【2017年整理】合成氨脱碳塔计算部分.doc

1 物料平衡计算基准 要对吸收塔的负荷计算，必须对合成氨的工艺进行全面了解后，根据变换工段的输送来的低变气组成和总湿气流量对全塔进行物料和能量衡算。组分 H2 N2 CO CO2 CH4 Ar H2O % 49.36 16.23 0.39 13.9 0.4 0.21 19.51 125 操作压强Mpa 2.6 湿气流量Nm3/TNH3 4780 A．旧塔工艺指标： （1）贫液流量：旧塔为120 m3/h, 温度为70～125℃； （2）半贫液流量：旧塔为980 m3/h, 温度为115℃； （3） 脱碳塔的尺寸：上塔：直径2.5m，填料为金属鲍尔环，直径为Φ38mm，高度为,15m,分两段。下塔：直径3.0m，填料为金属鲍尔环，直径为Φ51mm，高度为15m,分两段。 B．净化气中CO2的含量0.1%；温度为70℃； C．脱碳车间为每年工作日300天，每天24小时连续生产； D．脱碳塔的设计温度150℃，设计压强3.2Mpa。 1.1 进塔气体的组成和流量 1.1.1 进塔气体湿基组成及摩尔流量 A. 进塔气体的湿基摩尔流量为 进塔气体的湿基体积流量为 组分 H2 N2 CO CO2 CH4 Ar H2O % 49.36 16.23 0.39 13.9 0.4 0.21 19.51 摩尔流量kmol/h 4388.780 1443.069 34.676 1235.900 35.565 18.672 1734.706 总摩尔流量kmol/h 8891.369 表2：进塔气体湿基组成及摩尔流量 B. 平均分子量的计算物质的分子量H2 N2 CH4 Ar CO CO2 H2O 2 28 16 40 28 44 18 由平均分子量的计算公式 （1-1） 湿基平均分子量为 1.1.2 进塔气体干基组成及摩尔流量 A. 进塔气体的干基摩尔流量为 表4：进塔气体干基组成及摩尔流量 组分 H2 N2 CO CO2 CH4 Ar % 61.32 20.16 0.48 17.27 0.50 0.26 摩尔流量kmol/h 4388.780 1443.069 34.676 1235.900 35.565 18.672 总摩尔流量kmol/h 7156.663 B．平均分子量的计算） 1.2 出塔气体的组成和流量 1.2.1 出塔气体干基组成及摩尔流量 A. 出塔气体的干基摩尔流量 已知出塔气体中CO2的干基组成为0.1%，故可计算出塔CO2的摩尔流量为 （1-2） 解得出塔CO2的摩尔流量为5.927 kmol/h，总的吸收的CO2的摩尔流量为1299.973 kmol/h。 表5：出塔气体干基组成及摩尔流量 组分 H2 N2 CO CO2 CH4 Ar % 74.05 24.35 0.59 0.10 0.60 0.32 摩尔流量kmol/h 4388.780 1443.069 34.676 5.927 35.565 18.672 总摩尔流量kmol/h 5926.690 B．平均分子量的计算） 1.2.2 出塔气体湿基组成及摩尔流量 A．出塔气体的湿基摩尔流量 出塔气体中含水量的计算： 已知出塔气体的温度为70℃，查该温度下水的饱和蒸汽压为31.164KPa，由含水量的计算公式 （1-3） 故出塔气体中含水量为390.528kg/h，即21.700kmol/h。 组分 H2 N2 CO CO2 CH4 Ar H2O % 73.78 24.26 0.58 0.10 0.60 0.31 0.36 摩尔流量kmol/h 4388.780 1443.069 34.676 5.927 35.565 18.672 21.700 总摩尔流量kmol/h 5948.390 表6：出塔气体湿基组成及摩尔流量 B．平均分子量的计算） 1.3 吸收塔吸收的总的CO2的量为 2 富液、贫液、半贫液相关计算 2.1 吸收液的种类和浓度 表7：本菲尔溶液的组成 (%) K2CO3 活化剂EDA 缓蚀剂V2O5 H2O 30 3 0.5 66.5 2.2 贫液、半贫液的比例 从理论讲，比例越低，贫液流量越小，接近等温循环的半贫液吸收的CO2量所占比重较大，溶液再生能耗加大，同时，改造后循环量加大，吸收塔、再生塔的浓度液相负荷加大，喷淋密度