化工畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書二氧化碳的吸收再生設(shè)計(jì)(編輯修改稿)
2024-09-02 06:49 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 系統(tǒng)的可操作性，更是脫碳塔以預(yù)飽和CO2的溶液作貧液這種先進(jìn)工藝的采用的先決條件。NHD溶劑吸收二氧化碳的傳質(zhì)速度較慢，而且低溫操作下的溶劑粘度大，流動(dòng)性差。所以需要較大的氣液傳質(zhì)界面。因此，我們選用了操作彈性較大的填料塔。在國(guó)外已經(jīng)運(yùn)轉(zhuǎn)的聚乙二醇二甲醚氣體凈化工業(yè)裝置，也多采用填料塔。同樣，解吸過程也采用填料塔。 關(guān)于填料，可以根據(jù)發(fā)展情況，考慮選用φ5025碳鋼階梯環(huán)，也可使用φ5025玻纖增強(qiáng)聚丙烯階梯環(huán)，但必須有低溫長(zhǎng)期使用的經(jīng)驗(yàn)后方可使用。由于此次設(shè)計(jì)的溫度不低，故為選用聚丙烯階梯環(huán)。 脫碳再生操作溫度的選定在吸收壓力及進(jìn)脫碳塔氣的CO2濃度為定值時(shí)，二氧化碳在聚乙二醇二甲醚中的平衡溶解度隨溫度降低而升高。圖1 吸收溫度對(duì)脫碳?xì)庵蠧O2 含量的影響所以，降低脫碳溫度，有利于加大吸收能力，減少溶液循環(huán)量和輸送功率，也有利于提高凈化度。更由于溶劑蒸汽壓隨溫度降低而降低，可使系統(tǒng)的溶劑損耗減少，但低溫下的溶劑粘度大，傳質(zhì)慢，增加了填料層高度和冷量損失。 據(jù)計(jì)算，脫碳負(fù)荷，填料層高度，吸收壓力等條件均相同時(shí)，脫碳貧液溫度為25℃時(shí)，%，貧液溫度降低到1℃，%。在這里脫碳塔的操作溫度選27℃。對(duì)于二氧化碳的再生，其操作溫度選常溫，25℃。 脫碳再生操作壓力的選定 吸收的壓力越高，越有利于物理溶劑的吸收能力的提高。以下是兩套不同吸收壓力的工業(yè)裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)： 從表中可以看出。但合成氨廠的脫碳?jí)毫ν蓧嚎s機(jī)型及流程總體安排所決定，用NHD脫碳都可以獲得良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。所以。 解吸的操作壓力我選常壓，即一個(gè)大氣壓，這樣有利于設(shè)備的運(yùn)行。在其它工藝條件不變時(shí)二氧化碳凈化度隨著氣液比的增大而降低。下表中模式數(shù)據(jù)顯示了這種影響。從該表中看到，在吸收再生條件均相近的情況下，吸收塔氣液比越小，凈化度越高。(~，吸收溫度均在26~34℃，氣提空氣/~)。如表3所示：表 3序 號(hào)氣液比溶劑吸收CO2能力m3(標(biāo))/m3CO2mol%進(jìn)塔氣凈化氣1234若要保證一定的CO2凈化度，則氣液比提高所產(chǎn)生的不利影響，需通過提高填料層高度來彌補(bǔ)。下表列出了在某工藝條件下，%%的對(duì)比數(shù)據(jù)。如表4所示：表 4序號(hào)ABCDEFGH氣液比脫碳能力m3(標(biāo))/m3凈化度CO2% 冷凝器的位置及選定 脫碳操作溫度接近于常溫，所以進(jìn)塔溶液需要冷凍措施。我們選用液氨為冷源，使溶液溫度保持在25℃左右。 根據(jù)國(guó)外同類型運(yùn)轉(zhuǎn)工廠的經(jīng)驗(yàn)，冷凝器的位置有兩種，一種冷卻貧液，一種是冷卻富液。兩種方法各有千秋。用冷凝器冷卻貧液的有美國(guó)奧馬哈氨廠，西德的一些工廠以及TVA的有關(guān)報(bào)價(jià)材料。它的優(yōu)點(diǎn)是，控制進(jìn)脫碳塔貧液溫度比較直接，經(jīng)冷卻后的低溫管道較短，其它設(shè)備操作溫度均稍高，這樣有利于氣提過程及減少冷量損失。缺點(diǎn)是傳熱溫差小，溶劑損耗大。另一種冷卻富液，即冷卻剛出脫碳塔的富液。采用這種冷凝器位置的有加拿大希爾哥頓公司氨廠，加拿大工業(yè)公司氨廠等。它的優(yōu)點(diǎn)是傳熱溫差大，有利于減少傳熱面積。(因?yàn)檎麄€(gè)脫碳系統(tǒng)中，富液溫度最高)整個(gè)脫碳系統(tǒng)操作溫度都較低，溶劑損耗少。然而帶來的缺點(diǎn)是不利于解吸過程，低溫管道設(shè)備多，冷量損失就大。 本次設(shè)計(jì)脫碳系統(tǒng)的半貧液冷卻采用第一種位置，貧液是由熱再生塔來，經(jīng)溶液換熱后再用氨冷卻，屬于第一種位置。NHD溶劑本身無(wú)腐蝕性，并能在有些原來的腐蝕的脫碳系統(tǒng)內(nèi)抑制腐蝕，這是因?yàn)镹HD溶劑吸收了水分，減輕了CO2對(duì)碳鋼的腐蝕。但在高溫和有二氧化碳和水蒸汽存在的情況下，對(duì)設(shè)備有一定的腐蝕作用。因此，脫碳系統(tǒng)的大部分設(shè)備——脫碳塔、氣提塔，閃蒸槽等都可用低合金鋼鋼制作，僅部分內(nèi)件，如除沫器，液體分布器，填料支承及壓板等，采用不銹鋼材料。 管道間墊片可用石棉，機(jī)械密封材料可選用硅橡膠，聚丙烯和聚四氟乙烯，一般的高分子材料慎用。 NHD溶劑是油漆的溶劑，管道和設(shè)備內(nèi)表面不能使用涂料，偶爾接觸NHD溶劑的設(shè)備防腐涂層可用環(huán)氧樹脂漆。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 脫碳再生生產(chǎn)流程說明3 脫碳再生生產(chǎn)流程說明 。 圖 1—換熱器 13—?dú)庖悍蛛x器 7—風(fēng)機(jī) 4—吸收塔 11—溶液泵 14—?dú)怏w緩沖罐 9—?dú)馓崴?12—閃蒸槽，進(jìn)入板翅式綜合氣體換熱器，與凈化氣、高壓閃蒸氣、低壓閃蒸氣換熱降溫，經(jīng)進(jìn)塔分離器分離，進(jìn)入脫碳塔，氣體由下向上與從塔頂噴淋下來的溶液逆流接觸，混合氣體的二氧化碳被溶劑吸收，%以下，凈化氣經(jīng)霧沫分離器分離掉夾帶的少量霧沫后，進(jìn)入翅式氣體換熱器回收冷量，經(jīng)裝有EAC2的精脫硫罐脫除掉殘余總硫，加壓送聯(lián)醇系統(tǒng)。 從脫碳塔底部出來的NHD富液，經(jīng)減壓后進(jìn)入閃蒸槽，將大部分溶劑中吸收的二氧化碳?xì)怏w閃蒸解吸出來，送尿素合成塔。自閃蒸槽底部出來的溶劑，經(jīng)富液泵提壓后送至氣提塔頂部。溶劑自塔頂噴淋下來，與從下部送入的氮?dú)饽媪鹘佑|，進(jìn)行傳質(zhì)換熱，并將溶液中殘留的二氧化碳?xì)馓岢鰜?。出氣提塔的解吸氣?jīng)分離器回收少量夾帶NHD霧沫后，入空氣冷卻器，與羅茨風(fēng)機(jī)送來的空氣進(jìn)行間接熱交換，之后，解吸氣放空。 從氣提塔出來的貧液則經(jīng)泵加壓和流量調(diào)節(jié)后，進(jìn)入氨冷管間，被液氨蒸發(fā)器冷卻后再送入脫碳塔頂部去吸收原料氣中的二氧化碳，如此循環(huán)使用，當(dāng)循環(huán)溶劑吸水超標(biāo)后，可部分送脫水塔進(jìn)行脫水處理，脫水后的溶劑經(jīng)溶液換熱降溫后送至氣提塔。 河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 吸收過程的工藝計(jì)算4 吸收過程的工藝計(jì)算已知條件：進(jìn)口氣體組成：組成CO2COH2N2H2SCH4O2合 計(jì)含量/%工藝參數(shù)： 原料氣壓力：常壓；進(jìn)脫碳塔氣體溫度：20℃；脫碳塔操作壓力：P=；脫碳塔操作溫度：t=27℃；進(jìn)脫碳塔溶液含二氧化碳的量：進(jìn)脫碳塔溶液溫度：25℃；閃蒸槽操作壓力：常壓；閃蒸槽操作溫度：25℃； 進(jìn)氣提塔氮?dú)鉁囟龋?0℃； 氣體塔操作壓力：常壓； 氣體塔操作溫度：25℃； 年工作日330天，其余數(shù)據(jù)根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況自定。設(shè)計(jì)目標(biāo)：出脫碳塔凈化氣組分中CO2含量；再生氣組分中CO2%回收率；脫碳塔壓差；氣提塔壓差。原料氣在通過吸收塔的過程中，二氧化碳?xì)怏w不斷被吸收，故氣體總量沿塔高而變，液體也因其中不斷溶入二氧化碳組分，其含量也沿塔高而變，但是塔的惰性氣體量和溶劑量是不變的。進(jìn)塔氣的的流量 ，其平均摩爾質(zhì)量為進(jìn)塔氣中的流量： 惰性氣體的流量：進(jìn)塔氣的摩爾流量：則原料氣中各組分的物質(zhì)的量為： 其中惰性氣體的物質(zhì)的量為：進(jìn)塔氣中的摩爾比為：出塔氣中的摩爾比為：進(jìn)塔溶液中的摩爾比為：塔操作壓力下的分壓為： 以煤為原料的變換氣中在25℃，（標(biāo)）。，則在25℃，（標(biāo)） 凈化氣的流量為： 凈化氣摩爾流量為：凈化氣中的流量為： 則被NHD吸收的流量為： 被NHD吸收的摩爾流量為：則吸收所需的NHD的量為：其摩爾流量為：%，則真實(shí)所需的NHD為：其摩爾流量為： 根據(jù)全塔的物料恒算，求出在液相中的摩爾比為其摩爾分?jǐn)?shù)為： 從塔底流出的富液量為：凈化氣各組分含量由求出，表 組成CO2COH2N2H2SCH4O2合 計(jì)含量%全塔的熱量平衡式為: 當(dāng)氣體壓力不高時(shí)，有其中氣體的比熱容，而，查將數(shù)據(jù)代入可得氣體中各組分的比熱容，表 組分CO2COH2N2H2SCH4O2 原料氣帶入的熱量為： 單位時(shí)間內(nèi)氣體的溶解熱為 式中為二氧化碳溶于NHD的溶解熱， 進(jìn)塔溶液帶入的熱量 式中為NHD的比熱容， 由工程上操作可知?dú)怏w出塔溫度與操作溫度相同，則 其中氣體的比熱容，而， 查將數(shù)據(jù)代
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