合成氨原料气二氧化碳脱除课程设计

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1、 1 一、概述：一、概述： 吸收是利用各组分溶解度的不同而分离气体混合物的操作。混合气体与适当的液 体接触，气体中的一个或几个组分便溶解于液体中而形成溶液，于是原组分的一 部分气体分离。对与此题中的易溶气体是 CO2 。 依题意：年工作日以 330 天，每天以 24 小时连续运行计，合成氨原料气处理 量为 23500m3/ h。变换气组成及分压如下表 表 变换气的组成及分压 成分 CO2 CO H2 N2 CH4 体积百分数(%) 27.5000 3.6800 50.0000 18.1000 0.7200 组分分压(MPa) 0.44 0.059 0.8 0.29 0.0115 (kgf/cm

2、2) 4.488 0.602 8.16 2.958 0.117 工业上脱除二氧化碳的方法主要有物理吸收法，化学吸收法，物理化学吸收法。本次设 计是小合成氨厂原料气中二氧化碳的脱除，化学吸收法对工人素质要求较高，因此采用物理 吸收法。 物理吸收法适合于 CO2分压较高，净化度要求低的情况，再生时不用加热，只需降压或 汽提，总能耗比化学吸收法低，但 CO2分离回收率低，在脱 CO2前需将硫化物去除。物理吸 收是利用原料气中的溶质(CO2)在吸收剂中的溶解度较大而除去的方法。一般吸收采用高压及 低温，解吸时采用减压或升温，减压解吸所需再生能量相当少。此法的关键是选择优良的吸 收剂。所选的吸收剂必须对

3、 CO2的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、性能稳 定。典型的物理吸收法有加压水洗法、N2甲基吡咯烷酮法、低温甲醇法、碳酸丙烯酯法(Flour 法)等。 碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯为吸收剂的脱碳方法。 碳酸丙烯酯对 CO2、 H2S 的溶解度较大， 具有溶解热低、黏度小、蒸汽压低、无毒、化学性质稳定、无腐蚀等优点。此法 CO2的分离 回收率较高，能耗低已得到小合成氨厂的广泛应用，经过各种方法的比较，最后选择用碳酸 丙烯酯法吸收二氧化碳。 二、生产流程说明 碳酸丙烯酯脱碳工艺流程一般由吸收、闪蒸、汽提（即溶剂再生）和气相中带出的溶剂回收 等部分组成。 （见下图）参考4 吸收过程：由氮氢压

4、缩工段来的约 1.6MPa的变换气，经油分离器再次分离气 体中的油沫后，从脱碳塔底部进入，变换气与塔中喷淋的碳酸丙烯酯液逆流接触， 2 变换气中大部分的二氧化碳被碳酸丙烯酯溶液吸收，出脱碳塔的净化气中含 CO298% 由汽提鼓风机补入防腐空气后常解气含 CO295.7%(干基 CO2气体含氧量为 0.5 0.6%)，再经罗茨鼓风机加压后，送至洗涤塔上洗去气体中夹带的碳酸丙烯酯雾沫 后送往尿素装置的 CO2压缩工段。 常解后的碳酸丙烯酯溶液溢流进入常解再生塔下塔顶部与汽提鼓风机送入塔 内的空气逆流接触，进一步气提出残留于富液的二氧化碳。汽提气经洗涤塔下塔 去气体中的碳酸丙烯酯雾沫后放空。出常解再生塔的碳酸丙烯酯贫液至中间贮槽 再经脱碳泵加压到约 2.1MPa,经溶剂冷却器冷至 35送入脱碳循环使用。 闪蒸是在低于吸收操作压力下使溶于溶剂中的气体解吸出来的过程。是物理 溶剂再生方法中最常用的方法。闪蒸的另一目的是为了回收溶于溶剂中的某些气 体组分，如：氢气、甲烷等。由于各种气体组分在碳酸丙烯酯中具有不同的溶解 度和平衡规律，因此可以通过控