毕业论文(设计)开题报告
(学生用表)
系(部): 化学化工系 专业:化学工程与工艺 班级: 课题名称 指导教师 年产70万吨合成氨脱碳工段工艺设计 学生 学号 一 合成氨脱碳工艺的来源及意义 1 合成氨工业在国民经济发展中的重要性:氨是氮肥工业的基础,这部分约占70%,主要用于农业;也是重要的无机化学和有机化学工业的基础原料,用于生产铵,胺,染料,炸药,制药,合成纤维等这部分约占30%[1]。 2 我国合成氨工业发展概况与发展趋势:①中国经过多年的发展,合成氨产量已跃居世界第1位。掌握了多种原料生产合成氨的技术。总体上,我国合成氨工业能够满足氮肥工业生产需求,基本能满足农业生产[7]。②未来合成氨技术进展的主要趋势是“大型化,低能耗,结构调整,清洁生产,长周期运行”。产能分布的走势将是向资源地转移,尤其是向煤炭资源地转移[2]。 3 脱碳工段在合成氨中的重要作用:在合成氨装置前面工序产生的CO2气体,如果不除去将影响后续合成过程并使催化剂中毒。为合成氨提供合格原料气;为尿素合成提供合格的CO2气体。从节能与环保方面考虑,脱除CO2的洗涤液要能够再生和循环使用[3]。 二 国内外脱碳工艺发展 按照过程机理,合成氨装置脱碳工艺可分为3大类: (1)物理吸收法:优点:投资省,能耗低,再生容易。1964年Fluor公司开发了碳酸丙烯酯法,净化气中CO2低于1%,但回收率与纯度均不理想。且能耗高。50年代林德和鲁奇(Linde&Lurgi)联合开发了低温甲醇洗法,利用低温下甲醇的优良性脱除CO2、H2S、硫的有机化合物等。1964年林德公司又设计了低温甲醇洗串液氮洗的联合装置,净化气中CO2<5μL/L。但是低温操作对设备和管道的材质要求较高,制造有难度,换热设备多,投资大,有毒性,使操作和维修不便。1965年美国ALLied化学公司开发了聚乙二醇二甲醚(NHD)吸收法此法主要优点:对多种硫化物有较高的吸能力,能选择吸收H2S,也能脱除CO2,并能同时脱除水;溶剂本身稳定,不分解,不起化学反应,损失少,对普通碳钢腐蚀性小,无毒性,也不污染环境[3]。 (2)化学吸收法:因为CO2是酸性气体,可以选用成碱性的化学吸收液。比较典型的两类吸收剂是烷基醇胺和热钾碱溶液。a 烷基醇胺溶液法中有:联碳公司( Union Carbide) 开发的一乙醇胺(MEA)吸收法,通过简单,经济的装置得到较满意的净化度,但是,再生能耗增加,吸收塔的效率变低,生成少量腐蚀性的物质。德国巴斯夫公司(BASF)开发的活化 MDEA 法,此法吸收能力大,循环量少,能耗低,CO2 回收率很高。MEA-T EA 双溶剂法,同时使用MEA、T EA 来脱除CO2, 既提高了吸收效率, 又降低了再生能耗。b 热钾碱溶液法中有:Davy Powergas 公司开发的无毒 G-V 法,此法能耗低,CO2的回收纯度 99% 左右,无毒;苯菲尔(Benfield) 法,由于吸收液价格低廉, 吸收容量大, 便于操作管理, 溶液再生容易。经历了不断改造,主要有低能耗苯菲尔工艺和变压苯菲尔工艺。c 其他方法:由 Eickmeyer & Associates 公司开发的催化热钾碱法(Cata Carb 法)净化气中 CO2含量为 50μL/ L 左右,; 由美国 Exxon 公司开发的空间位阻胺工艺其投资、能耗、操作费用都低于 MDEA 法, 气体净化度小于 50μL/ L。联合法工艺:用两种不同方法交替使用[3]; (3) 物理化学吸收法:常温甲醇法( Amisol) , 鲁奇公司60 年代工化。溶剂: 大部分甲醇, 40% 的二乙醇胺(DEA) ,少量的硼酸。净化气中CO2 含量 5μL/ L。冷量节省, 溶剂价格便宜, 腐蚀小, 但有毒[3]。 三 年产70万吨合成氨脱碳工段设计方法 吸收方法:采用聚乙二醇二甲醚(NHD)吸收剂此法是物理吸收法。 溶剂物理性质: 分子结构CH3-O-(-C2H4-)n-CH3(n=2~8);相对分子质量280~315;凝固点-22℃~-29℃;闪点151℃,蒸汽压(25℃)<1.33Pa,比热容(25℃)2.05kJ/(kg