12万吨年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计论文

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1、12万吨年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计毕业论文1总论121.1概述121.2文献综述131.3设计任务的依据151.4主要原材料及公用工程情况152生产方案的确定172.1脱碳及再生的方法172.2NHD的脱碳原理182.2.1NHD溶剂的物理性质182.2.2计算的热力学基础182.2.3计算的动力学基础192.3脱碳及再生工艺参数的选定202.3.1脱碳流程的选择202.3.2气提剂的选择202.3.5脱碳再生操作压力的选定212.3.6脱碳塔气液比的确定222.3.7冷凝器的位置及选定232.3.8腐蚀及材料选择233脱碳再生生产流程说明244吸收过程的工

2、艺计算264.1物料恒算274.2热量恒算294.2.1原料气带入的热量304.2.2单位时间内气体的溶解热304.2.3进塔溶液带入的热量304.2.4净化气带出的热量314.2.5塔底富液带出的热量314.3吸收塔的工艺设计324.3.1塔径及气速的计算324.3.2填料层高度的计算334.3.3塔厚度的计算354.3.4塔压降的计算35l4.3.5辅助设备的计算和选型354.3.6塔体的强度校核385解吸过程的工艺计算42475.1物料恒算425.1.1闪蒸过程的物料恒算425.1.2气提过程的物料恒算435.2热量恒算435.2.1闪蒸过程的热量恒算435

3、.2.2气提过程的热量恒算445.3气提塔的工艺设计455.3.1塔径及气速的计算455.3.2填料层高度的计算465.3.3塔厚度的计算485.3.4塔压降的计算485.3.5辅助设备的计算和选型485.3.6塔体的强度校核50主要符号说明54致谢56参考文献57471总论1.1概述氨是重要的无机化工产品之一，在国民经济中占有重要地位。除液氨可直接作为肥料外，农业上使用的氮肥，例如尿素、硝酸铵、磷酸铵、氯化铵以及各种含氮复合肥，都是以氨为原料的。合成氨是大宗化工产品之一，世界每年合成氨产量已达到1亿吨以上，其中约有80%的氨用来生产化学肥料，20%作为其它化工产

4、品的原料。合成氨的主要原料可分为固体原料、液体原料和气体原料。经过近百年的发展，合成氨技术趋于成熟，形成了一大批各有特色的工艺流程，但都是由三个基本部分组成，即原料气制备过程、净化过程以及氨合成过程。对粗原料气进行净化处理，除去氢气和氮气以外的杂质，主要包括变换过程、脱硫、脱碳过程以及气体精制过程。CO2不是合成氨合成的原料气，故需要在净化阶段除去；但CO2在常温常压下是无色无臭气体，在常温下加压即可液化或固化，安全无毒，使用方便，加上其含量非常丰富，因此随着地球能源的日益紧张，现代工业的迅速发展，CO2的利用越来越受到人们的重视。许多国家都在研究把CO2作为“潜

5、在碳资源”加以综合利用。它的应用可分为物理应用和化学应用。1)物理应用：CO2作为人工降雨剂，可解决干旱地区的农田灌溉问题；在食品工业中作为冷冻剂，可保证鱼类、肉类、奶类的长期保鲜和低温运输，同时用作清凉饮料的添加剂。CO2在焊接工艺中作为绝缘剂和净化剂，用来提高焊接质量；作为萃取剂可以从香料和水果中提取香精，从咖啡里提取碱。另外，CO2还可用于医用局部麻醉、大型铸钢防泡剂和灭火剂。超临界液态CO2因其特殊的性质，还可用于贵重机械零件的清洗剂和超临界萃取剂。2)化学应用：二氧化碳用于制造纯碱、轻质碳酸盐、化肥(碳酸氢铵、尿素)47以及脂肪酸和水杨酸及其衍生物已有成

6、熟的工艺，作为一种重要的有机合成原料，其应用也在不断研究开发。在催化剂存在下，它可以被氢还原成甲烷、甲醇、甲醛、甲酸；它与H2一起代替甲醇参与芳烃的烷基化，得到包括加氢和甲基转移的产物；它与不饱和烃反应生成内酯、酸或酯类。另外，它还能与不饱和烃、胺类、环氧化合物及其它化合物发生二元、三元共聚反应，生成交联、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。脱碳工艺分大的说，有湿法和干法两种。干法目前主要就是变压吸附，湿法目前就比较多，现比较常用的有MDEA、苯菲尔热钾碱、低温甲醇洗、碳丙、DEA、NHD等。在实际应用中，根据原料路线、生产工艺的不同进行选

7、择。一般以煤为原料的选低温甲醇洗、碳丙、NHD较多，这两年选变压吸附的也不少(因为其CO2相对于氨较富余，比较节能)；一般以天然气为原料的选择MDEA、苯菲尔热钾碱，选变压吸附的较少(因为其CO2相对于氨较少，氨多碳少)。1.2文献综述用于CO2脱除的物理吸收方法很多，目前在工业上应用广泛，技术先进，投资省，能耗低的方法如下：· 低温甲醇洗(Rectisol)法· 常温甲醇洗(Amisol)法·MDEA法(物理—化学吸收)·Selexol法(国外常用)·NHD法(国内新开发)· 碳酸丙烯酯法常温甲醇洗对CO2不能选择吸收，而且甲醇消耗大，能耗较高，大型厂也没有使用

8、经验，因此