年產(chǎn)30萬噸合成氨脫碳工段工藝設(shè)計

1、年產(chǎn)30萬噸合成氨脫碳工段工藝設(shè)計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)衡眾多合成氨脫碳方法之利弊，最終選擇碳酸丙烯酯脫碳法。首先進行工藝流程分析并根據(jù)工藝參數(shù)及有關(guān)標準進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塔、溶液再生塔等設(shè)備利用物理吸收機理、傳質(zhì)傳熱方程、溶液物性數(shù)據(jù)等方面的知識進行塔體的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計和計算，設(shè)計出二氧化碳吸收塔的塔徑為2.1m，塔高為27m，二氧化碳解吸塔塔徑2.4m，塔高29m；然后對二氧化碳吸收和解吸塔進行了必要的強度校核；最后對脫碳工段車間結(jié)構(gòu)布置進行合理的設(shè)計。本設(shè)計作為

2、理論上的準備工作，為分析工藝流程、設(shè)備設(shè)計上存在的問題、確定問題的根源、提出解決問題的合理方案準備了充分的理論依據(jù)。關(guān)鍵詞 碳酸丙烯酯法；脫碳工藝；工程設(shè)計The Design of the Decarbonization Section in the Production of the 40 thousand tons Synthetic Ammonia per yearAbstract: Decarbonizing section is one of the absolutely necessary sections in the Synthetic Ammonia, and the Ca

3、rbon 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 proces

4、s 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

5、 of absorption tower is 2.1m, the height of tower is 27m, diameter of desorption tower is 2.4m, the height of tower is 29m, which were designed., And then the strength of the Carbon dioxide absorption tower and the solution regeneration tower are checked. The decarbonizing section structural arrange

6、ment 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

7、 process; Carbon dioxide removal with PC method; Proeess design目錄1 緒 論11.1合成氨工業(yè)概況1我國合成氨工業(yè)發(fā)展概況1發(fā)展趨勢1合成氨生產(chǎn)工藝簡述2脫碳單元在合成氨工業(yè)中的作用2脫碳方法概述21.2凈化工序中脫碳方法2化學吸收法2物理吸收法3物理化學吸收法5固體吸附51.3碳酸丙烯酯（PC）法脫碳工藝基本原理5法脫碳技術(shù)國內(nèi)外現(xiàn)狀5發(fā)展過程5技術(shù)經(jīng)濟5工藝流程5存在的問題及解決的辦法61.3.6 PC法脫碳技術(shù)發(fā)展趨勢61.4工藝設(shè)計的意義和目的72 全廠總平面的布置和設(shè)計82.1全場總平面布置的任務(wù)82.2全廠總平面設(shè)計的

8、原則82.3全廠總平面布置內(nèi)容82.4全廠平面布置的特點82.5全廠人員編制83 吸收塔和解吸塔的物料衡算和熱量衡算103.1計算依據(jù)CO2的PC中的溶解度關(guān)系103.2 PC的密度與溫度的關(guān)系103.3 PC的蒸汽壓113.4 PC的黏度113.5物料衡算11各組分在PC中的溶解量113.5.2 溶劑夾帶量112.5.3 溶液帶出的氣量11出脫碳塔凈化氣量11計算PC循環(huán)量12入塔液中CO2夾帶量12帶出氣體的質(zhì)量流量12驗算吸收液中凈化氣中CO2的含量12出塔氣的組成123.6熱量衡算12混合氣體的定壓比熱容12液體的比熱容133.6.3 CO2的溶解熱13出塔溶液的溫度134 吸收塔和解

9、吸塔的結(jié)構(gòu)設(shè)計144.1確定吸收塔塔徑及相關(guān)參數(shù)14求取泛點氣速和操作氣速14求取塔徑14核算操作氣速14核算徑比14校核噴淋密度144.2填料層高度的計算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)推動力154.2.3 氣相傳質(zhì)單元數(shù)的計算164.2.4 氣相總傳質(zhì)單元高度16塔附屬高度20填料層壓降計算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填料床層限制器22裙座的設(shè)計計算與選取22填料吸收塔設(shè)計小結(jié)224.3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23核算徑比23校核噴淋密度244.4填料層高度的計算24建

10、立相應(yīng)的操作線方程和向平衡方程24利用兩線方程求取傳質(zhì)推動力24傳質(zhì)單元數(shù)的計算25氣相總傳質(zhì)單元高度25塔附屬高度29填料層壓降計算29初始分布器和再分布器設(shè)計29氣體分布器30絲網(wǎng)除沫器31填料解吸塔設(shè)計小結(jié)315 塔內(nèi)件機械強度設(shè)計及校核325.1吸收塔機械強度設(shè)計及校核32吸收塔筒體和裙座壁厚計算32吸收塔塔的質(zhì)量載荷計算32地震載荷計算33風載荷計算34各種載荷引起的軸向應(yīng)力36筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核36裙座和筒體水壓試驗應(yīng)力校核37基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計39地腳螺栓計算395.2解析塔機械強度設(shè)計及校核40吸收塔筒體和裙座壁厚計算40解析塔塔的質(zhì)量載荷計算40塔自振周期計算41地

11、震載荷計算41風載荷計算42各種載荷引起的軸向應(yīng)力44筒體和裙座危險截面的強度與穩(wěn)定性校核45裙座和筒體水壓試驗應(yīng)力校核45基礎(chǔ)環(huán)設(shè)計47地腳螺栓計算486 輔助設(shè)備設(shè)計與選取496.1儲罐的選擇496.2泵的選擇496.3接管管徑計算50進塔氣管徑50出塔氣管徑50液體進料管徑50釜液排出管徑50主要符號說明51參考文獻52附圖53致謝541 緒 論1.1合成氨工業(yè)概況1898年，德國A.弗蘭克等人發(fā)現(xiàn)空氣中的氮能被碳化鈣固定而生成氰氨化鈣（又稱石灰氮），進一步與過熱水蒸氣反應(yīng)即可獲得氨： CaCN23H2O（g）2NH3（g）CaCO3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

12、單塔能力為依據(jù)）隨著機械、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噸/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格便宜的地區(qū)，中國西北部有蘊藏豐富的煤炭資源，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)

13、展概況我國是一個人口大國，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟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，因而合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟中占有極為重要的位置。 我國合成氨工業(yè)始于20世紀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，我國陸續(xù)引進了三十多套現(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，遠遠不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和

14、發(fā)展的迫切需要，因此，開發(fā)新技術(shù)的同時利用計算機數(shù)學模型來提高設(shè)汁、生產(chǎn)、操作和管理等的核算能力，促進設(shè)計、管理和生產(chǎn)操作的優(yōu)化，從而推動合成氨工業(yè)發(fā)展，提升整體技術(shù)水平，己成為國內(nèi)當前化學工程科研、工程設(shè)計的重要課題。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的47%，而人口在本世紀中葉將達到約16億，糧食始終是至關(guān)重要的問題?；蕦r(nóng)作物的增產(chǎn)作用己為大家所公認，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

15、竟爭能力差。進入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)展的一個主要因素。對原有合成氨裝置進行改擴建，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，改擴建改造會給企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟和社會效益。1.1.2發(fā)展趨勢原料路線的變化方向。從世界燃料儲量來看，煤的儲量約為石油、天然氣總和的10倍，自從70年代中東石油漲價后，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，預計到20世紀末，世界大多數(shù)合成氨廠仍將以氣體燃料為主要原料。節(jié)能和降耗。合成氨成本中能源費用占較大比重，合成氨生產(chǎn)的技術(shù)改進重點放在采用低能耗工藝、充分回

16、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。現(xiàn)在已提出以天然氣為原料的節(jié)能型合成氨新流程多種，每噸液氨的設(shè)計能耗可降低到約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、滅火，也是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫銨的原料。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銨新工藝，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。1.1.3合成氨生產(chǎn)工藝簡述合成氨是一個傳統(tǒng)的

17、化學工業(yè)，誕生于二十世紀初。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肥料等。合成氨的生產(chǎn)過程一般包括三個主要步驟: （l）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、氮混合氣體壓縮到高壓，并在催化劑和高溫條件下反應(yīng)合成為氨。其生產(chǎn)工藝流程包括：脫硫、轉(zhuǎn)化、變換、脫碳、甲烷化、氨的合成、吸收制冷及輸人氨庫和氨吸收八個工序1。在合成氨生產(chǎn)過程中，脫除CO2是一個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

18、外一些較為先進的合成氨工藝流程，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。1.1.4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，其作用既是凈化合成氣，又是回收高純度的尿素原料CO2。以滬天化1000t/d合成氨裝置脫碳單元為例，其需要將低變出口的CO2含量經(jīng)吸收后降到0.1%以下，以避免甲烷化系統(tǒng)超溫并產(chǎn)生增加能耗的的合成惰氣，同時將吸收的CO2再生為99%純度的產(chǎn)品CO2。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的功耗。系統(tǒng)的擴能改造

19、工程中，脫碳單元將為系統(tǒng)瓶頸，脫碳運行的好壞，直接關(guān)系到整個裝置的安全穩(wěn)定與否。脫碳系統(tǒng)的能力將影響合成氨裝置的能力，必須同步進行擴能改造。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，原料中烴的分子量越大，合成氣中CO2就越多。用天然氣（甲烷)為原料的烴類蒸汽轉(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，不僅耗費氣體壓縮功，空占設(shè)備體積，而且對后續(xù)工序有害。此外，CO2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

20、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的兩個目的。1.1.5脫碳方法概述由變換工序來的低變氣進脫碳系統(tǒng)的吸收塔，經(jīng)物理吸收或者化學吸收法吸收二氧化碳。出塔氣中二氧化碳含量要求小于0.1%。為了防止氣體夾帶出脫碳液，脫碳后的液體進人洗滌塔，用軟水洗去液沫后再進入甲烷化換熱器。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)空冷器和水冷器，氣體溫度降至40，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），先進溶液空冷器，冷卻至65左右，由溶液循環(huán)泵加壓，再經(jīng)溶液水冷器冷卻至40后，送入二氧化碳吸

21、收塔循環(huán)使用。1.2凈化工序中脫碳方法在合成氨的整個系統(tǒng)中，脫碳單元將為系統(tǒng)關(guān)鍵主項，脫碳工序運行的好壞，直接關(guān)系到整個裝置的安全穩(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。CO2是一種酸性氣體，對合成氨合成氣中CO2的脫除，一般采用溶劑吸收的方法。根據(jù)CO2與溶劑結(jié)合的方式，脫除CO2的方法有化學吸收法、物理吸收法和物理化學吸收法三大類。1.2.1化學吸收法化學吸收法即利用CO2是酸性氣體的特點，采用含有化學活性物質(zhì)的溶液對合成氣進行洗滌，CO2與之反應(yīng)生成介穩(wěn)化合物或者加合物，然后在減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。化學吸收法脫碳工藝中，有兩類

22、溶劑占主導地位，即烷鏈醇胺和碳酸鉀。化學吸收法常用于CO2分壓較低的原料氣處理。(l)烷鏈醇胺類的脫碳工藝有：-乙醇胺(monoethanolamine，H2NCH2CH2OH，MEA)法；甲基二乙醇胺（methyl diethanolamine，CH3N(CH2CH2OH)2，MDEA）法；活化MDEA法（即aMDEA工藝）。（2）碳酸鉀溶液作吸收劑的脫碳工藝，即熱鉀堿脫碳工藝有：無毒G-V法；苯菲爾法；催化熱鉀堿（Cata carb）法；Flexsorb法2。1.2.1.1.1MEA法MEA法是一種比較老的脫碳方法。吸收過程中，MEA與CO2發(fā)生反應(yīng)生成碳酸化合物，經(jīng)過加熱即可將CO2分解

23、出來。該法的最大優(yōu)點是可以在一個十分簡單的裝置中，把合成氣中的CO2脫除到可以接受的程度。但它本身存在兩個缺點：（1） CO2能與吸收反應(yīng)生成的碳酸化合物發(fā)生進一步反應(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)，生成腐蝕性較強的氨基甲酸醋，容易形成污垢。1.2.1.2甲基二乙醇胺MDEAMDEA法脫碳過程中，CO2與甲基二乙醇胺(MDEA，一種叔胺)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：（1）能耗和生產(chǎn)費用低；（2）脫碳效率高，凈化氣中CO2含量可小于100ppm；（3）使用范圍廣，可用于大、中、小各型合成氨廠；（4）

24、溶劑穩(wěn)定性好；（5）溶劑無毒、腐蝕性極?。唬?）能同時脫硫。由于MDEA具有以上優(yōu)點，所以不需要毒性防腐劑，設(shè)備管道允許采用廉價碳鋼材料，不需要鈍化過程，耗熱低，設(shè)備管道不需要伴熱盤管，能達到很好的節(jié)能效果3。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%?；钚訫DEA工藝開發(fā)于20世紀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4。

25、BAFS公司推出的aMDEA脫碳工藝，主要用于對原來MEA工藝的改造，近幾年我國一些研究單位正在對這方面進行積極的研究。1.2.1.3低熱耗苯菲爾法相對上述脫除CO2的吸收劑溶液，碳酸鉀溶液更價廉易得，并具有低腐蝕，操作穩(wěn)定，吸收CO2能力較強等特性。但碳酸鉀溶液本身吸收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As2O3，但對人體有毒。后來有人用氨基乙酸取代As2O3，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，用二乙醇胺(DEA)作

26、活化劑，V2O5作為腐蝕防護劑。我國于20世紀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1000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70年代引進的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。中海石油化學有限公司合成氨裝置脫碳系統(tǒng)采用改良型苯菲爾流程5。苯菲爾法可在高溫下運行，再生熱

27、低，添加的V2O5可防腐蝕，但該工藝需對設(shè)備進行釩化處理，要求工人的操作水平較高，并且浪費溶劑，能耗大，特別蒸汽用得多，有效氣體損失也大，運行成本高等缺點。1.2.2物理吸收法物理洗滌是CO2被溶劑吸收時不發(fā)生化學反應(yīng)，溶劑減壓后釋放CO2 (不必加熱)，解吸后的溶液循環(huán)使用。相對化學吸收法，物理洗滌法的最大優(yōu)點是能耗低， CO2不與溶劑形成化合物，減壓后絕大部分CO2被閃蒸出來，然后采用氣提或負壓實現(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6。物理吸收法常用于高CO2分壓的原料氣處理。1.2.2.1NH

28、D法NHD法被認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醚的混合物，其分子式為CH3-O-（CH2-CH2-O)n-CH2，式中n=2-8。NHD是兗礦魯南化肥廠與南京化學工業(yè)集團公司研究院、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劑7。NHD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CO2、H2S等酸性氣體的吸收能力強、蒸汽壓低，揮發(fā)性小、熱穩(wěn)定性和化學穩(wěn)定性好、不會起泡，無腐蝕性等優(yōu)點，并且該法在NHD的再生過程中幾乎不需要能量，通常利用空分裝置富余的低壓氮氣在

29、氣提塔進行脫碳富液的氣提再生，其優(yōu)點是減少利用空氣氣提帶來系統(tǒng)內(nèi)NHD溶液含水量的富集，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8。1.2.2.2碳酸丙烯酯法(PC)法碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯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酯中的溶解度比氫、氮氣在碳酸丙烯酯中的溶解度大得多來脫除二氧化碳和硫化氫而且二氧化碳在碳酸丙烯酯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，因而在較高的壓力下，碳酸丙烯酯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

30、酯溶液中解吸出來，使碳酸丙烯酯溶液再生，重新恢復吸收二氧化碳等酸性氣體的能力。碳酸丙烯酯法具有溶解熱低、粘度小、蒸汽壓低、無毒、化學性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕、流程操作簡單等優(yōu)點。該法CO2的回收率較高，能耗較低，但投資費用較高。適用于吸收壓力較高、CO2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工藝是一項比較適合我國國情的先進技術(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，由于它能同時脫除二氧化碳、硫化氫及有機硫化物，加上再生無需熱能，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。1.2.2.3變壓吸附法變壓吸附氣體分離

31、凈化技術(shù)，簡稱PSA（Pressure Swing Adsorption）。變壓吸附法是近幾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，進行（加壓）吸附CO2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9。為了達到連續(xù)分離的目的，變壓吸附脫碳至少需要兩個以上的吸附塔交替操作，其中必須有一個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

32、循環(huán) 中，每個吸附塔依次經(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已廣泛采用。如四川什邡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，多塔進料，多次均壓，并實現(xiàn)了吸附塔和真空泵的新組合，同時對吸附劑、程控閥門、控制系統(tǒng)、動力設(shè)備的配置都做了較大的改進，從而使H2、N2有效氣體回收率大大提高，能耗進一步降低，裝置投資也有所減少10。1.2.2.4低溫甲醇洗法低溫甲醇洗工藝（Rectisol 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

33、溶解度的顯著差別，可同時或分段脫除H2S、CO2和各種有機硫等雜質(zhì)，具有氣體凈化度高、選擇性好、溶液吸收能力強，操作費用低等特點，是一種技術(shù)先進、經(jīng)濟合理的氣體凈化工藝。自1954年Lurgi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，溶液便宜易得，能耗低，適用范圍廣泛等特點。但該法投資很大，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CO2。1.2.3物理化學吸收法物理化學吸收法脫除CO2工藝主要有環(huán)丁

34、砜(Sulfinol)法和常溫甲醇(Amisol)法，物理化學吸收法常用于中等CO2分壓的原料氣處理。環(huán)丁砜法中所使用的溶劑由是環(huán)丁礬、二異丙醇胺與水組成，能同時吸收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。常溫甲醇法是在甲醇中加入了二乙醇胺，當CO2分壓升高時，以其在甲醇中溶解的物理吸收為主；當CO2分壓較低時，以其與二乙醇胺發(fā)生化學反應(yīng)的化學吸收為主，該法應(yīng)用范圍廣，凈化率高，但對H2S和CO2的選擇性較差，己很少使用。1.2.4固體吸附固體吸附是CO2在加壓時被吸附在多孔狀固體上，減壓時吸附的CO2被解吸，亦稱變壓吸附。1.3碳酸丙烯酯（PC）法

35、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)狀有機碳酸酯類化合物，分子CH3CHOCO2CH2，該法在國外稱Fluor法。PC法是南化集團研究院等單位于20世紀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，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s300萬噸合成氨/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、磷銨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。1.3.2發(fā)展過程PC技術(shù)的應(yīng)用，主要經(jīng)歷了兩個階段：第一階段始于70年代末，兩個

36、小氮肥廠用PC法代替水洗法脫CO2的工業(yè)試驗裝置獲得成功，取得了明顯的節(jié)能效果和經(jīng)濟效益。加之PC法在工藝上與水洗法相似，改造費用低，很快在一些小氮肥企業(yè)中推廣應(yīng)用；第二階段，20世紀90年代以來，隨著小化肥改變碳銨單一產(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)濟效益，增強小化肥的竟爭能力。為此，需要增設(shè)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，并擴大了應(yīng)用范圍，技術(shù)上也趨于成熟。1.3.3技術(shù)經(jīng)濟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

37、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150-250KWh/tNH3，可節(jié)省操作費10-25元/t NH3。因而應(yīng)用碳丙脫碳的廠家均可獲得明顯的節(jié)能效果。但這種效果隨著工藝配置、設(shè)備、操作狀況，處理規(guī)模和目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1.1。表1.1 幾種脫碳方法的能耗比較表方法名稱加壓水洗苯菲爾法位阻胺法改良MEDA法NHD法PC法能耗28473558-54423349-418718841047-125612561.3.4工藝流

38、程1.3.4.1氣體流程（1）原料氣流程由壓縮機三段送來2.3MPa的變換氣首先進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以下，同時降低變換氣中飽和水蒸汽含量。氣體自水洗塔塔頂出來進入分離器，自分離器出來的氣體進入二氧化碳吸收塔底部，與塔頂噴淋下來的碳酸丙烯酯溶液逆流接觸，將二氧化碳脫至工藝指標內(nèi)。凈化氣由吸收塔頂部出來進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酯液滴與蒸氣洗滌下來，凈化氣由塔頂出來后進入凈化氣分離器，將凈化氣夾帶的碳酸丙烯酯霧沫進一步分離，凈化氣由分離器頂部出來回壓縮機四段

39、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)液氨型以及制氫等各類型；在凈化效率上，有的對CO2進行粗脫，而大部分廠家，則進行精脫；對脫碳壓力，有采用0.4MPa、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入閃蒸氣分離器，將閃蒸氣夾帶的碳酸丙烯酯液滴進一步分離下來，閃蒸氣自分離器頂部出來送碳化，脫除二氧

40、化碳并副產(chǎn)碳酸氫銨后，閃蒸氣回壓縮機一段入口總管。由常解塔解吸出來的常解氣進入常解-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酯液滴與飽和于常解氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，常解氣自常解氣洗滌段出來后進入常解氣分離器，將常解氣中夾帶的碳酸丙烯酯液滴進一步分離，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酯液滴和飽和汽提氣中的碳酸丙烯酯蒸氣回收下來，經(jīng)洗滌后汽提氣由塔頂放空。1.3.4.2液體流程（1）碳酸丙烯酯脫碳流程簡述貧碳酸丙烯酯溶液從二氧化碳吸收塔

41、塔頂噴淋下來，由塔底排出稱為富液。富液經(jīng)自調(diào)閥進入溶液泵-渦輪機組的渦輪，減壓后進入閃蒸槽，自閃蒸槽出來的碳酸丙烯酯液一部分進入過濾器，大部分不經(jīng)過過濾器，二者混合過后進入常解-汽提塔的常解段，碳酸丙烯酯液自常解段底部出來經(jīng)過兩液封槽進入汽提塔頂部，與自下而上的空氣逆流接觸，將碳酸丙烯酯溶液中的二氧化碳進一步汽提出來，經(jīng)汽提后的碳酸丙烯酯溶液為貧液，貧液由汽提塔出來進入循環(huán)槽，再由循環(huán)槽進入溶液泵-渦輪機組的溶液泵，由泵加壓后經(jīng)碳酸丙烯酯溶液冷卻器降溫，進入二氧化碳吸收塔，從而完成了碳酸丙烯酯溶液的整個解吸過程。（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

42、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)一U型液封管進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）溶劑損耗高。造成這一問題原因有三個因素：a.PC溶劑蒸汽壓高；b.PC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CO2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)已提高到一個新的階段，工業(yè)應(yīng)用的或即將應(yīng)用的最有吸引力的進展

43、有以下幾個方面。1.3.6 PC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、塔填料、塔內(nèi)件、塔過程控制的技術(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行:一是脫碳塔氣液分布器和填料的改造，其目的是提高通氣量和強化氣液接觸效率，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)計中再生塔常解段均為淋降式，當系統(tǒng)硫含量高時，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，漸漸堵塞淋降板上的開孔，使其失效故往往生產(chǎn)2年后再生效果會明顯不如以前。由此可見，必須對這種結(jié)構(gòu)徹底改造。

44、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)整溶劑泵的揚程，串聯(lián)1臺增壓泵；（2）氣提流程由原正壓氣提改為負壓氣提，有利于提高貧度；（3）降低變換氣和循環(huán)溶劑的溫度，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復合溶劑法用兩種或兩種以上的物理、化學或物理化學溶劑作為復合溶劑凈化酸性氣體的研究，多年來一直方興未艾。復合溶劑法的優(yōu)點從選擇性和吸收能力分析，特別是高分壓下，選擇合適的復合溶劑，優(yōu)于純?nèi)軇?，顯著地提高了

45、溶劑的吸收能力；另一方面明顯地降低了能耗。除此以外，復合溶劑為了達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，即復合溶劑的組成。而且，復合溶劑可以優(yōu)化配方用最低的費用達到所須的分離要求（見表1.2）。表1.2 兩種方法的技術(shù)經(jīng)濟比較（以噸氨計）項目PC法復合溶劑法CO2凈化度（%）0.80.5溶劑損耗（Kg）1.50.75電耗（KWh）145100操作成本（元）85601.3.6.3低溫PC法實踐證明，低溫碳丙法具有以下優(yōu)點：（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)量、節(jié)省動力消耗、降低溶劑蒸發(fā)損失，吸收操作

46、可在低于常溫條件下進行，即低溫碳酸丙烯酯脫碳技術(shù)。CO2在溶劑中的溶解度可用下式表示：lgx*=lgp+B/T+C+lg 式中：x*CO2在含水溶劑中的飽和溶解度，摩爾分數(shù)；p氣相CO2分壓，1.01×105Pa；B、C常數(shù)，B=686.1，C=-4.245；溶劑含水量的修正系數(shù)，當含水量為2%時，=0.9，lg=-0.046；T吸收溫度，K。1.4工藝設(shè)計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)濟的迅速變化，合成氨工業(yè)的經(jīng)濟性急需要提高，來降低成本，抵御風險。就碳酸丙烯酯法脫碳工藝進行深入研究，以達到成本最低化，資源有效化。因此，在國際經(jīng)濟與國家政策的前提下，將合成氨的風險和利

47、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，可以避免風險，降低成本。此工藝能有效縮短流程，降低能源消耗，減少污染排放，在提高產(chǎn)品附加值的同時也填補了脫碳工藝的國內(nèi)空白，并且為合成氨領(lǐng)域的進步積累了難得經(jīng)驗。2 全廠總平面的布置和設(shè)計2.1全場總平面布置的任務(wù)全廠平面設(shè)計為本設(shè)計的一項重要任務(wù)，總平面設(shè)計的是否合理，直接影響新建廠能否節(jié)約而有效的順利進行，影響到建廠后的生產(chǎn)，管理，成本，能耗等各個方面，同時還影響到全廠的美觀和今后的發(fā)展?？偲矫嬖O(shè)計任務(wù)：1在滿足生產(chǎn)流程條件下，結(jié)合廠區(qū)地形情況，經(jīng)濟合理的安排場內(nèi)外各建筑物、構(gòu)筑物堆場等的相對位置；

48、2經(jīng)濟合理的豎向布置，正確選擇標高；確定場內(nèi)外運輸方式運輸布置，合理組織人流物流；3布置綜合管線；4標高綠化美化，考慮衛(wèi)生消防條件，創(chuàng)造美好的工作條件。2.2全廠總平面設(shè)計的原則全廠總平面設(shè)計的基本原則為1 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)一切運輸系統(tǒng)布置應(yīng)適合貨物運轉(zhuǎn)的特征，盡可能使貨運路線和人員路線不交叉；4 適當劃分廠區(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)的特點和設(shè)計擬建的工

49、廠為中小型企業(yè)的情況，將工廠劃分為幾個區(qū)域，并按照區(qū)域進行布置，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)境美化。2.3全廠總平面布置內(nèi)容全廠應(yīng)主要包括廠前區(qū)、動力區(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輸。2.4全廠平面布置的特點平面布置有以下幾個特點：廠房建筑物的布置與生產(chǎn)工藝流程相適應(yīng)

50、。原料半成品和成品形成整個順序，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)避免與主要運輸?shù)缆方徊妫槐M量使大多數(shù)廠房向陽背風避免瓦斯等，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。2.5全廠人員編制企業(yè)實行廠長負責制，各部門負責人直接受廠

51、長負責，并實行三級管理，廠、科、車間及人員編制以組織好生產(chǎn)為原則。生產(chǎn)車間實行三班制，每班八小時，機械設(shè)備大修每二年一次，機械設(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甲烷化崗位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1314安全員122輔助人員155車間主任144總計3213453 吸收塔和解吸塔的物料衡算和熱量衡算設(shè)計條件：（1）每噸氨耗變換氣近似取4278m(STP)，簡記為4278Nm3/ t氨（下同）。（2）變換氣組成為：CO2：26.0；CO：6.6；H2：20

52、.0；N2：46.8；CH4：0.6（均為體積分數(shù)，下同；其它組分被忽略）；（3）要求出塔凈化氣中CO2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??；（5）氣液兩相的入塔溫度均選定為30；（6）操作壓強為2.8MPa；（7）年工作日330d，每天24h連續(xù)運行。計算基準：依照：年工作日以330d，每天以24h連續(xù)運行計，有330×24=7920h，此處按8000h算。合成氨：（300000t/a）/（8000h/a）=37.5t/h。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數(shù)及組分分壓項目CO2COH2N2CH4合計體

53、積分數(shù)（%）28.02.547.222.30.6100（MPa）0.7840.0701.32160.62440.00172.800（Kgf/cm2）7.99280.713613.47366.36570.171028.56（atm）7.73750.690813.04326.16230.165027.443.1計算依據(jù)CO2的PC中的溶解度關(guān)系因為是高濃度氣體吸收，故吸收塔內(nèi)CO2的溶解熱應(yīng)予以考慮?，F(xiàn)假設(shè)出塔氣體溫度與入塔液的溫度相同，為TV2=30，出塔液的溫度為TL1=35，并取吸收飽和度（定義為出塔溶液濃度對其平衡濃度的百分數(shù)）為80%，然后利用物料衡算結(jié)合熱量衡算驗證生疏溫度假設(shè)的正確性

54、。有人關(guān)聯(lián)出了CO2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12。lgXco2=lgPco2+644.25/T-4.112 （1）式中：Xco2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2CO2分壓，kgf/cm2 TPC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+701.16/T-4.267 （2） 式中： Xco2 CO2溶解度，kmolCO2 /kmolPCPco2CO2分壓，atm TPC出塔溫度，K lgXco2=lgPco2+726.90/T-4.3848 (3)式中：Xco2摩爾百分數(shù)，無因次Pco2CO2分壓，atm TPC出塔溫度，K 用關(guān)聯(lián)式（1）計算出塔溶

55、液中CO2的濃度有 lgXco2=lg7.426+644.25/308.15-4.112=-1.1186Xco2=0.0710kmolCO2 /kmolPC=0.0710×22.4/（102.09/1187）=18.49 Nm3CO2/ m3PC式中：102.09PC的摩爾質(zhì)量，kg/kmol；1187出塔溶液的密度（近似取純PC的密度，kg/m3）。3.2 PC的密度與溫度的關(guān)系 PC密度與溫度的關(guān)系：=1223.3-1.032t 式中：t溫度，；密度， kg/m3。30：L1=1192kg/ m3；35：L2=1187 kg/ m33.3 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，故可認為PC不揮發(fā)。3.4 PC的黏度log=-0.822+185.5/（T-153.1） T為熱力學溫度，K。3.5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下在數(shù)據(jù)，并取相對吸收飽和度為80%，并且甲烷含量很少，而且其在PC中的溶解度也很小，故將其近似處理。將計算結(jié)果列于表3.2中。表3.2 各組分在PC中的溶解度數(shù)據(jù)項目CO2COH2N2合計組分分壓(M