畢業(yè)設(shè)計(jì) 年產(chǎn)40萬噸合成氨脫碳工段工藝設(shè)計(jì)

1、年產(chǎn) 40 萬盹合成氨脫碳工段工藝設(shè)計(jì)摘要脫碳工段是合成氨工程中必不可少的工段之一，二氧化碳吸收塔和溶液再生塔是脫，碳過程中不可缺少的 塔設(shè)備.本文權(quán)街眾多合成氨脫碳方法之和l弊，最終選擇核酸丙烯街脫碳法.首先進(jìn)行工藝流程分析并根據(jù)工藝參數(shù)及有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行二氧化碳吸收塔和解析塔內(nèi)的物、熱量衡算;其次就二氧化碳吸收搭、溶液再生塔等設(shè)備利用物理吸 收機(jī)理、傳質(zhì)傳熱方程、溶液物性數(shù)據(jù)等方面的知識進(jìn)行塔體的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算，設(shè)計(jì)出二氧化碳吸收塔的塔 徑為 ，塔高為 27m，二氧化碳解吸塔嗒徑 2.4m，塔高 29m; 然后對二氧化孩吸收和解吸塔進(jìn)行了必要的強(qiáng)度校核;最后對脫核工段車間結(jié)構(gòu)布直進(jìn)行合理的

2、設(shè)計(jì).本設(shè)計(jì)作為理論上的準(zhǔn)備工作，為分析工藝刷呈、設(shè)備設(shè)計(jì)上 存在的問題、確定問題的根源、提出解決問題的合理方案準(zhǔn)備了充分的理論依據(jù).關(guān)鍵詞碳酸丙烯畫旨法; 1.兌碳工藝;工程設(shè)計(jì)The Design of the Decarbonization Section in theProduction of the 40 thousand tons Synthetic Ammonia per yearAbstract: Decarbonizing s巳ction is one of the absolutely necess缸y s巳ctions in th巳 Synthetic Ammonia，a

3、nd th巳 Carbon dioxide absorption tower and the solution regen巳ration tower are indispensable tower 叫山pment in the Synthetic Ammonia.白白 paper tradeoff advantages and disadvantages of much approach to decarbonization，propylene carbonate (PC)decarboniza-tion are selected finally.he t巳chnological proces

4、s was analyzed，and th巳 mat巳rial and h巳at was balanc巳daccording to param巳ters and reJevant standards firstly he tower body general structure was designed caJculation by usi.ng physical absorption M巳chanism，mass transfl巳r and heat transfer equation，solution -physical data stc s巳condly.The diameterof a

5、bsorption tower is 2.1m，the height of tower is 27m，diarneter of desorption tower is 2.4m，the height of tower is 29m，wruch were designed.，And then the strength of th巳 Carbon dioxid巳 absorption tower and the solutionregeneration tower are checked. The decarbonizing section structural arrangement was r

6、easonable d 巳sign 日nally. As the theoretical preparation wor)c， this designing prepar巳 sufficient theoreticaJ basis for p巳ople to analysis the problems of t巳chnologicaJ process，叫山pment design，determined root of problems，posing r巳asonable plan to solve problems.Keywords:Decarboniz.ation process; Carb

7、on dioxide removal with PC method; Proeess dignH目錄1 緒論.11.1 合成氨工業(yè)概況.1.1 我國合成氨工業(yè)發(fā)展概況.1.2發(fā)展趨勢.1.3 合成氨生產(chǎn)工藝簡述. 2.4 脫碳單元在合成氨工業(yè)中的作用.2.5 脫碳方法概述.21.2凈化工序中脫碳方法.21. 化學(xué)吸收法.2 物理吸收法.3 物理化學(xué)吸收法.51.2.4 固體吸附.51.3 碳酸丙烯酶 ( PC ) 法脫碳工藝基本原理.51. 法脫碳技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀.51. 發(fā)展過程.51. 技術(shù)經(jīng)濟(jì).51.3.4 工藝流程.51. 存在的問題及解決的辦法.61. PC 法脫碳技術(shù)發(fā)展趨勢.61.

8、4工藝設(shè)計(jì)的意義和目的.72 全廠總平面的布置和設(shè)計(jì). .8 全場總平面布置的任務(wù).82.2全廠總平面設(shè)計(jì)的原則.8 全廠總平面布置內(nèi)容.82.4 全廠平面布置的特點(diǎn).8 全廠人員編制.83 吸收塔和解吸塔的物料衡算和熱量衡算.10 計(jì)算依據(jù) CO2 的 PC 中的溶解度關(guān)系 . .10 的密度與溫度的關(guān)系.10 的蒸汽壓.113.4 PC 的黠度.11 物料衡算.113五1 各組分在 PC 中的溶解量.113五2 溶劑夾帶量.112五3 溶液帶出的氣量.113五4 出脫碳塔凈化氣量.113五5 計(jì)算 PC 循環(huán)量.123五6 入塔液中 CO2 夾帶量 .123五7 帶出氣體的質(zhì)量流量.123

9、五8 驗(yàn)算吸收液中凈化氣中 CO2 的含量.12 出塔氣的組成.12 熱量衡算.12 混合氣體的定壓比熱容.12 液體的比熱容.13 CO2 的溶解熱 .133.6.4 出塔溶液的溫度.134 吸收塔和解吸塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).14 確定吸收塔塔徑及相關(guān)參數(shù).144.1.1 求取泛點(diǎn)氣速和操作氣速.144.1.2 求取塔徑.144.1.3 核算操作氣速.144.1.4 核算徑比.144.1.5 校核噴淋密度.14 填料層高度的計(jì)算.15 建立相應(yīng)的操作線方程和向平衡方程.15 利用兩線方程求取傳質(zhì)推動(dòng)力.154.2.3 氣相傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算.164.2.4 氣相總傳質(zhì)單元高度.16 塔附屬高度.20

10、填料層壓降計(jì)算.20 液體初始分布器.21 絲網(wǎng)除沫器.22 防渦流擋板的選取.22 填料支撐裝置. 22.11 填料床層限制器.22 裙座的設(shè)計(jì)計(jì)算與選取. 22 填料吸收塔設(shè)計(jì)小結(jié).22 確定解吸塔塔徑及相關(guān)參數(shù).22 求取解析塔操作氣速.23 求取塔徑.23 核算操作氣速.234.3.4 核算徑比.23 校核噴淋密度.244.4.1 建立相應(yīng)的操作線方程和向平衡方程.244.4.2 利用兩線方程求取傳質(zhì)推動(dòng)力.244.4.3 傳質(zhì)單元數(shù)的計(jì)算.254 氣相總傳質(zhì)單元高度.254.4.5 塔附屬高度.294.4.6 填料層壓降計(jì)算.294.4.7 初始分布器和再分布器設(shè)計(jì).294.4.8

11、氣體分布器. 304.4.9 絲網(wǎng)除沫器.314.4.10 填料解吸塔設(shè)計(jì)小結(jié).315 塔內(nèi)件機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核.32 吸收塔機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核.325.1.1 吸收塔筒體和裙座壁厚計(jì)算. 325.1.2 吸收塔塔的質(zhì)量載荷計(jì)算.325.1.3 地震載荷計(jì)算. 335.1.4 風(fēng)載荷計(jì)算.345.1.5 各種載荷引起的軸向應(yīng)力. 365.1.6 筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核.365.1.7 裙座和筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核.375.1.8 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì).395.1.9 地腳螺栓計(jì)算.39 解析塔機(jī)械強(qiáng)度設(shè)計(jì)及校核.405.2.1 吸收塔筒體和裙座壁厚計(jì)算.40 解析塔塔的質(zhì)量載荷計(jì)算.405.

12、2.3 塔自振周期計(jì)算.415.2.4地震載荷計(jì)算.415.2.5 風(fēng)載荷計(jì)算.42 各種載荷引起的軸向應(yīng)力. 445.2.7 筒體和裙座危險(xiǎn)截面的強(qiáng)度與穩(wěn)定性校核.45 裙座和筒體水壓試驗(yàn)應(yīng)力校核 . 455.2.9 基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計(jì).47 地腳螺栓計(jì)算.486 輔助設(shè)備設(shè)計(jì)與選取 . 49 儲(chǔ)罐的選擇 .49 泵的選擇. .49 接管管徑計(jì)算.50 進(jìn)塔氣管徑.50 液體進(jìn)料管徑.506.3.4 釜液排出管徑.50主要符號說明 . . . . . . .到參考文獻(xiàn). . . . . . . . . .但附圖.幻致謝.，. . .54 合成氨工業(yè)概況1 緒論1898 年，德國 A弗蘭克等人發(fā)現(xiàn)空氣

13、中的氮能被碳化鈣固定而生成氨氨化鈣又稱石灰氮)， 進(jìn)一步與過熱水蒸氣反應(yīng)即可獲得氨:CaCN2 十3日20 Cg)2NH3 Cg)+CaC03在合成氨工業(yè)化生產(chǎn)的歷史中，合成氨的生產(chǎn)規(guī)模(以合成塔單培能力為依據(jù))隨著機(jī)械、設(shè)備、儀表、催化劑等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展而有了極大提高。50 年代以前，最大能力為 200 盹/日，60 年代初為 400 噸/日，美國于 1963 年和 1966 年分別出現(xiàn)第一個(gè) 600t/d 和 1000t/d 的單系列合成氨裝 置，在 60-70 年代出現(xiàn) 1500-3000t/d 規(guī)模的合成氨。世界上 85%的合成氨用做生產(chǎn)化肥，世界上 99%的氮肥生產(chǎn)是以合成氨為原

14、料。雖然全球一體 化的發(fā)展減少了用戶的選擇范圍，但市場的穩(wěn)定性卻相應(yīng)地增加了，世界化肥生產(chǎn)的發(fā)展趨勢是越 來越集中到那些原料豐富且價(jià)格便宜的地區(qū)，中國西北部有蘊(yùn)藏豐富的煤炭資源，為發(fā)展合成氨工 業(yè)提供了極其便利的條件。1.1.1我國合成氨工業(yè)發(fā)展概況 我國是一個(gè)人口大固，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用，而農(nóng)業(yè)的發(fā)展離不開化肥。氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要量最大的化肥之一，合成氨則是氮肥的主要來源，困而合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極為重要的位置。我國合成氨工業(yè)始于 20 世紀(jì) 30 年代，經(jīng)過多年的努力，我國的合成氨工業(yè)得到很大的發(fā)展， 建國以來合成氨工業(yè)發(fā)展十分迅速，從六十年代末、七十年代初至今，我

15、國陸續(xù)引進(jìn)了三十多套現(xiàn) 代化大型合成氨裝置，已形成我國特有的煤、石油、天然氣原料并存和大、中、小規(guī)模并存的合成 氨生產(chǎn)格局。目前我國合成氨產(chǎn)能和產(chǎn)量己躍居世界前列。但是，由于在我國合成氨工業(yè)中，中小型裝置多，技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，國產(chǎn)化水平低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿 足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的迫切需要，因此，開發(fā)新技術(shù)的同時(shí)利用計(jì)算機(jī)數(shù)學(xué)模型來提高設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、 操作和管理等的核算能力，促進(jìn)設(shè)計(jì)、管理和生產(chǎn)操作的優(yōu)化，從而推動(dòng)合成氨工業(yè)發(fā)展，提升整 體技術(shù)水平，己成為國內(nèi)當(dāng)前化學(xué)工程科研、工程設(shè)計(jì)的重要課題。我國的合成氨原料主要集中在重油，天然氣和煤，到目前為止，中國化肥產(chǎn)量己居世界第一位。 但人均耕地面積只有世界平均水平

16、的 47%，而人口在本世紀(jì)中葉將達(dá)到約 16 億，糧食始終是至關(guān)重 要的問題。化肥對農(nóng)作物的增產(chǎn)作用己為大家所公認(rèn)，中國施肥水平還有很大的提高空間，尤其是 中西部市場。與國外比較，我國氮肥行業(yè)主要存在一些比較嚴(yán)重的問題，集中表現(xiàn)為裝置規(guī)模小，因而有效 生產(chǎn)能力不足，致使行業(yè)整體競爭能力差。進(jìn)入 WTO 后，氮肥行業(yè)這種結(jié)構(gòu)性矛盾日趨顯著，成 為影響行業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要因素。對原有合成氨裝置進(jìn)行改擴(kuò)建，利用國家對農(nóng)業(yè)的傾斜政策，節(jié)能技術(shù)改造見效快、可很快提 高企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，改擴(kuò)建改造會(huì)給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。1. 發(fā)展趨勢原料路線的變化方向。從世界燃料儲(chǔ)量來看，煤的儲(chǔ)量約為石油、天然氣總

17、和的 10 倍，自從70 年代中東石油漲價(jià)后，從煤制氨路線重新受到重視，但因以天然氣為原料的合成氨裝置投資低、 能耗低、成本低的緣故，預(yù)計(jì)到 20 世紀(jì)末，世界大多數(shù)合成氨廣仍將以氣體燃料為主要原料。節(jié)能和降耗。合成氨戚本中能源費(fèi)用占較大比重，合成氨生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn)放在采用低能耗 工藝、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新 的原料氣凈化方法、降低燃料消耗，、回收和合理利用低位熱能等?，F(xiàn)在己提出以天然氣為原料的節(jié) 能型合成氨新流程多種，每噸液氮的設(shè)計(jì)能耗可降低到約 29.3GJ。與其他產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。合成氨生產(chǎn)中副產(chǎn)大量的二氧化碳，不僅可用于冷凍、飲料

18、、滅火，也 是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫鎊的原料。如果在合成氨原料氣脫除二氧化碳過程中能聯(lián)合生產(chǎn)這些產(chǎn) 品，則可以簡化流程、減少能耗，、降低成本。中國開發(fā)的用氨水脫除二氧化碳直接制碳酸氫接新工 藝，以及中國、意大利等國開發(fā)的變換氣氣提法聯(lián)合生產(chǎn)尿素工藝，都有明顯的優(yōu)點(diǎn)。 合成氨生產(chǎn)工藝簡述合成氨是一個(gè)傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)，誕生于二十世紀(jì)初。就世界范圍來說，氨是最基本的化工產(chǎn)品 之一，其主要用于制造硝酸和化學(xué)肥料等。合成氨的生產(chǎn)過程一般包括三個(gè)主要步驟:(1)造氣，即制造含有氫和氮的合成氨原料氣，也稱合成氣:(2) 凈化，對合成氣進(jìn)行凈化處理，以除去其中氫和氮之外的雜質(zhì); (3)壓縮和合成，將凈化后的氫、

19、氮混合氣體壓縮到高壓，并在催化劑和高混條件下反應(yīng)合成為氨。其生產(chǎn)工藝流程包括: 脫硫、轉(zhuǎn)化、變換、脫碳、甲統(tǒng)化、氨的合成、吸收制冷及輸人氨庫 和氨吸收八個(gè)工序11。在合成氨生產(chǎn)過程中，脫除 CO2是一個(gè)比較重要的工序，之一，其能耗約占氨廠總能耗的 10%左 右。因此，脫除 CO2，工藝的能耗高低，對氨廠總能耗的影響很大，國外一些較為先進(jìn)的合成氨工 藝流程，均選用了低能耗脫碳工藝。我國合成氨工藝能耗較高，脫碳工藝技術(shù)也顯得比較落后，因 此，結(jié)合具體情況，推廣應(yīng)用低能耗的脫除 CO2 工藝，非常有必要。 脫碳單元在合成氨工業(yè)中的作用 在最終產(chǎn)品為尿素的合成氨中，脫碳單元處于承前啟后的關(guān)鍵位置，其作

20、用既是凈化合成氣，又是因收高純度的尿素原料 CO2。以滬天化 1000tld 合成氨裝置脫碳單元為例，其需要將低變出口的C含量經(jīng)吸收后降到 0.1%以下，以避免甲燒化系統(tǒng)超溫并產(chǎn)生增加能耗的的合成情氣，同時(shí)將吸收的 CO2 再生為 99%純度的產(chǎn)品 C。在此過程中吸收塔壓降還應(yīng)維持在合理范圍內(nèi)以降低合成氣 壓縮機(jī)的功耗。系統(tǒng)的擴(kuò)能改造工程中，脫碳單元將為系統(tǒng)瓶頸，脫碳運(yùn)行的好壞，直接關(guān)系到整 個(gè)裝置的安全穩(wěn)定與否。脫碳系統(tǒng)的能力將影響合成氨裝置的能力，必須同步進(jìn)行擴(kuò)能改造。但是不論用什么原料及方法造氣，經(jīng)變換后的合成氣中都含有大量的 CO2，原料中煌的分子量 越大，合成氣中 CO2 就越多。用

21、天然氣(甲燒)為原料的娃類蒸汽轉(zhuǎn)化、法所得的 CO2 量較少，合成氣中 CO2 濃度在 15-20%，每噸氨副產(chǎn) CO2 約 1.0-1.6 噸。這些 CO2 如果不在合成工序之前除凈，不僅 耗費(fèi)氣體壓縮功，空占設(shè)備體積，而且對后續(xù)工序有害。此外，CO 2 還是重要的化工原料，如合成 尿素就需以 CO2 為主要原料。因此合成氨生產(chǎn)中把脫除工藝氣中 CO2 的過程稱為脫碳，在合成氨 尿素聯(lián)產(chǎn)的化肥裝置中，它兼有凈化氣體和回收純凈 CO2 的兩個(gè)目的。1.1.5 脫碳方法概述 由變換工序來的低變氣進(jìn)脫碳系統(tǒng)的吸收塔，經(jīng)物理吸收或者化學(xué)吸收法吸收二氧化碳。出塔氣中二氧化碳含量要求小于 %。為了防止氣

22、體夾帶出脫碳液，脫碳后的液體進(jìn)人洗滌塔，用軟水 洗去液沫后再進(jìn)入甲燒化換熱器。脫碳塔出來的富液經(jīng)換熱器后，減壓送至二氧化碳再生塔，用蒸汽加熱再沸器，再脫去二氧化碳。由再生塔頂出來的 CO2，經(jīng)空J(rèn)令器和水冷器，氣體溫度降至 40.C ，再經(jīng)二氧化碳分離器除去冷凝水，送到尿素車間作原料。再生后的脫碳液(貧液)，先進(jìn)溶液空冷器， 冷卻至 65.C左右，由溶磁循環(huán)泵加壓，再經(jīng)溶液水冷器冷卻至 后，送入二氧化碳吸收塔循環(huán)使 用。 凈化工序中，脫碳方法 在合成氨的整個(gè)系統(tǒng)中，脫碳單元將為系統(tǒng)關(guān)鍵主項(xiàng)，脫碳工序運(yùn)，行的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)裝置的安全穩(wěn)定與否。脫碳系統(tǒng)的能力將影響合成氨裝置和尿素裝置的能力。

23、C02 是一種酸性氣體， 對合成氨合成氣中 C02 的脫除，一般采用溶劑吸收的方法。根據(jù) C02 與洛劑結(jié)合的方式，脫除 C02 的方法有化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué)吸收法三 大類。1.2.1化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法即利用 C02 是酸性氣體的特點(diǎn)，采用含有化學(xué)活性物質(zhì)的洛液對合成氣進(jìn)行洗滌， CO2 與之反應(yīng)生成介穩(wěn)化合物或者加合物，然后在誡壓條件下通過加熱使生成物分解并釋放 CO2， 解吸后的溶液循環(huán)使用?；瘜W(xué)吸收法脫碳工藝中，有兩類溶劑占主導(dǎo)地位，即皖鏈醇服和碳酸仰。化學(xué)吸收法常用于 CO2 分壓較低的原料氣處理。 (1)皖鏈醇膠類的脫碳工藝有:.乙醉股(monoetbanolamine

24、，H2NCH2CH20H，MEA)法:甲基二乙醇膠 (m仙yldiethanolamine，CH3N(CH:zCH20H)2隊(duì)在DEA)法;活化 MDEA 法即EA礎(chǔ)工。藝。(2) 碳酸餌溶液作吸收劑的脫碳工藝，即熱餌堿脫碳工藝有:無毒 G-V 法;苯菲爾法;催化熱餌堿 (Catacarb)法;Flexsorb 法121。1.2.1.1.1 IGA 法A 法是一種比較老的脫碳方法。吸收過程中，A 與 C02發(fā)生反應(yīng)生成碳酸化合物，經(jīng)過加熱即可將 C02分解出來。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在一個(gè)十分簡單的裝置中，把合成氣中的 C02脫除到可以接受的程度。但它本身存在兩個(gè)缺點(diǎn):(1) C2能與吸收反應(yīng)生

25、成的碳酸化合物發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)生成酸式碳 酸鹽，該鹽較穩(wěn)定，不易再生;(2) CO2能與 MEA 發(fā)生副反應(yīng)，生成腐蝕性較強(qiáng)的氨基甲酸醋， 容易形成污垢。1.2.1.2甲基二乙醇膠 MDIGAMDEA 法脫碳過程中，CO2與甲基二乙醇肢仙1DEA，一種叔膠)生成的碳酸鹽穩(wěn)定性較差，分解、溫度低，且無腐蝕性。相對其它工藝，MDEA 法有以下優(yōu)點(diǎn): (1)能耗和生產(chǎn)費(fèi)用低;(2)脫碳 效率高，凈化氣中 CO2含量可小于 10Oppm; (3)使用范圍廣，可用于大、中、小各型合成氨廠;(4) 溶劑穩(wěn)定性好; ( 5) 溶劑無毒、腐蝕性極小;(6) 能同時(shí)脫硫。由于島1DEA 具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以不需要毒

26、性防腐劑，設(shè)備管道允許采用廉價(jià)碳鋼材料，不需要鈍化過程，耗熱低，設(shè)備管道不需要伴 熱盤管，能達(dá)到很好的節(jié)能效果叭在 MDEA 溶液中添加少量;活化劑即為 aMDEA 法，活化劑為瞇哇、甲基咪哇等，濃度約為 2-5%。 活性隊(duì)在DEA 工藝開發(fā)于20世紀(jì)60年代末，第一套活化 MDEA 脫碳工藝裝置是 1971年在德國BAFS 公司氨三廠投入使用在此后的幾年里，另有 8套裝置采用了活化 MDEA，這些裝置的成功使用，使 得 aMDEA 工藝自 1982年后備受歡迎。我國在大型裝置中使用 MDEA 脫碳工藝，烏魯木齊石化公 司化肥廠屬于首例悶。BAFS 公司推出的 aMDEA 脫碳工藝，主要用于對

27、原來 如1EA 工藝的改造，近 幾年我國一些研究單位正在對這方面進(jìn)行積極的研究。1.2.1.3低熱耗苯菲爾法相對上述脫除 CO2的吸收劑溶液，碳酸餌溶液更價(jià)廉易得，并具有低腐蝕，操作穩(wěn)定，吸收 C02 能力較強(qiáng)等恃性。但碳酸餌溶液本身吸收 CO2 的速度緩慢，需要添加一些活化劑。其中如無毒 G-V 法工藝就是由意大利 Giammaro-Vetrocoke 公司所開發(fā)，最初使用的活化劑和緩蝕劑為 AS203，但對 人體有毒。后來有人用氨基乙酸取代 AS203，消除了毒性，成為無毒 G-V 法。我國棲霞山化肥廠就 采用了這種工藝。由美國聯(lián)碳公司開發(fā)的低熱耗苯菲爾法，用二乙醉膠(DEA)作活化劑，V

28、205 作為 腐蝕防護(hù)劑。我國于 20世紀(jì) 90年代相繼以布朗工藝建了 4 套裝置，即錦西天然氣化工廠、建峰化 肥廠、四川天華公司化肥廠和烏魯木齊石化總廠第二化肥廠，規(guī)模都是日產(chǎn)氨 10噸。低熱耗苯菲 爾工藝是由美國聯(lián)碳公司在傳統(tǒng)苯菲爾工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的，采用了節(jié)能新技術(shù)。國內(nèi)在 20 世紀(jì) 70 年代引進(jìn)的 13 套大型化肥裝置中，有 10套采用苯菲爾脫碳工藝。從 1985 年起，己有7套進(jìn)行了用 低熱耗苯菲爾工藝改造。國內(nèi)新建的以天然氣為原料的大型合成氨裝置，脫碳系統(tǒng)也多采用低熱耗 苯菲爾工藝，如錦天化廠、建峰廠、天華公司等。中海石油化學(xué)合成氨裝置脫碳系統(tǒng)采用改良型苯菲爾流程悶。苯菲爾法可在

29、高溫下運(yùn)行，再生熱低，添加的 V205 可防腐蝕，但該工藝需對 設(shè)備進(jìn)行饑化處理，要求工人的操作水平較高，并且浪費(fèi)洛劑，能耗大，特別蒸汽用得多，有效氣 體損失也大，運(yùn)行成本高等缺點(diǎn)。1.2.2物理吸收法物理洗滌是 CO2被溶劑吸收時(shí)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溶劑減壓后釋放 CO2 (不必加熱)，解吸后的溶 液循環(huán)使用。相對化學(xué)吸收法，物理洗滌法的最大優(yōu)點(diǎn)是能耗低， CO2不與溶劑形成化合物，減壓 后絕大部分 CO2 被閃蒸出來，然后來用氣提或負(fù)壓實(shí)現(xiàn)溶劑的完全再生。這就使得工藝投資省、能 耗低、工藝流程簡單。物理吸收法主要有 Selxeol 法、Elour 法、變壓吸附法及低溫甲醇法等161。物 理吸收

30、法常用于高 CO2 分壓的原料氣處理。1.D 法NHD 法被認(rèn)為是目前能耗最低的脫碳工藝之一，該法使用的溶劑為聚乙二醇二甲酷的混合物，其分子式為 CH3-0- (CHrCHrO)n-C磯，式中 n=2-8. NHD 是究礦魯南化肥廠與南京化學(xué)工業(yè)集團(tuán) 公司研究院、杭州化工研究所共同開發(fā)成功的一種物理吸收硫化氫和二氧化碳等酸性氣體的高效溶0劑71NHD 氣體凈化技術(shù)改造系脫除酸性氣體的物理吸收新工藝，適合于合成氣、天然氣、城市煤氣等的脫硫脫碳。NHD 具有對設(shè)備無腐蝕，對 CO 2、H 等酸性氣體的吸收能力強(qiáng)、蒸汽壓低，揮 發(fā)性小、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好、不會(huì)起泡，無腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，并且該法在 N

31、HD 的再生過程中兒 乎不需要能量，通常利用空分裝置富余的低壓氮?dú)庠跉馓崴M(jìn)行脫碳富液的氣提再生，其優(yōu)點(diǎn)是減 少利用空氣氣提帶來系統(tǒng)內(nèi) NHD 榕液含水量的富集，省去了空氣水冷、氣水分離及 NHD 脫水設(shè)備， 節(jié)約了投資，簡化了流程81。1. 碳酸丙烯酶法(PC)法 碳酸丙烯酶法是碳酸丙烯醋為吸收劑的脫碳方法。其原理是利用在同樣壓力、溫度下，二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在碳酸丙烯酶中的溶解度比氫、氮?dú)庠谔妓岜┐字械娜芙舛却蟮枚鄟砻摮?二氧化碳和硫化氫而且二氧化碳在碳酸丙烯醋中溶解度是隨壓力升高和溫度的降低而增加的，CO2 等酸性氣體在碳丙溶劑中溶解量一般可用亨利定律來表達(dá)，因而在較高的壓力下，

32、碳酸丙烯醋吸收 了變換氣中的二氧化碳等酸性氣體，在較低的壓力下二氧化碳能從碳酸丙烯酶洛液中解吸出來，使 碳酸丙烯酶溶液再生，重新恢復(fù)吸收二氧化碳等酸性氣體的能力。碳酸丙烯醋法具有溶解熱低、粘 度小、蒸汽壓低、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕、流程操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。該法 CO2 的回收率較高，能耗較低，但投資費(fèi)用較高。適用于吸收壓力較高、C2凈化度不很 高的流程，國內(nèi)主要是小型廠使用。用碳丙液作為溶劑來脫除合成氨變換氣中 CO2工藝是一項(xiàng)比較 適合我國國情的先進(jìn)技術(shù)，與水洗工藝比較，除具有物理吸收過程顯著的節(jié)能效果外，在現(xiàn)有的脫 碳方法中，由于它能同時(shí)脫除二氧化碳、硫化氫及有機(jī)硫化物，加上再生無需熱能，

33、能耗較低等優(yōu)勢，在國外合成氨和制氫工業(yè)上已得到廣泛應(yīng)用。1. 變壓吸附法變壓吸附氣體分離凈化技術(shù)，簡稱 PSA ( Pressure Swing Adsotption)。變壓吸附法是近兒年才用 于合成氣凈化的，它屬于干法，采用固體吸附劑在改變壓力的情況下，進(jìn)行(加壓吸附 CO 2 或減 壓)解吸。變壓吸附法分離氣體混合物的基本原理是利用某一種吸附劑能使混合氣體中各組份的吸 附容量隨著壓力變化而產(chǎn)生差異的特性，選擇吸附和解吸再生兩個(gè)過程，組成交替切換的循環(huán)工藝， 吸附和再生在相同溫度下進(jìn)行?？捎么朔ǜ脑煨⌒桶睆S，將低能耗，在大型氨廠使用顯得困難9J。為了達(dá)到連續(xù)分離的目的，變壓吸附脫碳至少需要兩

34、個(gè)以上的吸附塔交替操作，其中必須有一 個(gè)吸附塔處于選擇吸附階段，而其它塔則處于解吸再生階段的不同步驟。在每次循環(huán)中，每個(gè)吸 附塔依次經(jīng)歷吸附、多次壓力均衡降、逆向放壓、抽空、多次壓力均衡升、最終升壓等工藝步驟。 目前，此種類型的裝置在全國合成氨廠己廣泛采用。如四川什那某氮肥廠為天然氣富氧造氣， 變換氣脫碳采用我公司近年來開發(fā)的節(jié)能型變壓吸附脫碳新工藝，多塔進(jìn)料，多次均壓，并實(shí)現(xiàn)了 吸附塔和真空泵的新組合，同時(shí)對吸附劑、程控閥門、控制系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備的配置都做了較大的改進(jìn)，從而使 H2、N2 有效氣體回收率大大提高，能耗進(jìn)一步降低，裝置投資也有所減少 101。 低溫甲醇洗法低溫甲醇洗工藝 ( Re

35、ctisol Process ) 系由德國林德公司 (Linde) 和魯奇公司 ( Lurgi) 開發(fā)，是 利用甲醇溶劑對各種氣體溶解度的顯著差別，可同時(shí)或分段脫除 H、CO2 和各種有機(jī)硫等雜質(zhì)， 具有氣體凈化度高、選擇性好、溶液吸收能力強(qiáng)，操作費(fèi)用低等特點(diǎn)，是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理 的氣體凈化工藝。自 1954 年 L町gi 公司在南非 Sasol 建成世界上第一套工業(yè)規(guī)模的示范性裝置以來， 目前有 100 余套裝置投入運(yùn)行，尤其是大型渣油氣化和煤氣化裝置的氣體凈化均采用低溫甲醇洗工 藝。低溫甲醇(Rectisol)法具有一次性脫除 CO2 ，洛液便直易得，能耗低，適用范圍廣泛等特點(diǎn)。但

36、該法投資很大，我國鎮(zhèn)海煉化廠大化肥等四家以重油和煤為原料的合成氨裝置使用了低溫甲醇法脫 除 C0201.2.3 物理化學(xué)吸收法物理化學(xué)吸收法脫除 CO2工藝主要有環(huán)丁楓(Sulfmol)法和常溫甲醇(Amisol)法，物理化學(xué)吸收法 常用于中等 CO2 分壓的原料氣處理。環(huán)丁楓法中所使用的溶劑由是環(huán)丁磯、二異丙醇膠與水組成， 能同時(shí)吸收 CO2 和硫的化合物，且吸收速度快，凈化度高，但再生耗熱多，目前只有一些中小型廠 使用。常植甲醇法是在甲醇中加入了二乙醇肢，當(dāng) CO2 分壓升高時(shí)，以其在甲醇中溶解的物理吸收 為主: 當(dāng) CO2 分壓較低時(shí)，以其與二乙醇膠發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的化學(xué)吸收為主，該法應(yīng)用范

37、圍廣，凈化 率高，但對 H 和 CO2的選擇性較差，己很少使用。 固體吸附固體吸附是 CO2 在加壓時(shí)被吸附在多孔狀固體上，減壓時(shí)吸附的 CO2 被解吸，亦稱變壓吸附。 碳酸丙烯醋 CPC)法脫碳工藝基本原理1.3.1PC 法脫碳技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀PC 為環(huán)狀有機(jī)碳酸酶類化合物，分子 CH3CHOC02CH2，該法在國外稱 Fluor 法。PC 法是南化 集團(tuán)研究院等單位于 20 世紀(jì) 70 年代開發(fā)的技術(shù)，1979 年通過化工部鑒定。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，已有 150 余家工廠使用 PC 技術(shù)，現(xiàn)有裝置 160 余套，其中大型裝置兩套，其余為中小型裝置。大部分用于 氨廠變換氣脫碳?？偯撎寄芰s 300 萬

38、噸合成氨/年，其中配尿素型應(yīng)用較多，占 60%左右，至今該 法仍是聯(lián)堿、尿素、磷鍛等合成氨廠使用最廣的脫碳方法，其開工裝置數(shù)為 MDEA、NHD 法總和的 數(shù)倍。1. 發(fā)展過程PC 技術(shù)的應(yīng)用，主要經(jīng)歷了兩個(gè)階段:第一階段始于 70 年代末，兩個(gè)小氮肥廠用 PC 法代替水 洗法脫 CO2的工業(yè)試驗(yàn)裝置獲得成功，取得了明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟(jì)效益。加之 PC 法在工藝上與 水洗法相似，改造費(fèi)用低，很快在一些小氮肥企業(yè)中推廣應(yīng)用;第二階段，20 世紀(jì) 90 年代以來， 隨著小化肥改變碳鍛單一產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，適應(yīng)市場需要，采用脫碳增氨轉(zhuǎn)產(chǎn)尿素或聯(lián)醇等方法，以提高 經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)小化肥的競爭能力。為此，需要增設(shè)

39、一套變換氣脫碳裝置，由于 PC 技術(shù)為典型的 物理吸收過程，流程簡單，投資少，節(jié)能明顯，技術(shù)易于掌握。因此，很快得到了推廣，并擴(kuò)大了 應(yīng)用范圍，技術(shù)上也趨于成熟。1丘3 技術(shù)經(jīng)濟(jì) 由于碳丙脫碳純屬物理過程，因而它的能耗主要消耗在輸送流體所須的電能。碳丙溶劑對 CO2等酸性氣體的吸收能力較大，一般為同條件下水吸收能力的 4 倍。因此，代替水洗法脫除變換氣中CO2 不但滿足銅洗要求，而且回收 CO2 的濃度和回收率也能滿足尿素、聯(lián)堿生產(chǎn)的要求。與水洗法 相比可節(jié)省電耗 150-250KWbJtNH3，可節(jié)省操作費(fèi) 10-25 元JtNH3。因而應(yīng)用碳丙脫碳的廠家均可獲 得明顯的節(jié)能效果。但這種效果

40、隨著工藝配置、設(shè)備、操作狀況，處理規(guī)模和自的的不同而差異較大。碳丙脫碳與幾種脫碳方法的能耗比較如表。表 川 幾科脫碳方法的能耗比較表方法名稱加壓水洗 苯菲爾法 位阻膠法 改良 h血DA 法 NHD 法 PC 法 能耗 28473558-5442 3349-4187 18841047-12561256 工藝流程1.3.4.1氣體流程 (1)原料氣流程由壓縮機(jī)三段送來 2.3MPa 的變換氣首先進(jìn)入水洗塔底部與水洗泵送來的水在塔內(nèi)逆流接觸，洗 去變換氣中的大部分油污及部分硫化物，并將氣體溫度降到 30.C 以下，同時(shí)降低變換氣中飽和水蒸 汽含量。氣體自水洗塔塔頂出來進(jìn)入分離器， 自分離器出來的氣體

41、進(jìn)入二氧化碳吸收塔底部，與塔 頂嘖淋下來的碳酸丙烯酶溶液逆流接觸，將二氧化碳脫至工藝指標(biāo)內(nèi)。凈化氣由吸收塔頂部出來進(jìn) 入凈化氣洗滌塔底部，與自上而下的稀液(或脫鹽水逆流接觸，將凈化氣中夾帶的碳酸丙烯酶液 滴與蒸氣洗滌下來，凈化氣由塔頂出來后進(jìn)入凈化氣分離器，將凈化氣夾帶的碳酸丙烯酶霧沫進(jìn)一 步分離，凈化氣由分離器頂部出來回壓縮機(jī)四段入口總管。根據(jù)各廠的具體情況和氨加工產(chǎn)品的不 同，相匹配的碳丙脫碳條件及要求亦各異。在使用上，有替代加壓水洗型、聯(lián)堿型、配尿素型、聯(lián)醇型、生產(chǎn)液氮型以及制氫等各類型:在凈化效率上，有的對 CO2 進(jìn)行粗脫，而大部分廠家，則進(jìn) 行精脫;對脫碳壓力，有采用 o.鉆研a、

42、1.1-1.3Mpa、1.6-1.8Mpa、2.5-2.8Mpa 及 4.3Mpa 等多種類型。 ( 2) 解吸氣體回收流程由閃蒸槽解吸出來的閃蒸氣進(jìn)入閃蒸氣洗滌塔，自下而上與自上而下的稀液逆流接觸，將閃蒸 氣夾帶的液滴回收下來。閃蒸氣自閃蒸氣洗滌段出來后進(jìn)入閃蒸氣分離器，將閃蒸氣夾帶的碳酸丙 烯醋液滴進(jìn)一步分離下來，閃蒸氣自分離器頂部出來送碳化，脫除二氧化碳并副產(chǎn)碳酸氫鍛后，閃 蒸氣回壓縮機(jī)一段入口總管。由常解塔解吸出來的常解氣進(jìn)入常解-汽提氣洗滌塔的常解氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接 觸，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯醋液滴與飽和于常解氣中的碳酸丙烯醋蒸氣回收下來，常解氣自常 解氣洗滌段出來后

43、進(jìn)入常解氣分離器，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酶液滴進(jìn)一步分離，常解氣自分 離器頂部出來送食品二氧化碳工段。汽提氣由汽提塔出來后進(jìn)入常解-汽提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段，與自上而下的稀液逆流接觸， 將汽提氣中夾帶的碳酸丙烯醋液滴和飽和汽提氣中的碳酸丙烯醋蒸氣回收下來，經(jīng)洗滌后汽提氣由 塔頂放空。 液體流程 (1)碳酸丙烯醋脫碳流程簡述貧碳酸丙烯酶溶液從二氧化碳吸收塔塔頂噴淋下來，由 苔底排出稱為富液。富液經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入 溶液泵-渦輪機(jī)組的渦輪，減壓后進(jìn)入閃蒸槽，自閃蒸拙出來的碳酸丙烯醋液一部分進(jìn)入過濾器，大 部分不經(jīng)過過濾器，二者混合過后進(jìn)入常解-汽提塔的常解段，碳酸丙烯醋液自常解段底部出來經(jīng)過 兩液封

44、槽進(jìn)入汽提塔頂部，與自下而上的空氣逆流接觸，將碳酸丙烯酶溶液中的二氧化碳進(jìn)一步汽提出來，經(jīng)汽提后的碳酸丙烯酶溶液為貧液，貧液由汽提塔出來進(jìn)入循環(huán)槽，再由循環(huán)槽進(jìn)入溶液泵-渦輪機(jī)組的溶液泵，由泵加壓后經(jīng)破酸丙烯酣溶液冷卻器降、溫，進(jìn)入二氧化碳吸收塔，從而完成 了碳酸丙烯酶溶液的整個(gè)解吸過程。(2) 稀液流程循環(huán)稀液或軟水由常解.汽提氣洗滌塔的常解段出來，經(jīng)稀液泵加壓后送往凈化氣洗滌塔上部自 上而下。由塔底出來經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入閃蒸氣洗滌塔的上部自上而下，由底部出來經(jīng)自調(diào)閥進(jìn)入常解-汽 提氣洗滌塔的汽提氣洗滌段自上而下，由底部出來經(jīng)- u型液封管進(jìn)入常解氣洗滌段繼續(xù)循環(huán)。1.3.5 存在的問題及解決的辦

45、法綜合分析 PC 法脫碳各廠的使用情況，最具代表性的問題有: (1)搭劑損耗高。造成這一問題原因有三個(gè)因素:a.PC 溶劑蒸汽壓高; 氣相回收系統(tǒng)不完善;c.操作管理水平的影響。(2) 凈化氣中 CO2 含量容易跑高，噸氨電耗高。凈化氣中 CO 2 含量高，原因是多方面的如再生 效果不好，系統(tǒng)殘?zhí)几呋蚶鋮s不好等等。目前，碳丙脫碳技術(shù)己提高到一個(gè)新的階段，工業(yè)應(yīng)用的或即將應(yīng)用的最有吸引力的進(jìn)展有以 下兒個(gè)方面。 法脫碳技術(shù)發(fā)展趨勢1.3.6.1塔器優(yōu)化塔器的優(yōu)化包括塔徑、苔填料、苔內(nèi)件、苔過程控制的技術(shù)改造，改造后往往可提高 20%-50% 或更高的生產(chǎn)能力，改造主要分兩部分進(jìn)行:一是脫碳塔氣液

46、分布器和填料的改造，其目的是提高通 氣量和強(qiáng)化氣液接觸效率，加大潤濕面積。具體辦法是設(shè)稅全截面均勻分布的氣體和液體分布器， 部分或全部采用規(guī)整填料:二是再生塔的改造。由于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中再生塔常解段均為淋降式，當(dāng)系統(tǒng) 硫含量高時(shí)，受逆流及淋降板開孔直徑的限制，易造成溶液中的單質(zhì)硫積累結(jié)垢，漸漸堵塞淋陣板 上的開孔，使其失效故往往生產(chǎn) 2 年后再生效果會(huì)明顯不如以前。由此可見，必須對這種結(jié)構(gòu)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(shè)類似塔型的真空解析段。改造工作除了塔器以外，還進(jìn)行了系統(tǒng)工藝優(yōu)化，具體內(nèi)容有: (1)調(diào)整溶劑泵的揚(yáng)程，串聯(lián)1 臺(tái)增壓泵; (2) 氣提流程由原正壓氣提改為負(fù)

47、壓氣提，有利于提高貧度;( 3) 降低變換氣和循環(huán) 溶劑的瘟度，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。1.3.6.2復(fù)合溶劑法 用兩種或兩種以上的物理、化學(xué)或物理化學(xué)溶劑作為復(fù)合溶劑凈化酸性氣體的研究，多年來一直方興未艾。復(fù)合溶劑法的優(yōu)點(diǎn)從選擇性和吸收能力分析，特別是高分壓下，選擇合適的復(fù)合溶劑， 優(yōu)于純?nèi)軇@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(fù)合洛劑為 了達(dá)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(fù)合搭劑的組成。而且，復(fù)合 溶劑可以優(yōu)化配方用

48、最低的費(fèi)用達(dá)到所須的分離要求(見表 1.2)。表1.2 兩種方法的技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較 (以盹氨計(jì)項(xiàng)目PC 法復(fù)合溶劑法CO2 凈化度(%)溶劑損耗 (Kg)1.5電耗(KWh)145100操作成本(元)85601.3瓜3低溫 PC法實(shí)踐證明，低溫碳丙法具有以下優(yōu)點(diǎn): (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)盤、節(jié)省動(dòng)力消耗、降低洛劑蒸發(fā)損失，吸收操作可在低于常植條件下進(jìn)行，即低混碳酸丙烯酶脫碳技術(shù)。CO2 在溶劑中的溶解度 可用下式表示:地x =lgp+島If+C+Ig(式中:f一-C02 在含水洛劑中的飽和溶解度，摩

49、爾分?jǐn)?shù);p-一一氣相 CO2 分壓，1.01xl05Pa;B、 C一一常數(shù)，B=686.1， C=-4.245;二一溶劑含水量的修正系數(shù)，當(dāng)含水量為 2%時(shí)，0.9，19(=-0.046;T一一一吸收溫度，K。1.4工藝設(shè)計(jì)的意義和目的 隨著合成氨工業(yè)的飛速發(fā)展與國際經(jīng)濟(jì)的迅速變化，合成氨工業(yè)的經(jīng)濟(jì)性急需要提高，來降低成本，抵御風(fēng)險(xiǎn)。就碳酸丙烯醋法脫碳工藝進(jìn)行深入研究，以達(dá)到成本最低化，資源有效化。因此，在國際經(jīng)濟(jì)與國家政策的前提下，將合成氨的風(fēng)險(xiǎn)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(gè)很好的出路，對內(nèi)外交困的合成氨行業(yè)來說，可以避免風(fēng)險(xiǎn)，降低成本。 此工藝能有效縮短流程，降

50、低能源消耗，減少污染排放，在提高產(chǎn)品附加值的同時(shí)也填補(bǔ)了脫碳工 藝的國內(nèi)空白，并且為合成氨領(lǐng)域的進(jìn)步積累了難得經(jīng)驗(yàn)。 全場總平面布置的任務(wù)2 全廠總平面的布置和設(shè)計(jì)全廠平面設(shè)計(jì)為本設(shè)計(jì)的一項(xiàng)重要任務(wù)，總平面設(shè)計(jì)的是否合理，直接影響新建廠能否節(jié)約而 有效的順利進(jìn)行，影響到建廠后的生產(chǎn)，管理，戚本，能耗等各個(gè)方面，同時(shí)還影響到全廠的美觀 和今后的發(fā)展。總平面設(shè)計(jì)任務(wù):1 在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廣區(qū)地形情況，經(jīng)濟(jì)合理的安排場內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物、堆 場等的相對位置:2 經(jīng)濟(jì)合理的豎向布置，正確選擇標(biāo)高;確定場內(nèi)外運(yùn)輸方式、運(yùn)輸布置，合理組織人流、物流:3 布置綜合管線;4 標(biāo)高綠化美化，考慮衛(wèi)生

51、、消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。2.2全廠總平面設(shè)計(jì)的原則 全廠總平面設(shè)計(jì)的基本原則為l 建筑物之間相互配置應(yīng)符合生產(chǎn)程序的要求，并能保證合理生產(chǎn)作業(yè)線;2 原材料、半成品、成品的生產(chǎn)作業(yè)線應(yīng)銜接協(xié)調(diào)，流程疏通，避免交叉和往返;3 廠內(nèi)一切運(yùn)輸系統(tǒng)布置應(yīng)適合貨物運(yùn)轉(zhuǎn)的特征，盡可能使貨運(yùn)路線和人員路線不交叉;4 適當(dāng)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(shù)條件的要求;5 在保證安全生產(chǎn)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(jù)生產(chǎn)的特點(diǎn)和設(shè) 計(jì)擬建的工廠為中小型企業(yè)的情況，將工廠劃分為幾個(gè)區(qū)域，并按照區(qū)域進(jìn)行布置，以保證各區(qū)域 之間位置的協(xié)調(diào)配合，并符合衛(wèi)生防疫和環(huán)

52、境美化。 全廠總平面布置內(nèi)容 全廠應(yīng)主要包括廠前區(qū)、動(dòng)力區(qū)、生產(chǎn)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(wù)室等主要建筑。動(dòng)力區(qū): 包括變電站、鍋爐房等。他們盡量靠近其服務(wù)的車間。這樣可以減少管路的鋪設(shè)和運(yùn) 輸過程的損耗。生產(chǎn)區(qū): 應(yīng)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(yīng)有備件庫、機(jī)修車間、消防車間等輔助車間。倉庫區(qū): 應(yīng)靠近主干道以便于運(yùn)輸。 全廠平面布置的特點(diǎn)平面布置有以下幾個(gè)特點(diǎn): 廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)。原料、半成品和成品形 成整個(gè)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

53、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(chǎn)區(qū)主要干道，應(yīng)避免與主要運(yùn)輸?shù)缆方徊? 盡量使大多數(shù)廠房向陽、背風(fēng)、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(fēng)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(jù)衛(wèi)生規(guī)范的要求，保證廠區(qū)內(nèi)衛(wèi)生符 合規(guī)定:根據(jù)環(huán)境發(fā)展的要求，生產(chǎn)區(qū)設(shè)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(shè)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(chǎn)區(qū)為軸線，再考慮輔助車間、行政樓和道路的安排。 全廠人員編制 企業(yè)實(shí)行廠長負(fù)責(zé)制，各部門負(fù)責(zé)人直接受廠長負(fù)責(zé)，并實(shí)行三級管理，廠、科、車間及人員編制以組織好生產(chǎn)為原則。生產(chǎn)車間實(shí)

54、行三班制，每班八小時(shí)，機(jī)械設(shè)備大修每二年一次，機(jī)械設(shè)備保養(yǎng)每一年一次。表 2. 1 合成氨全廠人員編制工種班制男女總?cè)藬?shù)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甲燒化崗位333壓縮崗位333脫硫崗位333尿素崗位333司爐崗位333技術(shù)員l3l4安全員l22輔助人員l55車間主任l44總計(jì)321345設(shè)計(jì)條件:3 吸收塔和解吸塔的物料衡算和熱量衡算(1)每噸氨耗變換氣近似取 4278m(STP)，簡記為 4278N曠/ t 氨(下同。(2) 變換氣組成為: C: 28.0; CO: 2.5; H 2: 47.2; N2 : (均為體積分?jǐn)?shù)，下同;其它組分 被忽略)

55、;(3) 要求出塔凈化氣中 C02 的濃度不超過 0.5%;(4) PC 吸收劑的入塔濃度根據(jù)操作情況選取:(5) 氣液兩相的入塔溫度均選定為 30.C ;(6) 操作壓強(qiáng)為 2.8MPa;(7) 年工作日 330d，每天 24h 連續(xù)運(yùn)行。 計(jì)算基準(zhǔn):依照:年工作日以 330d，每天以 24h 連續(xù)運(yùn)行計(jì)，有 330 x24:7920b，此處按 80h 算。合成氨:( 400000tla) / (8000h/a) =50.0t/b。變換氣: 4278Nm 變換氣/t 氨。變換氣的組成見表 3.1。表 3. 1 變換氣各組分體積分?jǐn)?shù)及組分分壓項(xiàng)目CO2COH2IN2I合計(jì)體積分?jǐn)?shù) (%)47.

56、2II1(訕【Pa)0701.3216II2.800( Kgf/cm2)13.46 IIatm)13.0432 II3. 1 計(jì)算依據(jù) CO2 的 PC 中的溶解度關(guān)系因?yàn)槭歉邼舛葰怏w吸收，故吸收塔內(nèi) CO2的溶解熱應(yīng)予以考慮?，F(xiàn)假設(shè)出塔氣體混度與入塔液 的濫度相同，為 TVF30.C ，出塔液的溫度為 Tu=35.C ，并取吸收飽和度(定義為出塔洛液濃度對其 平衡濃度的百分?jǐn)?shù))為 80%，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗(yàn)證生疏溫度假設(shè)的正確性。有人關(guān)聯(lián)出了 C02 再 PC 中溶解的相平衡關(guān)系，因數(shù)據(jù)來源不同，關(guān)聯(lián)式略有差異(121。式中: Xcoz-一溶解度，kmolC02 /kmolPCP

57、COz-C02 分壓，kgf/cm 2T一- PC 出塔祖度，K19XC2=lgPco2+6月二式中: XCOz-C02 溶解度，kmolC02 /kmolPCPCOr-C02 分壓，atmT- PC 出塔溫度，K19XC2=lgPC2+0月二(1)(2)(3)式中: Xcoz-摩.爾百分?jǐn)?shù)，無因次PCO r-C02 分壓，atmT- PC 出塔溫度，K用關(guān)聯(lián)式(1)計(jì)算出塔洛液中 CO2的濃度有19X5/3 /kmolPC2.4/ (17 ) Nm3C02/ m3pC式中: 9一PC 的摩爾質(zhì)量，kg加nol;1187一出塔溶被的密度(近似取純 PC 的密度，kg/m勺。 PC 的密度與溫度

58、的關(guān)系PC 密度與溫度的關(guān)系: -1.032t式中: t一溫度，.C; p-一密度， kg/m3。30.C: P L1=1192kg/ m飛 35.C: P l2=1187 kgl m3 PC 的蒸汽壓查 PC 理化數(shù)據(jù)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(rèn)為 PC 不揮發(fā)。 PC 的敬度10部l=+ (T-153.1) mPa. sT一為熱力學(xué)溫度，K。 物料衡算3.5.1各組分在 PC 中的溶解量各組分在操作總壓為 2.8MPa、操作溫度為 35.C 下在 PC 中的溶解度數(shù)據(jù)，并取相對吸收飽和度 為 80%，將計(jì)算結(jié)果列于表 3.2 中。表 3.2 各組分在

59、PC中的溶解度數(shù)據(jù)項(xiàng)目CO2COH2N2合計(jì)組分分仙在Pa)840.0701.326溶解度(Nm3/m3PC)19.8200.46320.5的溶解量(Nm3/m3PC)0.19260.375416.453溶解氣體積分?jǐn)?shù)(%)0.81.1700.0因溶解氣中的 CO2 占到了 %。其它氣體在 PC 中的搭解度很小，故也可將 CO2 以外的組分視為惰性氣體而忽略不計(jì)，而只考慮 C2的溶解吸收，將多組分吸收簡化為單組份吸收的問題。 說明: 進(jìn)塔吸收液中 CO2 的殘值取 m3/m3pC，故計(jì)算的實(shí)際溶解量時(shí)應(yīng)將其扣除。其他組分本身溶解度就很小，經(jīng)解吸后的殘值完全可被忽略。CO2 榕解量的計(jì)算如下:p

60、前已算出，35.C 時(shí) CO2 在 PC 中的平衡溶解度X2=N曠/m3 C，PC 對 CO2 的實(shí)際溶解能力為: 19.82xO.8- Nm3/m3pC.3.5.2 溶劑夾帶革以 0.3 Nm3/m3pC 計(jì)，各組分被夾帶的量如下:C02:03028=0 084Nm3/m3PC CO: Nm 3/m3pCH2:03m3/m￥N2: O.223=0.0669 Nm3/m3pC2.5.3 溶液帶出的氣量 為夾帶量與溶解量之和3 3CO2: 0.084+15.656=15.740 Nm /m pC 95.07%CO: 0.0075+0.0292=.0367 Nm 3/m3pC 0.22% H2: