【文章內(nèi)容簡介】 分油污及部分硫化物，并將氣體溫度降到30℃以下，同時降低變換氣中飽和水蒸汽含量。氣體自水洗塔塔頂出來進入分離器，自分離器出來的氣體進入二氧化碳吸收塔底部，與塔頂噴淋下來的碳酸丙烯酯溶液逆流接觸，將二氧化碳脫至工藝指標內(nèi)。凈化氣由吸收塔頂部出來進入凈化氣洗滌塔底部，與自上而下的稀液（或脫鹽水）逆流接觸，將凈化氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴與蒸氣洗滌下來，凈化氣由塔頂出來后進入凈化氣分離器，將凈化氣夾帶的碳酸丙烯酯霧沫進一步分離，凈化氣由分離器頂部出來回壓縮機四段入口總管。根據(jù)各廠的具體情況和氨加工產(chǎn)品的不同，相匹配的碳丙脫碳條件及要求亦各異。在使用日的上，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CO2進行粗脫，而大部分廠家，則進行精脫；對脫碳壓力，、。（2）解吸氣體回收流程由閃蒸槽解吸出來的閃蒸氣進入閃蒸氣洗滌塔，自下而上與自上而下的稀液逆流接觸，將閃蒸氣夾帶的液滴回收下來。閃蒸氣自閃蒸氣洗滌段出來后進入閃蒸氣分離器，將閃蒸氣夾帶的碳酸丙烯酯液滴進一步分離下來，閃蒸氣自分離器頂部出來送碳化，脫除二氧化碳并副產(chǎn)碳酸氫銨后，閃蒸氣回壓縮機一段入口總管。由常解塔解吸出來的常解氣進入常解汽提氣洗滌塔的常解氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接觸，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴與飽和于常解氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，常解氣自常解氣洗滌段出來后進入常解氣分離器，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴進一步分離，常解氣自分離器頂部出來送食品二氧化碳工段。汽提氣由汽提塔出來后進入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接觸，將汽提氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴和飽和汽提氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，經(jīng)洗滌后汽提氣由塔頂放空。（1）碳酸丙烯酯脫碳流程簡述貧碳酸丙烯酯溶液從二氧化碳吸收塔塔頂噴淋下來，由塔底排出稱為富液。富液經(jīng)自調(diào)閥進入溶液泵渦輪機組的渦輪，減壓后進入閃蒸槽，自閃蒸槽出來的碳酸丙烯酯液一部分進入過濾器，大部分不經(jīng)過過濾器，二者混合過后進入常解汽提塔的常解段，碳酸丙烯酯液自常解段底部出來經(jīng)過兩液封槽進入汽提塔頂部，與自下而上的空氣逆流接觸，將碳酸丙烯酯溶液中的二氧化碳進一步汽提出來，經(jīng)汽提后的碳酸丙烯酯溶液為貧液，貧液由汽提塔出來進入循環(huán)槽，再由循環(huán)槽進入溶液泵渦輪機組的溶液泵，由泵加壓后經(jīng)碳酸丙烯酯溶液冷卻器降溫，進入二氧化碳吸收塔，從而完成了碳酸丙烯酯溶液的整個解吸過程。（2）稀液流程循環(huán)稀液（或軟水）由常解汽提氣洗滌塔的常解段出來，經(jīng)稀液泵加壓后送往凈化氣洗滌塔上部自上而下。由塔底出來經(jīng)自調(diào)閥進入閃蒸氣洗滌塔的上部自上而下，由底部出來經(jīng)自調(diào)閥進入常解汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段自上而下，由底部出來經(jīng)一U型液封管進入常解氣洗滌段繼續(xù)循環(huán)。綜合分析PC法脫碳各廠的使用情況，最具代表性的問題有：（1）：a、PC溶劑蒸汽壓高；b、PC氣相回收系統(tǒng)不完善；c、操作管理水平的影響。（2）凈化氣中CO2含量容易跑高，噸氨電耗高. 凈化氣中CO2含量高，原因是多方面的如再生效果不好，系統(tǒng)殘?zhí)几呋蚶鋮s不好等等。目前碳丙脫碳技術(shù)已提高到一個新的階段，已工業(yè)應(yīng)用的或即將應(yīng)用的最有吸引力的進展有以下幾個方面。 PC法脫碳技術(shù)發(fā)展趨勢 塔器的優(yōu)化包括塔徑、塔填料、塔內(nèi)件、塔過程控制的技術(shù)改造，改造后往往可提高20%50%或更高的生產(chǎn)能力，改造主要分兩部分進行:一是脫碳塔氣液分布器和填料的改造，其目的是提高通氣量和強化氣液接觸效率，加大潤濕面積。具體辦法是設(shè)稅全截面均勻分布的氣體和液體分布器，部分或全部采用規(guī)整填料；二是再生塔的改造。由于傳統(tǒng)設(shè)計中再生塔常解段均為淋降式，當系統(tǒng)硫含量高時，受逆流及淋降板開孔直徑的限制，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孔，使其失效故往往生產(chǎn)2年后再生效果會明顯不如以前。由此可見，必須對這種結(jié)構(gòu)徹底改造。具體辦法是將常解段改為篩板或填料塔型，并增設(shè)類似塔型的真空解析段。改造工作除了塔器以外，還進行了系統(tǒng)工藝優(yōu)化，具體內(nèi)容有：（1）調(diào)整溶劑泵的揚程，串聯(lián)1臺增壓泵；（2）氣提流程由原正壓氣提改為負壓氣提，有利于提高貧度；（3）降低變換氣和循環(huán)溶劑的溫度，以提高碳丙吸收能力；（4）采取碳丙溶劑半過濾或全過濾方法，杜絕系統(tǒng)堵塞隱患；（5）提高變換氣脫硫效果；（6）碳丙稀液回收改造[11]。用兩種或兩種以上的物理、化學(xué)或物理化學(xué)溶劑作為復(fù)合溶劑凈化酸性氣體的研究，多年來一直方興未艾。復(fù)合溶劑法的優(yōu)點從選擇性和吸收能力分析，特別是高分壓下，選擇合適的復(fù)合溶劑，優(yōu)于純?nèi)軇?，顯著地提高了溶劑的吸收能力；另一方面明顯地降低了能耗。除此以外，復(fù)合溶劑為了達到操作特性要求所作的混合過程，還具有其它方面的靈活性，即復(fù)合溶劑的組成。而且，復(fù)合溶劑可以優(yōu)化配方用最低的費用達到所須的分離要求（）。 兩種方法的技術(shù)經(jīng)濟比較（以噸氨計）項目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實踐證明，低溫碳丙法具有以下優(yōu)點:l)氣體凈化度高；2)降低溶劑循環(huán)量；3)降低溶劑損耗。為了在較低操作壓力下獲得需要的氣體凈化度、降低溶劑循環(huán)量、節(jié)省動力消耗、降低溶劑蒸發(fā)損失,吸收操作可在低于常溫條件下進行,即低溫碳酸丙烯酯脫碳技術(shù)。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，摩爾分數(shù)；p——氣相CO2分壓，105Pa；B、C——常數(shù)，B=，C=；ζ——溶劑含水量的修正系數(shù)，當含水量為2%時，ζ=，lgζ=；T———吸收溫度，K。隨著合成氨工業(yè)的飛速發(fā)展與國際經(jīng)濟的迅速變化，合成氨工業(yè)的經(jīng)濟性急需要提高，來降低成本，抵御風(fēng)險。就碳酸丙烯酯法脫碳工藝進行深入研究，以達到成本最低化，資源有效化。因此，在國際經(jīng)濟與國家政策的前提下，將合成氨的風(fēng)險和利潤投入到中間工序脫碳工段，對陷入困境的化工行業(yè)是一個很好的出路，對內(nèi)外交困的合成氨行業(yè)來說，可以選擇與鎳鐵行業(yè)進行戰(zhàn)略聯(lián)盟，以避免風(fēng)險，降低成本。此工藝能有效縮短流程，降低能源消耗，減少污染排放，在提高產(chǎn)品附加值的同時也填補了脫碳工藝的國內(nèi)空白，并且為合成氨領(lǐng)域的進步積累了難得經(jīng)驗。第二章 物、熱量恒算設(shè)計條件：（1）每噸氨耗變換氣近似取4278m(STP)，簡記為4278Nm3/變換氣t/氨（下同）。（2）變換氣組成為：CO2：；CO：；H2：；N2：（均為體積分數(shù)，下同。其它組分被忽略）；（3）%；（4）PC吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況選?。唬?）氣液兩相的入塔溫度均選定為30℃；（6）；（7）年工作日330d，每天24h連續(xù)運行。1計算前的準備依照：年工作日以330d，每天以24h連續(xù)運行計，有33024=7920h，此處按8000h算。合成氨：（400000t/a）/（8000h/a）=變換氣：4278Nm變換氣/t氨。 變換氣各組分體積分數(shù)及組分分壓項目CO2COH2N2合計體積分數(shù)（%）100組分分壓（MPa）（Kgf/cm2）（atm）因為是高濃度氣體吸收，故吸收塔內(nèi)CO2的溶解熱應(yīng)予以考慮。現(xiàn)假設(shè)出塔氣體 溫度與入塔液的溫度相同，為Tv2=30℃，出塔液的溫度為TL1=35℃，并取吸收飽和度（定義為出塔溶液濃度對其平衡濃度的百分數(shù)）為80%，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗證生疏溫度假設(shè)的正確性。有人關(guān)聯(lián)出了CO2再PC中溶解的相平衡關(guān)系，因數(shù)據(jù)來源不同，關(guān)聯(lián)式略有差異[12]。lgXco2=lgPco2+（1）式中：Xco2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，kgf/cm2 T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+（2） 式中： Xco2 CO2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+(3)式中：Xco2—摩爾百分數(shù)，無因次Pco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K 用關(guān)聯(lián)式（1）計算出塔溶液中CO2的濃度有 lgXco2=+Xco2= /kmolPC=（）= Nm3CO2/ m3PC式中：—PC的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；1187—出塔溶液的密度（近似取純PC的密度，kg/m3）。 PC的密度與溫度的關(guān)系 PC密度與溫度的關(guān)系：ρ= 式中：t—溫度，℃；ρ—密度， kg/m3。30℃：PL1=1192kg/ m3；35℃：PL2=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，故可認為PC不揮發(fā)。 PC的黏度logμ=+（） T為熱力學(xué)溫度，K。、操作溫度為35℃下在PC中的溶解度數(shù)據(jù)，并取相對吸收飽和度為80%。 各組分在PC中的溶解度數(shù)據(jù)項目CO2COH2N2合計組分分壓(MPa)溶解度(Nm3/m3PC)溶解量(Nm3/m3PC)溶解氣體積分數(shù)(%)%。其它氣體在PC中的溶解度很小，故也可將CO2以外的組分視為惰性氣體而忽略不計，而只考慮CO2的溶解吸收，即將多組分吸收簡化為單組份吸收的問題。說明：，故計算的實際溶解量時應(yīng)將其扣除。其他組分本身溶解度就很小，經(jīng)解吸后的殘值完全可被忽略。CO2溶解量的計算如下：前已算出，35℃時CO2在PC中的平衡溶解度Xco2=，PC對CO2的實際溶解能力為：= Nm3/m3PC。 溶劑夾帶量 Nm3/m3PC計，各組分被夾帶的量如下：CO2：= Nm3/m3PCCO：= Nm3/m3PCH2：= Nm3/m3PCN2：= Nm3/m3PC 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 %N2：+= Nm3/m3PC % Nm3/m3PC 100%以VVV3分別代表進塔(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CO2作物料衡算有：聯(lián)立兩式解之得V1===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。=1017kg/h溶解氣量：622001127=61073kg/h溶解氣的平均摩爾質(zhì)量：=44+28+2+28= kg/kmol溶解氣的質(zhì)量流量：61073247。=117552kg/h帶出氣體的總質(zhì)量流量：1017+117552=118569kg/h，= kgf/cm2，此時CO2的分壓為： Pco2==此時分壓呈平衡的CO2液相濃度為：lgXco2=+= Xco2= CO2/kmolPC ==＞ Nm3CO2/m3PC式中：1192為吸收液在塔頂30℃時的密度，近似取純PC液體的密度值。計算結(jié)果表明：%， Nm3/m3PC，本設(shè)計的取值正好在其所要求的范圍之內(nèi)，故選取值滿足要求。出塔氣體的體積流量應(yīng)為入塔氣體的體積流量與PC帶走氣體的體積流量之差CO2：2139003757= Nm3/h %CO：2139003757= Nm3/h %H2：213900+3757= Nm3/h %N2：213900+= Nm3/h % Nm3/h % 出塔氣的平均摩爾質(zhì)量：2=44+28+2+28=出塔氣的質(zhì)量流量：V2=247。=74427kg/h因難以查到真實氣體的定壓比熱容，但氣體的壓力并非很高，故可借助理想氣體的定壓比熱容公式進行近似計算。理想氣體的定壓比熱容： CPV=ai+biT+ciT2+DdiT3。組分溫度系數(shù) 定壓比熱容a b c d CP1 CP2CO2102105109CO102106109H2103106109N2102106109注2：表中CP的單位為（）。進出塔氣體的摩爾比熱容： ===+++=由于（1187為35℃時純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）。文獻查的PC的定壓比熱容：CpL=+(t10) ；據(jù)此算得：CpL1=；