合成氨原料气脱碳及再生工艺设计
年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计 - 副本
本科生毕业论文（设计）年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计姓名：栗兰冬指导教师：詹益民院系：化学化工学院专业：化学工程与工艺提交日期：2012年5月5日目录中文摘要 (3)外文摘要 (4)1.总述 (5)1.1 设计目的及意义 (5)1.2 合成氨生产工艺流程概述 (5)1.2.1合成氨工艺流程 (5)1.2.2合成氨工艺流程图 (7)1.3 合成氨脱碳及再生方法 (7)2. NHD法技术简介 (8)2.1 原料简介 (8)2.2 NHD法脱碳及再生原理 (9)2.3 NHD法参数的选定 (10)2.4 NHD法脱碳及再生工艺流程图 (12)2.5 NHD法脱碳及再生工艺流程详述 (12)2.6 设计任务书 (12)3. NHD法脱碳及再生工艺物料衡算及能量衡算 (14)3.1 物料衡算 (14)3.1.1 吸收塔的物料衡算 (14)3.1.2 闪蒸过程的物料衡算 (16)3.1.3 汽提塔的物料衡算 (18)3.1.4 整个系统二氧化碳的总物料衡算 (18)3.2 热量衡算 (19)3.2.1 热量衡算数据 (19)3.2.2 吸收塔的热量衡算 (19)3.2.3 闪蒸过程的热量衡算 (20)3.2.4 汽提塔的热量衡算 (20)4. 主要设备的计算与选型 (21)4.1 已知条件 (21)4.2 吸收塔的操作线方程式 (21)4.3 塔径的计算 (21)4.4 填料层有效高度的计算 (22)4.4.1 传质单元数的计算 (22)4.4.2 传质单元高度的计算 (23)5. 生产安全及二氧化碳回收再利用 (24)5.1 生产安全 (24)5.1.1 点火源的控制 (24)5.1.2 防爆电气设备的选用 (24)5.1.3 有火灾爆炸危险物质的处理 (24)5.2 二氧化碳回收再利用 (24)5.3腐蚀及材料的选择 (25)6. 合成氨脱碳及再生工艺评析与总结 (25)参考文献 (26)致谢 (27)附图 (28)年产8万吨合成氨脱碳及再生工艺设计栗兰冬指导老师：詹益民（黄山学院化学化工学院，黄山，安徽，245041）摘要：合成氨中脱碳的方法有很多种，有物理吸收法、化学吸收法、物理-化学吸收法和变压吸附法（PSA）。
合成氨原料气脱碳及再生工艺设计 -
毕业设计题目5万吨/年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计毕业设计(论文)任务书学生姓名丁锦专业班级化工1102指导教师姬乔娜工作单位化学与制药工程系设计(论文)题目年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计设计（论文）主要内容：在合成氨工业中不论用什么原料及方法造气，经变换后的合成气中都含有大量的CO2，这些CO2如果不在合成工序之前除净，不仅耗费气体压缩功，空占设备体积，而且对后续工序有害。
此外，CO2还是重要的化工原料，因此合成氨中原料气净化脱碳很有必要和意义。
本课题对合成氨原料气净化脱碳的生产车间进行设计，对设备选型、车间布置进行较全面的阐述，对我国化学工业的发展和国民的健康有着重要意义。
要求完成的主要任务及其时间安排：目标：完成年产5000万m3合成氨原料气净化脱碳工艺设计，撰写设计说明书。
要求：1. 设计合成氨原料气净化脱碳的工艺流程框图，并对工艺过程作说明2. 进行物料衡算、热量衡算3. 设备选型与布置4. 绘制工艺流程图(2#图纸)、车间平面布置图(1#图纸)、主体设备图(2#图纸)5. 撰写设计说明书（要求请参考《本科毕业设计（论文）工作手册》）。
时间安排：2013.12.23-2013.12.29(第17周) 安排设计题目，明确设计内容。
2013.12.30-2014.01.10(第18-19周) 查阅有关资料，完成开题报告初稿并交老师审阅。
2014.02.17-2014.02.21(第1周) 提交正式开题报告，制定工艺流程。
2014.02.24-2014.03.07(第2-3周) 完成物料衡算、热量衡算。
2014.03.10-2014.04.04(第4-7周) 完成设备选型，撰写设计说明书。
2014.04.07-2014.05.02(第8-11周) 完成工艺流程图、车间布置图与主体设备图的绘制。
2014.05.05-2014.05.23(第12-14周) 完成论文初稿，指导老师审阅并交学生修订，装订成册。
年产八万吨合成氨原料气净化脱碳及再生工艺设计(毕业设
设计说明脱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脱碳过程中不可缺少的塔设备。
本文权衡众多合成氨脱碳方法之利弊，最终选择碳酸丙烯酯脱碳法。
首先进行工艺流程分析并根据工艺参数及有关标准进行二氧化碳吸收塔和解析塔内的物、热量衡算；其次就二氧化碳吸收塔、溶液再生塔等设备利用物理吸收机理、传质传热方程、溶液物性数据等方面的知识进行塔体的总体结构设计和计算，设计出二氧化碳吸收塔的塔径为3.4m，塔高为30m，由于解吸塔塔径过粗，使用两塔进行解吸，两塔各操作条件相同，塔径为2.4m，填料层高度为16m，然后对二氧化碳吸收和解吸塔进行了必要的强度校核；最后对脱碳工段车间结构布置进行合理的设计。
本设计作为理论上的准备工作，为分析工艺流程、设备设计上存在的问题、确定问题的根源、提出解决问题的合理方案准备了充分的理论依据。
关键词：碳酸丙烯酯法；脱碳工艺；工程设计Design elucidationDecarbonizing section is one of the absolutely necessary sections in the Synthetic Ammonia, and the Carbon dioxide absorption tower and the solution regeneration tower are indispensable tower equipment in the Synthetic Ammonia.This paper tradeoff advantages and disadvantages of much approach to decarbonization, propylene carbonate (PC) decarboniza-tion are selected finally. The technological process was analyzed, and the material and heat was balanced according to parameters and relevant standards firstly. The tower body general structure was designed calculation by using physical absorption Mechanism, mass transfer and heat transfer equation, solution -physical data stc secondly.The diameter of absorption tower is 3.4m, the height of tower is 30m, And then the strength of the Carbon dioxide absorption tower is ecked. The decarbonizing section structural arrangement was reasonable design finally. As the theoretical preparation work, this designing prepare sufficient theoretical basis for people to analysis the problems of technological process, equipment design, determined root of problems, posing reasonable plan to solve problems.Keywords:Decarbonization process; Carbon dioxide removal with PC method; Proeess design目录设计说明IDesign elucidationII主要符号说明i1引言12概述22.1 氨的发现与制取22.2 氨的用途22.3我国合成氨工业的发展情况32.4 合成氨生产的典型流程32.5 脱碳在合成氨中的作用和地位43工艺流程的确定63.1脱碳方法概述63.2净化工序中脱碳方法63.2.1化学吸收法63.2.2物理吸收法83.2.3物理化学吸收法103.2.4固体吸附103.3碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理103.3.1PC法脱碳技术国内外现状103.3.2发展过程103.3.3技术经济113.3.4碳酸丙烯酯法脱碳工艺条件的确定113.3.4操作压力的确定123.3.5工艺流程124 吸收塔的工艺设计144.1设计依据144.1.1碳酸丙烯酯（PC）的物理性质144.1.2比热计算式144.1.3 CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解度144.1.4 CO2在碳酸丙烯酯（PC）中的溶解热144.1.5运行时间144.2计算依据154.2.1 CO2在PC中亨利系数数据154.2.2 PC密度与温度的关系164.2.3 PC蒸汽压的影响174.2.4 PC的粘度174.2.5工艺流程确定174.3物料衡算184.3.1各组分在PC中的溶解量184.3.2溶剂夹带量194.3.3溶液带出的气量194.3.4出脱碳塔净化气量194.3.5计算PC循环量204.3.6出塔气体的组成204.4计算数据总表204.4.1混合气体的定压比热容214.4.2液体的比热容224.4.3.CO2的溶解热224.4.4出塔溶液的温度234.5 设备计算234.5.1 物性数据244.5.2 脱碳塔泛点速度计算264.5.3 脱碳塔塔径计算274.5.4 填料层高度计算284.6 辅助设备设计324.6.1液体分布装置324.6.2 填料支承装置324.6.3液体再分布装置334.6.4气体分布器334.6.5床层限制板344.6.6 裙座及人孔344.7塔体强度校核344.7.1筒体强度校核344.7.2 封头设计354.7.3 塔裙座高度364.7.4 塔体载荷计算364.7.5 接管管径计算385 解吸塔的工艺设计405.1 确定解吸塔塔径及相关参数40闪蒸过程的物料恒算405.1.1求取解析塔操作气速405.1.2求取塔径415.1.3核算操作气速425.1.4核算径比425.1.5校核喷淋密度425.2 填料层高度的计算425.2.1建立相应的操作线方程和向平衡方程425.2.2利用两线方程求取传质推动力435.2.3传质单元数的计算445.2.4气相总传质单元高度445.2.5塔附属高度485.2.6填料层压降计算495.2.7初始分布器和再分布器设计505.2.8气体分布器515.2.9丝网除沫器516 车间布置526.1 车间布置要考虑的问题526.2 厂房布置526.2.1 厂房平面布置526.2.2 设备布置的安全距离526.3 车间内辅助室和生活室布置537存在的问题及解决方法547.1 碳丙法脱碳装置存在的问题及改造措施547.1.1吸收塔堵塔557.1.2加强溶剂回收，降低消耗557.2改造措施557.2.1 吸收塔改造557.2.2降低溶剂温度557.3小结56工艺参数一览表57参考文献58致谢59主要符号说明符号 意义和单位符号 意义和单位P C比热容KJ/kg ⋅℃℃DCO 2的扩散系数T/L μcm 2/s 0iG μ 纯气体组分的黏度， MPa ·sG U气体的摩尔流率kmol/m 2·h m关联指数 V气体质量流率，kg/（m 2·h） σ表面X 力，kg/h 2L液体质量流率，kg/（m 2·h） L k 液相传质系数， kmol/（m 3·h ·atm ） H 0塔附属高度，mG K体积传质系数， kmol/（m 3·h ） OG H 传质单元高度，mZ塔高，m P ∆ 填料层压降，PaP ∆压力降，Pa F u液泛气速，m/sρ密度，3/kg m t a填料的总比表面积，23/m m 2co PCO 2的气相分压 u操作气速，m/s T热力学温度，KC 腐蚀裕量，mm G入塔气体的摩尔流率，kmol/（m 2·s ） m 2封头的质量，kg δn筒体名义厚度，mm ψ填料形状系数D塔内径，mmC σ 填料材质的临界表面X 力γp 鲍尔环填料的堆积密度，kg/m 3 g重力加速度，2/m s 1M 平台、扶梯质量，kg N总布液点数，个 2M笼式扶梯的单位质量，kg/m S Q溶解热，/KJ Kmol C ︒⋅ M 全塔操作质量，kg A干填料因子 T 1塔自振周期，s T A塔截面积，2m ζ脉动增大系数，T ο标准状态下温度，C ︒1V气体处理量，3/m h P Φ 填料因子，1m -2V塔顶出塔气体量，3/m h []cr σ 轴向许用压应力，MPa3V 塔底出气量，3/m h τ空间距离，m t温度，C ︒ R通用气体常数μ粘度，a mP S ⋅F w 泛点空塔速率，/m s2CO H ∆ 溶解热，/KJ Kmol 1m M入塔气体平均分子量，/kg kmol1L T出塔液体温度，C ︒2CO X 摩尔比1引言氨的用途很广，在国民生产中具有举足轻重的地位。
合成氨脱碳系统的优化及稳定(NHD脱炭)
合成氨脱碳系统的优化及稳定（NHD脱炭）摘要：合成氨脱碳系统中NHD脱硫、脱碳技术具有能耗低、净化度高、设备和流程简单等特点，已在舍成氨、甲醇和醋酸生产企业的脱硫、脱碳中得到了成功应用，并取得了丰富的实践经验。
近年来，又全力开发NHD技术在焦炉气脱硫中的应用，并取得了突破性的成果。
为实现焦炉气制甲醇技术的工业化提供了有效的脱硫工艺。
关键词：NHD脱硫脱碳优化稳定一、合成氨脱碳系统中NHD溶剂性质、吸收机理及工艺特点1.物理性质NHD（脱碳）溶剂的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式为CH3一O一(C2HO) CH ，式中凡=2—8，为浅黄色液体。
在25cI：时，其密度为l027kg ／m ，蒸气压为0．093Pa，冰点为一2一29cI：，闪点为l5l℃，燃点为157cI：。
2.工艺原理NHD（脱碳）溶剂吸收H：S、COS、CO：的过程具有典型的物理吸收特征，在H：S、COS、CO：一NHD溶剂系统，当上述气体分压低于lMPa时，气相压力与液相浓度基本符合亨利定律。
HS、COS、CO在NHD溶剂中的溶解度随压力升高、温度降低而增大，因此宜在高压、低温下进行}{2S、COS、CO 的吸收过程；当系统压力降低、温度升高时，溶液中溶解的气体得以释放，实现溶液的再生过程。
3.工艺特点3.1净化度高正常操作工况下，在l台吸收塔内可将H S和COS脱除至l×10～，CO：脱除至0．1％以下。
3.2能选择性吸收H：S和有机硫。
3.3吸收H：S、有机硫、CO：等气体的能力强。
3.4溶剂蒸气压低，挥发损失少。
流程中不设置洗涤回收溶液的装置，企业实际吨氨溶剂消耗一般为0．2kg。
3.5溶剂无腐蚀性实践经验表明，即使溶剂含水量达10％、累积含硫量达300mg/L，也未发现设备有明显腐蚀，工艺装置基本采用碳钢材料，投资少，维护和维修费用低。
二、合成氨NHD（脱碳）技术的优化与稳定1.合成氨NHD（脱碳）溶液工艺条件的优化NHD溶液的脱碳能力、脱碳指标与很多工艺条件有关，在压力基本不变的前提下，影响因素还有温度、溶液循环量和溶液含水量。
合成氨生产中二氧化碳的吸收和再生工艺的设计研究毕业设计[管理资料]
![合成氨生产中二氧化碳的吸收和再生工艺的设计研究毕业设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/b6c9ea2049649b6649d74739.png)
1 绪论课题来源、目的、意义枝江化肥厂技术改造年生产20万吨的合成氨生产中CO2解吸塔，特此考察该设备相关企业使用情况，调研查阅文献，收集相关资料进行设计。
课题来源中国石油化工股份有限公司湖北化肥分公司（以下简称湖北化肥分公司）位于长江中上游结合部、江汉平原西缘——湖北省枝江市。
东临古城荆州，西接宜昌三峡，近临三峡国际机场，南濒万里长江，北靠宜黄高速公路。
铁路专用线与全国铁路联网，产品可通过水路、铁路、公路、航空运往全国各地。
区域内资源富集，中国石化川气东送和中国石油西气东输管线直达厂区，有丰富的磷矿资源、卤水资源以及水电资源，可为企业持续发展提供丰富的资源。
湖北化肥分公司是中国石化在湖北省内的唯一一家大型化肥生产企业，也是中南地区规模较大的化肥生产企业之一。
建厂30多年来，累计生产优质尿素1300多万吨，为农业增效、农民增收作出了较大的贡献，付出了巨大的努力。
，经过“气代油”、“煤代油”改造，现具备以天然气和煤为原料的两套造气系统，提高了原料路线的适应性，为持续发展打下了坚实的基础，大大提高了企业的抗风险能力和竞争能力；经过扩能改造，上游装置具备年产120万吨合成氨的供气能力，下游装置具备年产33万吨合成氨、56万吨尿素的能力。
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。
(完整版)年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计毕业论文
本科毕业设计年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计Decarbonization Process design on synthetic ammonia目录摘要 ............................................................................................................................................................ Abstract ........................................................................................................................ 错误！未定义书引言 ............................................................................................................................................................第一章总论 ....................................................................................................................................1.1 概述..........................................................................................................................1.1.1 氨的性质...................................................................................................................1.1.2 氨的用途及在化工生产中的地位 ..........................................................................1.2 合成氨的发展历史......................................................................................................1.2.1 氨气的发现...............................................................................................................1.2.2 合成氨的发现及其发展 ..........................................................................................1.2.3 世界合成氨工业发展 ..............................................................................................1.3 文献综述......................................................................................................................1.3.1合成氨脱碳................................................................................................................1.3.2合成氨脱碳的方法概述 ...........................................................................................1.4 设计的依据..................................................................................................................第二章流程方案的确定 ...............................................................................................................2.1各脱碳方法对比...........................................................................................................2.1.1化学吸收法................................................................................................................2.1.2物理吸收法................................................................................................................2.1.3物理化学吸收法........................................................................................................2.2碳酸丙烯酯（PC）法脱碳工艺基本原理 .................................................................2.2.1 PC法脱碳技术国内外现状 .....................................................................................2.2.2发展过程....................................................................................................................2.2.3技术经济....................................................................................................................第三章生产流程的简述 ...............................................................................................................3.1 气体流程......................................................................................................................3.1.1 原料气流程...............................................................................................................3.1.2 解吸气体回收流程...................................................................................................3.2液体流程.......................................................................................................................3.2.1 碳酸丙烯酯脱碳流程简述 ......................................................................................3.2.2 稀液流程循环...........................................................................................................3.3存在的问题及解决的办法 ..........................................................................................3.3.1综合分析PC法脱碳存在的主要问题有 ................................................................3.3.2解决办法....................................................................................................................第四章物料衡算和热量衡算 ....................................................................................................4.1工艺参数及指标...........................................................................................................4.1.1计算依据CO2在PC中的溶解度关系 ...................................................................4.1.2 PC的密度与温度的关系 .........................................................................................4.1.3 PC的蒸汽压 .............................................................................................................4.1.4 PC的黏度 .................................................................................................................4.2物料衡算.......................................................................................................................4.2.1各组分在PC中的溶解量 ........................................................................................4.2.2溶剂夹带量................................................................................................................4.2.3溶液带出的气量........................................................................................................4.2.4出脱碳塔净化气量....................................................................................................4.2.6 入塔液中CO2夹带量..............................................................................................4.2.7 带出气体的质量流量 ..............................................................................................4.2.8 验算吸收液中净化气中CO2的含量 .....................................................................4.2.9出塔气的组成............................................................................................................4.3热量衡算.......................................................................................................................第五章吸收塔的结构设计..........................................................................................................5.1确定吸收塔塔径及相关参数 ......................................................................................5.1.1基础数据....................................................................................................................5.1.2求取塔径....................................................................................................................5.1.3核算数据....................................................................................................................5.1.4填料层高度的计算....................................................................................................5.1.5 气相总传质单元高度 ..............................................................................................5.1.6塔附属高度................................................................................................................第六章塔零部件和辅助设备的设计与选取.....................................................................6.1 吸收塔零部件的选取..................................................................................................6.1.1筒体、封头等部件的尺寸选取 ...............................................................................6.1.2防涡流挡板的选取....................................................................................................6.1.3液体初始分布器........................................................................................................6.1.4 液体再分布器...........................................................................................................6.1.5 填料支撑装置...........................................................................................................6.1.6接管管径的确定........................................................................................................6.2 解吸塔的选取..............................................................................................................6.3贮槽的选择...................................................................................................................结论..........................................................................................................................................................致谢.......................................................................................................................... 错误！未定义书参考文献 ...............................................................................................................................................年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计摘要：本设计为年产30万吨合成氨原料气脱碳工段工艺设计，是由指导老师指定的产量和生产规模，结合生产实习中收集的各类生产技术指标以及参考文献所提供的数据为依据而设计的。
年产30万吨合成氨脱碳工段工艺设计
合成氨脱碳工段工艺设计的目标是实现年产量为30万吨的合成氨的脱碳处理。
脱碳是通过去除氨气中的二氧化碳来净化合成氨的过程。
以下是关于合成氨脱碳工段工艺设计的详细说明。
1.工艺概述：合成氨脱碳工段的主要目标是将合成氨中的二氧化碳浓度降低到规定水平以下，以满足产品质量要求。
脱碳过程采用吸收法，通过将合成氨与吸收剂接触来去除二氧化碳。
脱碳过程是在一套多级吸收装置中进行的。
2.设备选择：在设计合成氨脱碳工段时，需选择合适的吸收装置和相应的吸收剂。
常见的吸收装置包括板式吸收器、填料吸收塔或喷雾吸收器。
在选择吸收剂时，应考虑其吸收效率和再利用性。
3.工艺流程：合成氨脱碳工段的主要流程包括氨气进料、吸收装置、二氧化碳排出以及废气处理。
具体流程如下：-氨气进料：合成氨从合成氨工段进入脱碳工段，浓度约为60-80%。
-吸收装置：合成氨与吸收剂接触，吸收剂可以是各种吸收液，如碱性溶液。
吸收装置分为多个级别，通过多级吸收可以提高脱碳效率。
-二氧化碳排出：将富二氧化碳的吸收液与空气进行反应，将二氧化碳释放出来。
常见的方法是通过加热、压缩或换热来实现。
-废气处理：二氧化碳排出后的废气需要进行处理，通常采用气体净化设备来去除废气中的污染物。
4.工艺参数：合成氨脱碳工段的工艺参数包括吸收剂浓度、吸收剂流量、吸收剂-氨气接触时间和温度等。
这些参数的选择会影响脱碳效率和能耗。
-吸收剂浓度：一般选择适当浓度的吸收液，以实现高效的气液接触。
-吸收剂流量：流量的选择需要考虑吸收装置的吸收能力和分离效果。
-吸收剂-氨气接触时间：合理的接触时间可以提高脱碳效果。
-温度：适当的温度可以促进脱碳反应的进行。
5.安全措施：在合成氨脱碳工艺设计过程中，需考虑操作安全及环境保护。
其中包括废气处理设备的选择和设计，以及设备的安全运行控制系统。
综上所述，合成氨脱碳工段工艺设计应包括吸收装置和吸收剂的选择，合理的工艺流程和参数设定，以及必要的安全措施。
只有通过完善的工艺设计和操作管理，才能实现30万吨合成氨的脱碳处理。
合成氨原料气脱CO2.
CO+3H2→CH4+H2O =-206.2kJ/mol 0298HΔ CO2+4H2→CH4+2H2O =-165.1kJ/mol 0298HΔ
2、气体分离原理
分离的基本原理是：将经过净化的带压或加压的原料气逐级冷却至 各分离组分的冷凝温度进行分凝(单级或逐级冷凝);或使原料气加压 冷却、液化、再精馏进行分离。常用的气体冷凝温度(在101.325千 帕压力下)见表1[常见的气体冷凝温度 法（ 以 冷 密 分化 分 却 度 离学 为 ， 不 。） ： 根 同 反压据、 应缩沸扩 吸气点散 附体温速 气，度度 体物不不 等理同同 方 可，
甲烷化法是在催化剂存在下使少量CO、CO2与H2反应生成CH4和 H2O的一种净化工艺，要求入口原料气中碳的氧化物含量(体积分数) 一般应小于0.7%。甲烷化法可以将气体中碳的氧化物(CO+CO2)含量 脱除到10cm3/m3以下，但是需要消耗有效成分H2，并且增加了惰 性气体CH4的含量。甲烷化反应如下：
CO2既是氨合成催化剂的毒物，又是制造尿素、碳酸氢铵等氮肥的 重要原料。因此变换气中CO2的脱除必须兼顾这两方面的要求。
③ 气体精制过程
经CO变换和CO2脱除后的原料气中尚含有少量残余的CO和 CO2。为了防止对氨合成催化剂的毒害，规定CO和CO2总含量 不得大于10cm3/m3(体积分数)。因此，原料气在进入合成工 序前，必须进行原料气的最终净化，即精制过程。 目前在工业生产中，最终净化方法分为深冷分离法和甲烷化法。
初步方案的制定
一、合成氨的工艺物料
(1)原料气制备 将煤和天然气等原料制成含氢和 氮的粗原料气。对于固体原料煤和焦炭，通常 采用气化的方法制取合成气；渣油可采用非催 化部分氧化的方法获得合成气；对气态烃类和 石脑油，工业中利用二段蒸汽转化法制取合成 气。 (2)净化 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。
合成氨脱碳工艺
合成氨脱碳工艺简介合成氨生产工艺简述合成氨是一个传统的化学工业，诞生于二十世纪初。
就世界范围来说，氨是最基本的化工产品之一，其主要用于制造硝酸和化学肥料等。
合成氨的生产过程一般包括三个主要步骤: （l）造气，即制造含有氢和氮的合成氨原料气，也称合成气；（2）净化，对合成气进行净化处理，以除去其中氢和氮之外的杂质；（3）压缩和合成，将净化后的氢、氮混合气体压缩到高压，并在催化剂和高温条件下反应合成为氨。
其生产工艺流程包括：脱硫、转化、变换、脱碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及输人氨库和氨吸收八个工序[1]。
在合成氨生产过程中，脱除CO2是一个比较重要的工序之一，其能耗约占氨厂总能耗的10%左右。
因此，脱除CO2，工艺的能耗高低，对氨厂总能耗的影响很大，国外一些较为先进的合成氨工艺流程，均选用了低能耗脱碳工艺。
我国合成氨工艺能耗较高，脱碳工艺技术也显得比较落后，因此，结合具体情况，推广应用低能耗的脱除CO2工艺，非常有必要。
1.1.4脱碳单元在合成氨工业中的作用在最终产品为尿素的合成氨中，脱碳单元处于承前启后的关键位置，其作用既是净化合成气，又是回收高纯度的尿素原料CO2。
以沪天化1000t/d合成氨装置脱碳单元为例，其需要将低变出口的CO2含量经吸收后降到0.1%以下，以避免甲烷化系统超温并产生增加能耗的的合成惰气，同时将吸收的CO2再生为99%纯度的产品CO2。
在此过程中吸收塔压降还应维持在合理范围内以降低合成气压缩机的功耗。
系统的扩能改造工程中，脱碳单元将为系统瓶颈，脱碳运行的好坏，直接关系到整个装置的安全稳定与否。
脱碳系统的能力将影响合成氨装置的能力，必须同步进行扩能改造。
但是不论用什么原料及方法造气，经变换后的合成气中都含有大量的CO2，原料中烃的分子量越大，合成气中CO2就越多。
用天然气（甲烷)为原料的烃类蒸汽转化法所得的CO2量较少，合成气中CO2浓度在15-20%，每吨氨副产CO2约1.0-1.6吨。
合成氨脱碳工艺设计与优化
合成氨脱碳工艺设计与优化合成氨脱碳工艺设计与优化是一个重要的环境保护问题，也是化工领域中的一个关键技术问题。
由于合成氨的生产过程中会产生大量的二氧化碳（CO2）排放，对应的排放量达到相当高的水平。
因此，合成氨脱碳工艺的设计与优化意义重大，旨在降低二氧化碳排放量，减少对环境的影响。
首先，合成氨脱碳工艺设计与优化需要考虑的一个重要因素是能源消耗。
在合成氨生产过程中，使用的主要能源是天然气。
因此，在设计和优化工艺时，应考虑如何尽量降低能源消耗，以减少对天然气的需求。
这可以通过改进反应器的热力学条件、优化操作参数、提高反应器的热效率等方法来实现。
其次，工艺设计与优化还需要考虑合成氨脱碳过程中产生的废水和废气处理问题。
合成氨生产过程中，会产生大量含有氨、硫化氢、二氧化硫等有害物质的废水和废气。
这些废物对环境和人体健康都有一定的危害。
因此，在工艺设计阶段就需要考虑如何有效地处理和净化这些废物，以达到排放标准。
另外，合成氨脱碳工艺设计与优化还需要考虑效益和经济性的问题。
合成氨的生产是一个复杂的工艺过程，涉及到多个反应器和装置。
在设计和优化过程中，需要综合考虑技术、经济、安全等多个因素，以实现产能的提高和成本的降低。
对于合成氨脱碳工艺的优化，可以采用多种方法进行。
例如，可以通过改进反应器的催化剂，提高其活性和选择性；采用新型的催化剂和吸附剂，提高脱碳效率；优化反应器的操作条件和工艺参数，提高工艺的稳定性和效率；引入新的技术和装置，提高生产的能力和灵活性。
总之，合成氨脱碳工艺设计与优化是一个复杂而重要的工作，需要综合考虑技术、环境、经济等多个因素。
通过科学合理地设计和优化工艺，可以在保证产能和质量的同时，降低能源消耗、减少废物排放，实现可持续的合成氨生产。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
毕业设计题目：12万吨/年合成氨脱碳及再生工序工艺设计系别：化学化工系专业：煤炭深加工与利用姓名：李会军学号：111308128指导教师：李晓燕河南城建学院2011年5月14日河南城建学院毕业设计任务书题目12万吨/年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计系别化学化工系专业煤炭深加工与利用班级1113081 学号28学生姓名李会军指导教师李晓燕发放日期2011年3月6日河南城建学院专科毕业设计任务书一、主要任务与目标：设计题目：12万吨/年合成氨原料气脱碳及再生工艺设计原料气组成：组成CO2CO H2N2CH4含量/%0.20.2620.3320.191 0.015工艺条件：气液两相的入塔温度均为25℃；吸收塔操作压力1.4MPa，解吸塔操作压力常压；吸收剂的入塔浓度根据操作情况选取；设计目标：经脱碳后二氧化碳含量≤1.0%；再生段二氧化碳回收率 93%。
二、主要内容与基本要求：主要内容1 明确设计任务，查阅文献资料；2 确定设计方案：通过技术及经济筛选、对比，选定技术先进、经济效益好的设计方案；3 明确已知条件、工艺参数及计算基准；4 工艺计算部分5 稳定性及机械强度计算6 工艺流程图绘制7 主要设备结构图的绘制基本要求工艺设计要做到：符合国家的经济政策和技术政策，合理运用国家的财富和资源；工艺上可靠，经济上合理；尽可能吸收最新科技成果，力求技术先进，经济效益更大；不造成环境污染；同时符合了国家工业安全与卫生要求。
三、计划进度：1．接受设计任务：1.0天2．收集资料：5.0天3．制定设计方案提交设计开题报告：5.0天4．设计计算：15.0天5．设计图纸绘制：15.0天6．编制说明书：7.0天7．答辩：2.0天合计：50.0天四、主要参考文献：1 《小合成氨厂工艺技术与设计手册》化学工业出版社2 《塔设备设计》上海科学技术出版社3 《化工设备设计基础》化学工业出版社4 《化工容器及设备简明设计手册》化学工业出版社5 《化工工艺设计手册》化学工业出版社6 《化工过程设计》化学工业出版社7 《化工设备设计》化学工业出版社8 《化工设备手册》化学工业出版社指导教师（签名）：年月日教研室审核意见：（建议就任务书的规范性；任务书的主要内容和基本要求的明确具体性；任务书计划进度的合理性；提供的参考文献数量；是否同意下达任务书等方面进行审核。
）教研室主任签名：年月日注：任务书必须由指导教师和学生互相交流后，由指导老师下达并交教研室主任审核后发给学生，最后同学生毕业论文等其它材料一起存档。
成绩评定说明一、答辩前每个学生都要将自己的毕业设计在指定的时间内交给指导，教师，由指导教师审阅，写出评语并预评分。
二、答辩工作结束后，答辩小组应举行专门会议按学校统一的评分标准和评分办法，在参考指导教师预评结果的基础上，评定每个学生的成绩。
系对专业答辩小组提出的优秀和不及格的毕业设计，要组织系级答辩,最终确定成绩，并向学生公布。
三、各专业学生的最后成绩应符合正态分布规律。
四、具体评分标准和办法见《河南城建学院毕业设计工作条例》。
五、答辩小组评分包括两部分：（1）学生答辩情况的得分和评阅教师评分；（2）指毕业设计成绩评定班级姓名学号综合成绩：分（折合等级）答辩小组组长签字年月日答辩小组评定意见一、评语（根据学生答辩情况及其论文质量综合评定）。
二、评分（按下表要求评定）评分项目 答 辩 小 组 评 分评 阅 教 师 评 分 合计（40分） 完成任务 情 况 （5分） 毕业设计 （论文）质量 （5分） 表达情况 （5分） 回答问题 情 况（5分） 质 量 （正确性、条理性、创造性、实用性） （10分） 成果的技术水平（科学性、系统性）（10分） 评分答辩小组成员签字年 月 日毕业答辩说明1、答辩前，答辩小组成员应详细审阅每个答辩学生的毕业设计，为答辩做好准备，并根据毕业设计质量标准给出实际得分。
2、严肃认真组织答辩，公平、公正地给出答辩成绩。
3、指导教师应参加所指导学生的答辩，但在评定其成绩时宜回避。
4、答辩中要有专人作好答辩记录。
指导教师评定意见一、对毕业设计的学术评语（应具体、准确、实事求是）：签字：年月日二、对毕业设计评分[按下表要求综合评定]。
（1）理工科评分表评分项目（分值）工作态度与纪律（10分）毕业设计（论文）完成任务情况与水平（工作量与质量）（20分）独立工作能力（10分）基础理论和基本技能（10分）创新能力（10分）合计（60分）得分（2）文科评分表评分项目（分值）文献阅读与文献综述（10分）外文翻译（10分）论文撰写质量（10分）学习态度（10分）论证能力与创新（20分）合计（60分）得分指导教师签字：年月日摘要二氧化碳的吸收再生过程主要是由吸收、闪蒸和气提三部分组成。
本次设计选用的脱碳剂是聚乙二醇二甲醚（NHD），属于物理吸收法。
主要的设备是吸收塔和气提塔。
在计算的过程中，首先根据所给的物料组成和工艺条件进行物料恒算和热量恒算，再进行塔设备的计算、校核及辅助设备的计算或选型。
吸收段的计算结果如下：二氧化碳的脱除量2909.43m/h，NHD的用量184.23m/h；塔底流出的富液带出的热量14269139.99kJ/h，溶液温度升高了5℃；塔径为1.6m，填料层高度为13.47m，塔压降为3002.7Pa。
解吸段的计算结果如下：闪蒸出的二氧化碳的量2735.73m/h，二氧化碳的回收率为94%，溶液带出的热量10142141.09kJ/h，闪蒸的容积为0.263m。
气提出的二氧化碳的量157.153m/h；塔底流出m/h，氮气的用量1105.23的贫液带出的热量6022054.3kJ/h，溶液温度为26℃；上段塔径1.4m，下段塔径1.5m，填料层高度为5.7m，塔压降为2021.4Pa。
[关键词] 吸收、闪蒸、气提ABSTRACTThe decarbon and regeneration of carbon dioxide process is primarily composed by three parts: absorption, flash vaporization and gas stripping. This design uses polyethylene glycol dimethl ether (NHD) to decarbon, which is the physical absorption method. The main device is absorption column and stripper. In the process of calculation, firstly make material constant calculation and heat constant calculation, and then is the calculation of tower equipment, checking and ancillary equipment’s calculation or selection.Absorption segment’s results are as follows:The amount of carbon dioxide removel is 2909.4m³/h and the amount of NHD is 1 84.2m³/h; the heat of liquid-rich flow from tower bottom is 14269139.99kJ/h and the temperature of solution rises 5℃; the tower diameter is 1.6m, the height of packing layer is 13.47m and the column pressure dropping is 3002.7Pa.The desorption segment’s results are as follows:The amount of carbon dioxide flashes is 2735.7m³/h, the recovery rate of carbon dioxide is 94%, the heat brought out from solution is 10142141.09kJ/h and the volume of flash trough is 0.26m³.The amount of carbon dioxide stripped out is 157.15m³/h and the amount of nitwgen is 1105.2m³/h; the heat of barren liquor from tower bottom is 6022054.3kJ/h and the temperature of solution is 26℃; the upper column diameter is1.4m, the lower column diameter is 1.5m and the column pressure dropping is 2 021.4Pa.Key Words: absorption，flash，stripping1总论 (13)1.1概述 (13)1.2文献综述 (14)1.3设计任务的依据 (15)1.4主要原材料及公用工程情况 (16)2 生产方案的确定 (17)2.1脱碳及再生的方法 (17)2.2 NHD的脱碳原理 (18)2.2.1 NHD溶剂的物理性质 (18)2.2.2 计算的热力学基础 (18)2.2.3计算的动力学基础 (19)2.3 脱碳及再生工艺参数的选定 (20)2.3.1 脱碳流程的选择 (20)2.3.2气提剂的选择 (20)2.3.5 脱碳再生操作压力的选定 (21)2.3.6脱碳塔气液比的确定 (22)2.3.7 冷凝器的位置及选定 (23)2.3.8腐蚀及材料选择 (23)3 脱碳再生生产流程说明 (24)4 吸收过程的工艺计算 (26)4.1物料恒算 (27)4.2热量恒算 (29)4.2.1原料气带入的热量 (30)4.2.2单位时间内气体的溶解热 (30)4.2.3进塔溶液带入的热量 (30)4.2.4净化气带出的热量 (31)4.2.5塔底富液带出的热量 (31)4.3吸收塔的工艺设计 (32)4.3.1 塔径及气速的计算 (32)4.3.2填料层高度的计算 (33)4.3.3塔厚度的计算 (34)4.3.4塔压降的计算 (35)4.3.5辅助设备的计算和选型 (35)4.3.6塔体的强度校核 (38)5 解吸过程的工艺计算 (41)5.1物料恒算 (41)5.1.1闪蒸过程的物料恒算 (41)5.1.2气提过程的物料恒算 (42)5.2热量恒算 (42)5.2.1闪蒸过程的热量恒算 (42)5.2.2气提过程的热量恒算 (43)5.3气提塔的工艺设计 (44)5.3.1塔径及气速的计算 (44)5.3.2 填料层高度的计算 (45)5.3.3塔厚度的计算 (47)5.3.4塔压降的计算 (47)5.3.5辅助设备的计算和选型 (47)5.3.6塔体的强度校核 (49)主要符号说明 (53)致谢 (55)参考文献 (56)1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。