合成氨生产中二氧化碳的吸收和再生工艺的设计研究.doc
一是立足石油、天然气勘探、开采和加工,发展油、气、煤、盐化工和相关装备制造业,形成油、气、煤、盐一体化综合发展的产业格局,延伸石油、天然气产业链。采用合成弛放气低压洗涤并回收氨,将燃料气中的氨加以回收利用,同时降低了烟气排放中NOx的含量,吨氨能耗从34.69GJ降低到32.78GJ,达到国内同类装置先进水平,装置的合成氨年产量提高到45万t[5]。长期以来,我国石油石化人牢记“我为祖国献石油”“爱我中华、振兴石化”的使命,继承和发扬“三老四严”“四个一样”、精细严谨等优良作风,艰苦创业、顽强拼搏,把我国从一个依赖“洋油”“洋布”的国家发展成为位居世界前列的石油大国、石化大国,锻造形成了石油石化优良传统、石油石化企业精神等宝贵精神财富。
公用工程配套完善,现有三台总蒸发量700吨/小时的高压煤锅炉和两台25兆瓦的发电机组,为主装置生产提供动力供应。除主导产品合成氨、尿素外,还有氮气、氧气、氩气、硫磺、硫胺等附产品。湖北化肥分公司以“从严、求实、团结、文明、进取”的企业精神,不断创新企业管理,积极推行内控制度、ERP信息化管理、HSE管理体系、全面质量管理等现代化管理手段,同时,坚持“三基”等传统的管理方式。先后荣获“全国五一劳动奖状”、“全国设备管理优秀单位”、“湖北省守合同重信用企业”等300多项省部级以上荣誉。企业通过ISO9001:2008国际质量管理体系认证, “长江牌”尿素先后荣获国家质量银奖、湖北省名牌产品、国家质量免检产品称号及中国产品质量协会授予的“三A”质量等级认证,“长江牌”复合肥连续多年获得“湖北省名牌产品”称号。产品在传统市场具有较强的市场竞争力。每年的安全环保指标达到了中国石化的考核标准,做到了生产与环保同步。为实现企业的科学发展,新一届领导班子提出了“努力建成具有较强市场竞争力的产品多元化化工企业”的战略目标,制定出“三步走”的发展思路。落实科学发展观,改进安全、环保、健康的生产环境,努力实现经济效益和社会效益的同步提升;努力加快企业发展步伐。
展望未来,湖北化肥将成为肥化并举,产品多元,结构合理,具有较强竞争力的大型化工企业。合成氨生产源于20世纪初德国哈伯(F.Haber)等人的研究,在中国合成氨生产始于20世纪30年代,在接下来的几十年里发展迅速,70年代以后,随着工业发展,相继从国外引进了大型合成氨装置,我国现已形成了大中小合成氨厂相结合的工业布局。氨是一种重要的含氮化合物,也是一种重要的工业原料,在国民经济中占重要地位。大气中存在大量的氮,在空气中氮占78%(体积分数)以上。但是,如此丰富的氮,通常情况下是以游离状态存在,需要固定下来。目前,固定氮最方便、最普通的方法就是合成氨,也就是直接用氮和氢合成氨,再进一步用于其它工业。合成氨过程所用的原料有很大的不同,但从原料到成品所经历的过程大致相同。基本上分三个步骤:首先,造气,将天然气或其他燃料先制成含氢和含氮的粗原料气;其次, 净化,对粗原料气进行净化处理,除掉氮和氢以外的有害物质,包括灰尘、硫化物、一氧化碳和二氧化碳等;最后,压缩、合成,将符合要求的氮气和氢气压缩到所需的压力,然后进入高压设备合成塔中,在催化剂的作用下合成为氨。在合成氨生产装置中,二氧化碳解吸塔是整个装置中重要的二氧化碳吸收母液再生蒸馏分离设备,也是合成氨生产工业中的不可缺少的设备之一,其性能的好坏影响到整个合成氨生产的效率。
投资控股集团有限责任公司建设主要内容:建设规模:本项目搬迁改造老厂区60万吨/年总氨产能以及部分装置设备,采用先进的气化、净化、合成等技术,进行产业升级,利用老厂区现有氨下游加工装置,建设肥料等装置,并副产液化天然气(lng)和二氧化碳等产品。专门设计或制造用于利用氨——氢交换法生产重水的氨——氢交换塔。清洗回收固定副塔出口气中的氨与二氧化碳,生成稀氨水一部分由回收塔抽出加压到0.8-1.2mpa,由固定副塔顶部加入吸收二氧化碳和氨后,稀氨水压往吸收回收清洗塔。
其中MDEA法改造后比改造前能提高产量122%,碳丙法可提高1 12%(注:这里讲的提高的计算基础是原设计院的设计能力)。这样一来解析设备的操作强度就大幅度提高了。合成氨主要用于制造氮肥和复合肥料,氨作为工业原料和氨化饲料,用量约占世界产量的12%。硝酸、各种含氮的无机盐及有机中间体、磺胺药、聚氨酯、聚酰胺纤维和丁腈橡胶等都需直接以氨为原料。液氨常用作制冷剂。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。从技术上讲,我国合成氨工业已迈进了世界前列,在生产中能量损耗低、产量高,生产操作高度自动化,生产规模大型化,热能综合利用合理,技术经济指标先进。在原料方面,已从单一煤炭发展到煤粉、天然气、轻油、重油、渣油等多种原料。我国自行研究和制造的各种催化剂,已具备良好的性能。随着工业发展,合成氨工业还将会有更大的发展。根据合成氨技术发展的情况分析,估计未来合成氨的基本生产原理将不会出现原则性的改变,其技术发展将会继续紧密围绕“降低生产成本、提高运行周期,改善经济性”的基本目标,进一步集中在“大型化、低能耗、结构调整、清洁生产、长周期运行”等方面进行技术的研究开发。
氟气为苍黄色气体,密度1.696克/升(273.15k,0℃),熔点-219.62℃,沸点-188.14℃,化合价-1,氟的电负性最高,电离能为17.422电子伏特,是非金属中最活泼的元素,氧化能力很强,能与大多数含氢的化合物如水、氨和除氦、氖氩氮氧外一切无论液态、固态、或气态的化学物质起反应。 在硝化菌的作用下, 氨态氮进一步分解氧化, 就此分两个阶段进行,首先在亚硝化菌的作用下, 使氨转化为亚硝酸氮, 继之, 亚硝酸氮在硝酸菌的作用下, 进一步转化为硝酸氮。(4)a级生物处理池(缺氧池)设置目的:将污水进一步混合,充分利用池内高效生物弹性填料作为细菌载体,靠兼氧微生物将进一步污水中难溶解有机物转化为可溶解性有机物,将大分子有机物水解成小分子有机物,提高污水生化性能,以利于后道生物拉触氧化处理池进一步氧化分解,同时通过o级池回流混合液的硝态氮在缺氧条件下反硝化菌的作用下,进行反硝化去除硝态氮,同时去除部分有机物。
溶液自塔顶引入,在其下流过程中与自塔底上升的惰性气体或蒸汽相遇,气体溶质逐渐从液相释出,于塔底收取叫纯净的溶剂,而塔顶则得到所释出的溶质组分与惰性气体或蒸汽的混合物。一般来说,应用惰性气体的解吸过程适用与溶剂的回收,不能直接得到纯净的溶质组分;应用蒸汽的脱吸过程,若原溶质组分不溶于水,则可用将塔顶所得混合气体冷凝并有凝液中分离出水层的办法,得到纯净的原溶质组分。适用与吸收操作的设备、吸收理论与计算方法同样适用与解吸操作。尿素合成中碳铵液贮槽来的碳铵液,由解吸泵经自调阀由流量计计量后,进入解吸换热器与从解吸塔底来的解吸废液(温度约)换热后,进入解吸塔上部喷淋至填料层和从解吸塔底部上升的气体传质、传热进行解吸,气体进入解吸冷凝器,用一吸冷却器来的脱盐水冷却,控制解吸冷气相出口温度≤112,冷却下来的液体进入解吸塔顶部作顶部回流,控制解吸塔顶部温度≤120,解吸冷却器的气相通过自调阀控制其压力在0.3左右后送入二循一冷气相进口,出解吸冷凝器的脱盐水经电导仪,由自调阀调节其流量后送至锅炉房,解吸废液经解吸换热器换热后外送,解吸塔液位由LC701控制。解吸塔热量由解吸塔底部加入1.3(绝)蒸汽直接加热,蒸汽加入量根据解吸塔工艺状况由TIC701控制,保证解吸废液≤0.07。
本设计主要研究联碱过程中合成氨部分的净化系统,该系统以前常常用热碳酸钾溶液法(即热钾碱溶液法)脱碳,脱碳的反应式为: 为了使脱碳液重复循环使用,需对脱碳后的溶液用蒸汽进行汽提处理,这就是脱碳液的再生。脱碳液的再生是在再生塔内完成的,反应式为: 。合成氨过程中的二氧化碳再生过程:由变换炉反应产生的变换气分别进入变换气煮沸器,将解吸塔底部温度为100~115 ℃的碱液煮沸,变换气被冷却到110~120 ℃,经冷凝分离,变换气进入吸收塔,与塔顶喷淋下来的碱液逆流接触,脱除二氧化碳 ,使二氧化碳含量降到016 %以下,碱洗气去合成车间。塔底富液送入再生塔减压闪蒸再生,闪蒸出的二氧化碳除用于生产尿素外,水蒸汽和部分二氧化碳接到后面联碱的制碱部分。闪蒸后的溶液在再生塔中经气提,进一步释放出二氧化碳达到工艺指标后即为贫液,贫液经泵加压后返回吸收塔循环使用。气提蒸汽来自变换气,或外供蒸汽在再生塔底部溶液煮沸器中加热碱液蒸发产生的蒸汽。二氧化碳的再生原理如图2所示。图2 再生工艺图1.4 解吸塔分类1.4.1 填料塔它由外壳、填料、填料支承、液体分布器、中间支承和再分布器、气体和液体进出口接管等部件组成,塔外壳多采用金属材料,也可用塑料制造。
酸雾处理塔是酸雾废气净化不可缺少的设备,硫酸、硝酸、氢氟酸、盐酸等工艺操作过程中产生酸/碱性气体,废气通过引风机的动力进入高效填料塔,在填料塔的上端喷头喷出吸收液均 匀分布在填料上,废气与吸收液在填料表面上充分接触,由于填料的机械强度大、耐腐蚀、空隙率高、表面大的特点,废气与吸收液在填料表面有较多的接触面积和反应时间。第二级与第一级喷嘴密度不同,喷液压力不同,吸收酸性气体浓度范围也有所不同,在喷淋段及填料段两相接触的过程也是传热与传质过程。它属于微分接触逆流式,塔 体内的填料是气液两相接触的基本构件,塔体外部的气体进入塔体后,气体进入填料层,填料层上有来自于顶部喷淋液体及前面的喷淋液体,并在填料上形成一层液膜,气体流经填料空隙时 ,与填料液膜接触并进行吸收或综合反应,填料层能提供足够大的表面积,对气体流动又不致于造成过大的阻力,经吸收或综合后的气体经除雾器收集后,经出风口排出塔外。
按其结构形式有 板式塔,一般处理量大 传质设备 填料塔,一般处理量小 第一节 板式塔 板式塔为逐板接触式的气液传质设备,塔板类型按气液流动的方式,可将塔板分为错流塔板和逆流塔板。因气液混合物从帽罩内喷出的流向是水平方向或斜向下,而非普通塔板或填料塔的向上或斜向上方向,液滴的垂直向上的速度分量很小,这就能保证气流中的雾沫夹带很少,可以在板间距不很大的情况下,操作气速很高,加之此塔板气液接触后分离充分,液体中基本不夹带气泡,降液管内不会形成泡沫层,可减少降液管所占面积,提高有效开孔区面积,从而比浮阀、泡罩、筛板有更高的开孔率,更加增加了此塔的处理能力。图2.2.3.12)平台容器式段塞流捕集器的液位控制平台段塞流捕集器一般用于接收和处理经海管输送的来自井口平台的流体(气、液两相),多数相当于两相分离器。
3 改造投产后空分及氩提取系统运行情况3 1 改造提氩前后空分主要工艺参数的变化情况 图 2 提氩前后上塔各段回流比比较氩馏分抽取自上塔膨胀空气进料口之下 , 回流 为 0 70) , 4 —4 段 (膨胀空气进料口与氩馏分抽口液同时回到上塔 , 因此上塔精馏段、提馏段的回流 之间) 的回流比因氩馏分抽气量较多而增幅较大 ,比发生变化 , 氧、氮、氩等成分分布随之发生变 其它各段的回流比均略减小且变化幅度不大。 经验值: 或 25~30mm,小塔 40mm,大塔 150mm,最大 1 进口堰及受液盘 进口堰可以保证降液管的液封,并使塔板上液体分布均匀,但占用塔面,易使沉淀物淤积,故多数不采用。它属于微分接触逆流式,塔 体内的填料是气液两相接触的基本构件,塔体外部的气体进入塔体后,气体进入填料层,填料层上有来自于顶部喷淋液体及前面的喷淋液体,并在填料上形成一层液膜,气体流经填料空隙时 ,与填料液膜接触并进行吸收或综合反应,填料层能提供足够大的表面积,对气体流动又不致于造成过大的阻力,经吸收或综合后的气体经除雾器收集后,经出风口排出塔外。
据有关资料报道,塔设备的投资费用占整个工艺设备投资费用的较大比例;它所耗用的钢材重量在各类工艺设备中也属较多。因此,塔设备的设计和研究,受到化工、炼油等行业的极大重视。作为主要用于传质过程的塔设备,首先必须使气(汽)液两相能充分接触,以获得较高的传质效率。此外,为了满足工业生产的需要,塔设备还得考虑下列各项要求。⑴ 生产能力大。在较大的气液流速下,仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液或液泛等破坏正常操作的现象。⑵ 操作稳定、弹性大。当塔设备的气液负荷量有较大的波动时,仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作。并且塔设备应保证能长期连续操作。⑶ 流体流动的阻力小,即流体通过塔设备的压力降小。这将大大节省生产中的动力消耗,以降低经常操作费用。⑷ 结构简单、材料耗用量小、制造和安装容易。⑸ 耐腐蚀和不易堵塞,方便操作、调节和检修。事实上,对于现有的任何一种塔型,都不可能完全满足上述的所有要求,仅是在某些方面具有独到之处。人们对于高效率、大生产能力、稳定操作和低压力降的追求,推动着塔设备新结构型式的不断出现和发展。2.2 塔设备选型填料塔和板式塔均可以用于蒸馏、吸收、解吸等气液传质过程,所以在塔设备选型时必须综合考虑多方面的因素,如与被处理物料性质、操作条件和塔的加工、维修等方面有关的因素等。
参战舰船也超过北洋海军的数量