能耗較低等優(yōu)點 ,是當今世界上發(fā)展較迅速的一項節(jié)能型氣體分離技術 .但是膜分離法的缺點是很難得到高純 度的 CO2,為了得到高純度的 CO2,它必須與溶劑吸收法結合起來 ,前者用于粗分離 ,后者做精分離 ,工藝極其復雜 ③ 分子篩 吸附法 分子篩吸附 法具有工藝過程簡單 ,能耗低 ,適應能力強 ,自動化程度高 ,技術先進 ,經(jīng)濟合理等優(yōu)點。 18 CO2 在物理吸附劑上表現(xiàn)出與其他氣體具有更強的吸附能力 ,變壓吸附法就是利用這種吸附能力的差異達到從混合氣體中分離提純不同純度的 CO2的目的。 本文設計提純的目的是從 CO2中除去易揮發(fā)組分 NOx、 CO 等雜質。 NOx、 CO 與 CO2的相對揮發(fā)度較高 ,本文利用精餾法來提純 CO2。 提純裝置中采用精密填料 ,為了克服散堆填料層中由于空隙率不均勻而造成的液相壁流現(xiàn)象和溝流現(xiàn)象 ,規(guī)定了氣液流徑 ,改善了填料層內氣液分布狀況在很低的壓降下 ,可以提供更多的比表面積 ,使得處理能力和傳質性能得到較大程度的提高。 本設計采用壓延制刺孔板濃縮填料。 本填料由于金屬表面輾壓有十分密集的微小刺孔 ,增強了填料表面的毛細作用 ,液體充分濕潤構成成膜 ,刺又強化液膜的湍動 ,利于液膜表面更新 ,這種填料有很好的分離效率。 第三章 物料衡算 一、衡算依據(jù) 1. 年產(chǎn)量 工業(yè)用 CO210000 噸； 2. 年工作日 300 天； 3. CO2的提取率為 86%； 4. 產(chǎn)品質量標準： 組成 H2S SO2 有機硫 H2O NOX 含量 ≤ 2mg/Nm3 ≤ 2mg/Nm3 ≤ ≤ 30ppm ≤ 5ppm 組成 O2 N2 CO CO2 含量 ≤ 20ppm ≤ 20ppm ≤ 10ppm ≥ % ： 組成 CO CO2 N2 O2 SO2 含量 ～ 2％ 86％ 10％ 2～ 3％ 50 mg/Nm3 組成 NOX H2S CS2 COS 粉塵 含量 20 mg/Nm3 500mg/Nm3 mg/Nm3 200 mg/Nm3 50 mg/Nm3 放空氣 出口溫度：常溫 放空氣 出口壓力： 3040mm 水柱 放空氣 出洗滌塔溫度： ≤ 30℃ 放空氣 出洗滌塔含塵量： ≤ 5 mg/Nm3 放空氣 出吸收塔 H2S 含量： ≤ 500ppm 、預處理工序 預處理器出口無機硫含量： ≤ 500ppm