毕业设计--2万m3h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计.pptxVIP

2万m3/h合成氨变换气脱碳工段脱碳塔设计本设计旨在对2万m3/h合成氨变换气脱碳工段的脱碳塔进行全面设计。目标是优化脱碳工艺，提高合成氨生产效率，并实现经济和环境效益。本设计将涵盖工艺选择、结构设计、参数优化、安全环保等多方面内容。作者：

项目背景合成氨生产的重要性合成氨是重要的化工原料，广泛应用于农业和工业。其生产直接关系到粮食安全和国民经济发展。脱碳工段的作用脱碳工段是合成氨生产的关键环节。去除原料气中的CO?，保证后续氨合成反应的顺利进行。2万m3/h规模的意义2万m3/h规模的脱碳塔设计具有重要的工程示范意义。为同等规模或更大规模的合成氨厂提供参考。

研究目标1设计高效的脱碳塔设计满足生产要求的高效脱碳塔。实现CO?的有效分离，确保合成氨的纯度。2优化脱碳工艺优化脱碳工艺流程和操作参数。降低能耗，提高脱碳效率，实现经济运行。3提高合成氨生产效率通过脱碳塔的优化设计，提高合成氨的整体生产效率。保证生产装置的稳定运行。

合成氨生产概述原料气来源主要来自煤、天然气等。经过气化、转化等过程制得合成气。主要生产步骤包括原料气制备、净化、变换、脱碳、氨合成等多个步骤。脱碳位置脱碳位于变换工序之后，氨合成之前。是保证氨合成反应顺利进行的关键步骤。

变换气组成分析成分比例CO5-15%CO?15-25%H?60-70%N?少量变换气主要由CO、CO?、H?和N?组成，CO?含量较高。杂质成分包括硫化物、氯化物等，需要进行分析。

脱碳的必要性CO?影响CO?是氨合成催化剂的毒物，会降低催化剂活性，影响合成氨的转化率。下游工艺脱碳后的气体纯度更高，有利于下游氨合成反应的进行，提高产品质量。经济环境脱碳可以回收CO?，用于生产其他化工产品。符合节能减排的环保要求，具有经济效益。

脱碳工艺选择化学吸收法采用胺液等化学吸收剂。与CO?发生化学反应，脱除CO?。物理吸收法利用吸收剂对CO?的物理溶解能力。在高压低温下吸收CO?。膜分离法利用膜的选择性渗透。分离CO?和其他气体组分。综合考虑脱碳效率、能耗、投资等因素选择合适的脱碳工艺。化学吸收法适合低分压CO?脱除。

化学吸收法详解胺液对比1反应机理2工艺流程3化学吸收法中，MEA、DEA、MDEA等胺液各有优缺点。根据实际情况选择合适的胺液。胺液与CO?发生化学反应，生成稳定的化合物，从而实现CO?的脱除。典型的工艺流程包括吸收、再生、冷却等环节。

脱碳塔结构设计塔体类型选择板式塔或填料塔。根据气体流量、压力降等因素确定。塔径高度根据物料衡算和流体力学计算确定。保证足够的传质面积和停留时间。填料塔板选择合适的填料或塔板类型。提高传质效率，降低压降。

传质过程分析两相传质气液两相传质是脱碳塔的核心过程。CO?从气相转移到液相。传质系数传质系数是衡量传质速率的重要参数。需要进行计算和实验验证。传质单元数传质单元数反映了传质过程的难易程度。用于指导塔的设计和优化。

吸收剂选择特性比较不同吸收剂的吸收容量、选择性、腐蚀性等特性各不相同。需要进行综合比较。吸收容量吸收容量是指吸收剂吸收CO?的能力。容量越大，吸收剂用量越少。再生能耗再生能耗是脱碳工艺的重要经济指标。选择低再生能耗的吸收剂。

操作参数优化20-40温度操作温度影响吸收剂的吸收能力和反应速率。存在最佳操作温度范围。1-3压力操作压力影响CO?的分压和吸收剂的溶解度。选择合适的操作压力。10-20L/G比液气比影响吸收剂的利用率和传质效果。确定最佳液气比。

塔内构件设计气体分布器均匀分布气体，防止偏流，提高传质效率。液体分布器均匀分布液体，增加气液接触面积，提高吸收效果。除雾器去除气体中的液滴，防止液体夹带，保证下游设备安全运行。

塔体强度计算材料选择1壁厚计算2补强3塔体材料需要耐腐蚀、耐高温、具有足够的强度。根据操作压力和温度计算壁厚。对法兰和开孔进行补强，保证塔体的安全运行。

热力学计算计算吸收过程中的吸收热，预测塔内温度分布。进行热量衡算，优化换热器设计，实现热能综合利用。

流体力学计算压降计算计算塔内的压降，优化塔内构件设计，降低能耗。液泛气泛分析液泛和气泛现象，避免操作不稳定，保证塔的安全运行。操作弹性确定操作弹性范围，适应负荷变化，保证生产的稳定性。

再生系统设计1解吸塔解吸塔是再生系统的核心设备。将吸收了CO?的胺液进行解吸再生。2热能集成优化热能集成，利用解吸热，降低蒸汽用量，实现节能降耗。3蒸汽用量计算蒸汽用量，选择合适的蒸汽压力，降低运行成本。

辅助设备选型换热器根据热负荷选择合适的换热器类型，优化换热效果。泵根据流量和压力选择合适的泵，保证液体的输送。管道进行管道系统设计，选择合适的管径和材质，降低压降。

控制系统设计参数识别识别关键参数，如温度、压力、流量等，实现精确控制。回路设计设计控制回路，如PID控制，保证系统