【文章內容簡介】 或全部采用規(guī)整填料；二是再生塔的改造。由于傳統(tǒng)設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硫積累結垢，漸漸堵塞淋降板上的開孔，使其失效故往往生產2年后再生效果會明顯不如以前。由此可見，必須對這種結構徹底改造。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，具體內容有：（1）調整溶劑泵的揚程，串聯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、化學或物理化學溶劑作為復合溶劑凈化酸性氣體的研究，多年來一直方興未艾。復合溶劑法的優(yōu)點從選擇性和吸收能力分析，特別是高分壓下，選擇合適的復合溶劑，優(yōu)于純溶劑，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，即復合溶劑的組成。而且，復合溶劑可以優(yōu)化配方用最低的費用達到所須的分離要求（）。 兩種方法的技術經濟比較（以噸氨計）項目PC法復合溶劑法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：（1）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。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；p——氣相CO2分壓，105Pa；B、C——常數，B=，C=；ζ——溶劑含水量的修正系數，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)展與國際經濟的迅速變化，合成氨工業(yè)的經濟性急需要提高，來降低成本，抵御風險。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，在國際經濟與國家政策的前提下，將合成氨的風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，對內外交困的合成氨行業(yè)來說，可以避免風險，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，在提高產品附加值的同時也填補了脫碳工藝的國內空白，并且為合成氨領域的進步積累了難得經驗。2 全廠總平面的布置和設計全廠平面設計為本設計的一項重要任務，總平面設計的是否合理，直接影響新建廠能否節(jié)約而有效的順利進行，影響到建廠后的生產，管理，成本，能耗等各個方面，同時還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展?？偲矫嬖O計任務：1在滿足生產流程條件下，結合廠區(qū)地形情況，經濟合理的安排場內外各建筑物、構筑物﹑堆場等的相對位置；2經濟合理的豎向布置，正確選擇標高；確定場內外運輸方式﹑運輸布置，合理組織人流﹑物流；3布置綜合管線；4標高綠化美化，考慮衛(wèi)生﹑消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。全廠總平面設計的基本原則為1 建筑物之間相互配置應符合生產程序的要求，并能保證合理生產作業(yè)線；2 原材料、半成品、成品的生產作業(yè)線應銜接協(xié)調，流程疏通，避免交叉和往返；3 廠內一切運輸系統(tǒng)布置應適合貨物運轉的特征，盡可能使貨運路線和人員路線不交叉；4 適當劃分廠區(qū)，建筑物之間的距離盡量縮小，但必須符合防火和衛(wèi)生技術條件的要求；5 在保證安全生產的前提下力求縮小廠房戰(zhàn)地面積，廠房布置盡量緊湊，根據生產的特點和設計擬建的工廠為中小型企業(yè)的情況，將工廠劃分為幾個區(qū)域，并按照區(qū)域進行布置，以保證各區(qū)域之間位置的協(xié)調配合，并符合衛(wèi)生防疫和環(huán)境美化。全廠應主要包括廠前區(qū)、動力區(qū)、生產區(qū)、倉庫區(qū)等。廠前區(qū)：包括行政樓、研發(fā)樓、職工食堂、醫(yī)務室等主要建筑。動力區(qū)：包括變電站、鍋爐房等。他們盡量靠近其服務的車間。這樣可以減少管路的鋪設和運輸過程的損耗。生產區(qū)：應包括七大車間：原料車間、熱電車間、造氣車間、壓縮車間、碳化車間、合成車間和尿素車間。還應有備件庫、機修車間、消防車間等輔助車間。倉庫區(qū)：應靠近主干道以便于運輸。平面布置有以下幾個特點：廠房建筑物的布置與生產工藝流程相適應。原料﹑半成品和成品形成整個順序，盡量保證流水作業(yè)，避免逆行和交叉；鍋爐房﹑水泵房﹑配電站等輔助車間盡量靠近其主要部門，以縮短期間距離，節(jié)省投資；由前區(qū)到生產區(qū)主要干道，應避免與主要運輸道路交叉；盡量使大多數廠房向陽﹑背風﹑避免瓦斯等，盡可能使各廠區(qū)有條件采用自然采光和自然通風等；按防火規(guī)范的要求，保證建筑物之間的距離，符合規(guī)定；根據衛(wèi)生規(guī)范的要求，保證廠區(qū)內衛(wèi)生符合規(guī)定；根據環(huán)境發(fā)展的要求，生產區(qū)設在有廢渣處理系統(tǒng)﹑廢水處理系統(tǒng)﹑廢氣處理系統(tǒng)等設施 ；考慮工廠今后的發(fā)展，在廠區(qū)留有建筑余地；盡量做到以生產區(qū)為軸線，再考慮輔助車間﹑行政樓和道路的安排。企業(yè)實行廠長負責制，各部門負責人直接受廠長負責，并實行三級管理，廠、科、車間及人員編制以組織好生產為原則。生產車間實行三班制，每班八小時，機械設備大修每二年一次，機械設備保養(yǎng)每一年一次。 合成氨全廠人員編制工種班制男女總人數熱電崗位333原料崗位333造氣崗位333變換崗位333脫碳崗位333甲烷化崗位333壓縮崗位333脫硫崗位333尿素崗位333司爐崗位333技術員1314安全員122輔助人員155車間主任144總計3213453 吸收塔和解吸塔的物料衡算和熱量衡算設計條件：（1）每噸氨耗變換氣近似取4278m(STP)，簡記為4278Nm3/ t氨（下同）。（2）變換氣組成為：CO2：；CO：；H2：；N2：；CH4：（均為體積分數，下同；其它組分被忽略）；（3）%；（4）PC吸收劑的入塔濃度根據操作情況選??；（5）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。計算基準：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：（300000t/a）/（8000h/a）=。變換氣：4278Nm變換氣/t氨。 變換氣各組分體積分數及組分分壓項目CO2COH2N2CH4合計體積分數（%）100（MPa）（Kgf/cm2）（atm）因為是高濃度氣體吸收，故吸收塔內CO2的溶解熱應予以考慮?，F假設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）為80%，然后利用物料衡算結合熱量衡算驗證生疏溫度假設的正確性。有人關聯出了CO2再PC中溶解的相平衡關系，因數據來源不同，關聯式略有差異[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，無因次Pco2—CO2分壓，atm T—PC出塔溫度，K 用關聯式（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的密度與溫度的關系 PC密度與溫度的關系：ρ= 式中：t—溫度，℃；ρ—密度， kg/m3。30℃：ρL1=1192kg/ m3；35℃：ρL2=1187 kg/ m3 PC的蒸汽壓查PC理化數據知，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—為熱力學溫度，K。、操作溫度為35℃下在數據，并取相對吸收飽和度為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。 各組分在PC中的溶解度數據項目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(%)%。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，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將其扣除。其他組分本身溶解度就很小，經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：=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分別代表進塔（出塔）及溶液帶出的總氣量，以yyy3分別代表CO2相應的體積分率，對CO2作物料衡算有：聯立兩式解之得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量：1=44+28+2+28=夾帶氣的質量流量：1127247。=1017kg/h溶解氣量：622001127=61073kg/h溶解氣的平均摩爾質量：=44+28+2+28= kg/kmol溶解氣的質量流量：61073247。=117552kg/h帶出氣體的總質量流量：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。計算結果表明：%， Nm3/m3PC，本設計的取值正好在其所要求的范圍之內，故選取值滿足要求。出塔氣體的體積流量應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量：2=44+28+2+28=出塔氣的質量流量：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 定壓比熱容abcdCP1CP2CO2102105109CO102106109H2103106109N2102106109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）。根據PC的定壓比熱容公式：CpL=+(t10) ℃；算得：Cpl1=℃； Cpl2=℃； CO2的溶解熱查得H CO2=14654kg/kmol CO2（實驗測定值）CO2在PC中的溶解量為：3757=58820Nm3/h =2626kmol/h故QS=146562626=38479567kJ/h根據全塔熱量衡算有：帶出的熱量（QV1+QL2）+溶解的熱量（QS）=帶出的熱量（QV2+QVL1+QV夾）.溶