【正文】 化學(xué)吸收劑，二氧化四氫噻吩是物理吸收劑，故此法為物理與化學(xué)效果相結(jié)合的脫碳方法。在碳酸化法合成氨流程中，采用氨水脫除變換氣中的二氧化碳，同時(shí)又將氨水加工成碳酸氫銨。后者脫碳反應(yīng)式為：為提高二氧化碳的吸收和再生速度，可在碳酸鉀溶液中添加某些無機(jī)或有機(jī)物作活化劑，并加入緩蝕劑以降低溶液對(duì)設(shè)備的腐蝕。(2) 化學(xué)吸收法 具有吸收效果好、再生容易，同時(shí)還能脫硫化氫等優(yōu)點(diǎn)。此法設(shè)備簡(jiǎn)單，但脫除二氧化碳凈化度差，出口二氧化碳一般在2％(體積)以下，動(dòng)力消耗也高。脫除原料氣中二氧化碳的方法，分為3類。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 在氣液平衡數(shù)據(jù)的測(cè)定和魯化廠年產(chǎn)8萬(wàn)噸生產(chǎn)裝置的基礎(chǔ)上，提供了大型廠設(shè)計(jì)參數(shù)，進(jìn)行此項(xiàng)年產(chǎn)30萬(wàn)噸合成氨NHD脫硫脫碳基礎(chǔ)設(shè)計(jì)，條件是以德士古煤漿氣化氣經(jīng)中低溫耐硫變換后的氣體為原料在2MPa壓力下將含CO2 43%，的變換氣凈化至CO2 %，每噸氨總能耗99萬(wàn)大卡，南化集團(tuán)公司研究院開發(fā)的NHD凈化技術(shù)，目前已在20多家氨廠、甲醇廠、醋酸廠的脫硫、脫碳裝置上得到成功應(yīng)用。 1988年批準(zhǔn)的山東魯南化肥廠二期擴(kuò)建工程為年產(chǎn)8萬(wàn)噸合成氨，造氣部分引進(jìn)德士古煤漿氣化技術(shù)，其它部分由國(guó)內(nèi)配套。灑落地下時(shí)可被生物降解，對(duì)人及生物環(huán)境無毒害，因此NHD氣體凈化技術(shù)為清潔生產(chǎn)工藝。它具有沸點(diǎn)高，冰點(diǎn)低，蒸汽壓低，對(duì)CO2氣體有很強(qiáng)的選擇吸收性，能適合于以煤(油)為原料，酸氣分壓較高的合成氣等的氣體凈化，脫碳時(shí)需消耗少量冷量，屬低能耗的凈化方法。NHD是南京化學(xué)工業(yè)公司研究院近年來開發(fā)的一種優(yōu)良的物理吸收溶劑。 我的設(shè)計(jì)是參照以下兩方面制定的：1根據(jù)國(guó)家計(jì)委、國(guó)家科委及國(guó)產(chǎn)化辦公室頒發(fā)的“七五”重點(diǎn)科技專題，引進(jìn)技術(shù)消化吸收一條龍計(jì)劃，采用NHD凈化工藝，解決德士古煤漿氣化技術(shù)的酸性氣脫除，NHD凈化技術(shù)合同編號(hào)75—7—6。低溫甲醇洗脫硫與脫碳是用同一個(gè)高的吸收塔分為兩段，上段脫二氧化碳，下段脫硫，上塔吸收CO2的溶劑一部分去下塔脫S；NHD目前的流程是脫S和脫CO2溶劑分開各自成立系統(tǒng)循環(huán)，但低溫甲醇洗額外增加一個(gè)甲醇—水蒸餾塔。從后面的技術(shù)比較可以清楚看出本技術(shù)的優(yōu)越性。 NHD工藝技術(shù)是國(guó)內(nèi)南京化工研究院開發(fā)，化工部第一設(shè)計(jì)院已在魯南化肥廠Ⅱ期工程凈化系統(tǒng)成功的設(shè)計(jì)了一套年產(chǎn)8~10萬(wàn)噸氨裝置，現(xiàn)已投產(chǎn)三年多，運(yùn)行十分穩(wěn)定。NHD溶劑物化性能穩(wěn)定，蒸氣壓低，揮發(fā)損失小，無氣味、無毒、不腐蝕、不分解。 (2) NHD凈化工藝是國(guó)內(nèi)八十年代以后開發(fā)成功的新技術(shù)，具有九十年代的水平，該工藝在常溫(5~10℃)條件下操作，設(shè)備材質(zhì)大部分為碳鋼，國(guó)內(nèi)可以解決，價(jià)格也便宜。該法工藝技術(shù)屬國(guó)外工程公司專利技術(shù)，盡管國(guó)內(nèi)已引進(jìn)投產(chǎn)四套低溫甲醇洗裝置，有的國(guó)內(nèi)工程公司也從事了一些配套工作，但真正設(shè)計(jì)這樣大型裝置還是要引進(jìn)技術(shù)，因此技術(shù)費(fèi)、引進(jìn)設(shè)備費(fèi)要高于國(guó)內(nèi)的技術(shù)和設(shè)備。所以此法的冷、熱能量消耗較高。同時(shí)分離出足夠尿素生產(chǎn)使用的CO2(%)，它與液氮洗(190℃深冷操作)配套，均在低溫下操作，減少低溫復(fù)熱的過程，使流程簡(jiǎn)化、設(shè)備減少。低溫下甲醇對(duì)CO2溶解度較大，因此循環(huán)溶液量小，耗電較少。這里用低溫甲醇法和NHD兩種方法相比較進(jìn)行選定。 MDEA和Selexol，均屬國(guó)外技術(shù)，如使用須付給國(guó)外技術(shù)使用費(fèi)和軟件費(fèi)。 碳酸丙烯酯法常溫甲醇洗對(duì)CO2不能選擇吸收，而且甲醇消耗大，能耗較高，大型廠也沒有使用經(jīng)驗(yàn)，因此不宜采用。 NHD法(國(guó)內(nèi)新開發(fā)) MDEA法(物理—化學(xué)吸收) 一般以煤為原料的選低溫甲醇洗、碳丙、NHD較多，這兩年選變壓吸附的也不少(因?yàn)槠銫O2相對(duì)于氨較富余，比較節(jié)能)；一般以天然氣為原料的選擇MDEA、苯菲爾熱鉀堿，選變壓吸附的較少(因?yàn)槠銫O2相對(duì)于氨較少，氨多碳少)。干法目前主要就是變壓吸附，濕法目前就比較多，現(xiàn)比較常用的有MDEA、苯菲爾熱鉀堿、低溫甲醇洗、碳丙、DEA、NHD等。另外，它還能與不飽和烴、胺類、環(huán)氧化合物及其它化合物發(fā)生二元、三元共聚反應(yīng)，生成交聯(lián)、接枝、嵌段等高分子聚合物，如聚氨基甲酸酯、聚碳酸酯、聚脲等。 2)化學(xué)應(yīng)用：二氧化碳用于制造純堿、輕質(zhì)碳酸鹽、化肥(碳酸氫銨、尿素)以及脂肪酸和水楊酸及其衍生物已有成熟的工藝，作為一種重要的有機(jī)合成原料，其應(yīng)用也在不斷研究開發(fā)。另外，CO2還可用于醫(yī)用局部麻醉、大型鑄鋼防泡劑和滅火劑。1)物理應(yīng)用：CO2作為人工降雨劑，可解決干旱地區(qū)的農(nóng)田灌溉問題；在食品工業(yè)中作為冷凍劑，可保證魚類、肉類、奶類的長(zhǎng)期保鮮和低溫運(yùn)輸，同時(shí)用作清涼飲料的添加劑。許多國(guó)家都在研究把CO2作為“潛在碳資源”加以綜合利用。 對(duì)粗原料氣進(jìn)行凈化處理，除去氫氣和氮?dú)庖酝獾碾s質(zhì)，主要包括變換過程、脫硫、脫碳過程以及氣體精制過程。 合成氨的主要原料可分為固體原料、液體原料和氣體原料。除液氨可直接作為肥料外，農(nóng)業(yè)上使用的氮肥，例如尿素、硝酸銨、磷酸銨、氯化銨以及各種含氮復(fù)合肥，都是以氨為原料的。河南城建學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 總論12萬(wàn)噸年合成氨原料氣脫碳及再生工藝設(shè)計(jì)畢業(yè)論文1總論 12 12 13 15 152 生產(chǎn)方案的確定 17 17 NHD的脫碳原理 18 NHD溶劑的物理性質(zhì) 18 計(jì)算的熱力學(xué)基礎(chǔ) 18 19 脫碳及再生工藝參數(shù)的選定 20 脫碳流程的選擇 20 20 脫碳再生操作壓力的選定 21 22 冷凝器的位置及選定 23 233 脫碳再生生產(chǎn)流程說明 244 吸收過程的工藝計(jì)算 26 27 29 30 30 30 31 31 32 塔徑及氣速的計(jì)算 32 33 35 35l 35 385 解吸過程的工藝計(jì)算 42 42 42 43 43 43 44 45 45 填料層高度的計(jì)算 46 48 48 48 50主要符號(hào)說明 54致謝 56參考文獻(xiàn) 571總論氨是重要的無機(jī)化工產(chǎn)品之一，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。合成氨是大宗化工產(chǎn)品之一，世界每年合成氨產(chǎn)量已達(dá)到1億噸以上，其中約有80%的氨用來生產(chǎn)化學(xué)肥料，20%作為其它化工產(chǎn)品的原料。經(jīng)過近百年的發(fā)展，合成氨技術(shù)趨于成熟，形成了一大批各有特色的工藝流程，但都是由三個(gè)基本部分組成，即原料氣制備過程、凈化過程以及氨合成過程。CO2不是合成氨合成的原料氣，故需要在凈化階段除去；但CO2在常溫常壓下是無色無臭氣體，在常溫下加壓即可液化或固化，安全無毒，使用方便，加上其含量非常豐富，因此隨著地球能源的日益緊張，現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，CO2的利用越來越受到人們的重視。它的應(yīng)用可分為物理應(yīng)用和化學(xué)應(yīng)用。CO2在焊接工藝中作為絕緣劑和凈化劑，用來提高焊接質(zhì)量；作為萃取劑可以從香料和水果中提取香精，從咖啡里提取堿。超臨界液態(tài)CO2因其特殊的性質(zhì)，還可用于貴重機(jī)械零件的清洗劑和超臨界萃取劑。在催化劑存在下，它可以被氫還原成甲烷、甲醇、甲醛、甲酸；它與H2一起代替甲醇參與芳烴的烷基化，得到包括加氫和甲基轉(zhuǎn)移的產(chǎn)物；它與不飽和烴反應(yīng)生成內(nèi)酯、酸或酯類。脫碳工藝分大的說，有濕法和干法兩種。在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)原料路線、生產(chǎn)工藝的不同進(jìn)行選擇。用于CO2脫除的物理吸收方法很多，目前在工業(yè)上應(yīng)用廣泛，技術(shù)先進(jìn)，投資省，能耗低的方法如下： 低溫甲醇洗(Rectisol)法 常溫甲醇洗(Amisol)法 Selexol法(國(guó)外常用) 碳丙(PC)，用于脫硫尚缺少大廠實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，用于脫CO2始于六十年代美國(guó)弗絡(luò)系(Fcour)公司，但在國(guó)內(nèi)不少氨廠中使用經(jīng)驗(yàn)表明，其凈化度差，溶劑揮發(fā)損失較大，國(guó)內(nèi)不少氨廠已轉(zhuǎn)向其他凈化方法，新建廠已很少采用。與低溫甲醇法方法相比，均為國(guó)外引進(jìn)技術(shù)，NHD為國(guó)內(nèi)自行開發(fā)的技術(shù)，在工程設(shè)計(jì)中應(yīng)優(yōu)先考慮自有技術(shù)。(1)低溫甲醇洗又稱冷法凈化工藝，是利用甲醇溶液在60℃低溫下洗滌變換氣，溶解分離混合氣中的CO2。其最主要的優(yōu)點(diǎn)是凈化度高，脫CO2能力強(qiáng)，一般的凈化度CO2 10ppm。 該法的不足之處是低溫操作(60