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1、新疆大学2010届本科毕业论文 新疆大学毕业论文(设计)题 目: 奎屯锦疆煤化工制氢工艺脱碳工序核算及二氧化碳 吸收塔的设计指导老师: 陆江银学生姓名： 方 旭 所属院系： 化学与化工学院 专 业： 过程装备与控制工程班 级： 化机06-1完成日期： 2010-06新 疆 大 学毕业论文（设计）任务书班 级： 化机06-1班 姓 名： 方旭 论文（设计）题目： 奎屯锦疆脱碳工艺核算及二氧化碳吸收的设计专 题： 论文（设计）来源： 教师自选 要求完成的内容 1当前合成氨概况 2 二氧化碳的利弊及脱除方法 3 合成氨工艺简介 4 脱碳工序核算 5 二氧化碳吸收塔设计 6 进行数据分析，得出相关结论
2、 7 撰写论文 发题日期：2010年11月25日 完成日期：2010年5月31日 实习实训单位： 地点：化学化工学院论文页数： 33 页； 图纸张数： 指导教师： 陆江银 教研室主任： 李惠萍 院 长： 王吉德 声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在陆江银老师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明的内容外，本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确的方式标明。本人对本论文有自主知识产权，没有抄袭、剽窃他人成果，由此造成的一切后果由本人负责。 论文作者签名： 日期： 年 月 日 摘要近几年来，我国以煤为原料的化
3、工企业逐渐增多，以煤为原料的合成氨的工艺过程也不断得到改进。文章简要论述了奎屯锦疆煤化工的合成氨工艺过程，对它的脱碳工序进行了核算。并进行了在该条件下的二氧化碳吸收塔的设计。 关键词：合成氨；吸收塔；脱碳AbstractIn recent years, chinas coal chemical industry as raw material gradually increased, with coal as a raw material of synthetic ammonia process has also been improved.This paper briefly discuss
4、es the ammonia process of Kuitun Jinjiang Coal Chemical Co. Its decarburization processes are evaluated and conducted under the conditions of the carbon dioxide absorption tower design.Key words： Ammonia; Absorber; Decarburization目 录前言1第一章 文献综述31.1 引言31.2二氧化碳的危害和应用价值31.2.1二氧化碳的危害31.2.2二氧化碳的应用价值41.3二
5、氧化碳吸收方法概述51.3.1物理吸收法51.3.2膜吸收法61.3.3空气分离/排气循环法61.3.4化学吸收法71.4奎屯锦疆煤化工制气工艺介绍71.4.1煤气化71.4.2一氧化碳变换71.4.3低温甲醇洗工艺流程概述71.4.4低温甲醇洗的特点91.5影响水煤浆气化反应的因素101.5.1煤质101.5.2助熔剂101.5.3氧碳比的影响101.5.4煤浆浓度的影响101.5.5反应温度影响111.5.6气化压力的影响111.6本论文研究的目的11第二章 奎屯锦疆煤化工二氧化碳脱除的工艺核算122.1奎屯锦疆煤化工工艺条件122.2奎屯锦疆煤化工二氧化碳吸收塔和解吸塔的核算122.2.
6、1物料衡算122.2.2热量衡算142.2.3泡罩塔传质能力计算162.2.4解吸塔的解吸气量的核算16第三章 吸收塔的设计183.1板式塔与填料塔的比较183.2填料塔的工艺设计183.2.1泛点气速计算193.2.2空塔气速和塔径193.2.3填料层高度的计算193.2.4压降计算223.2.5持液量计算233.2.6填料塔内构件设计233.3填料塔的设备设计243.3.1塔设备厚度计算243.3.2塔设备质量载荷计算253.3.3风载荷和风弯矩的计算253.3.4塔体的强度和稳定性校核273.3.5裙座强度和稳定性校核273.3.6水压实验时塔体截面的强度校核29第四章 结论30参考文献
7、31致谢32前言气体中二氧化碳的脱除(下面简称“脱碳”)，是以天然气、轻重油为原料的合成氨工业、合成燃料工业、有机合成工业、钢铁工业的重要生产过程。在合成氨生产过程中，脱碳具有净化工艺合成气和回收二氧化碳作为生产尿素的原料的双重目的。工艺合成气中二氧化碳的净化度的高低直接关系到合成氨生产的正常进行和能耗的大小。氨是普里斯特利在1754年将砧砂(氯化氨)和石灰加热时发现的。1913年9月9日第一个合成氨厂在德国路德维希港的BASF联合工厂投产，产量很快就达到日产30吨的设计水平。第一次世界大战结束后，德国战败而被迫公开合成氨技术2。目前，工业生产合成氨的原料有三种：煤、天然气和重油或轻油。不管采
8、用哪一种原料，合成氨生产的工序都必须经过原料气的制取(H2的制取)、原料气的净化(包括CO变换、S、CO2等脱除)、原料气精制(少量CO、CO2的脱除)、原料气压缩及合成工段，只不过是不同的生产装置、不同的生产工艺在具体的细节选择上有所不同。以煤为原料的合成氨厂的工艺流程大体依次经过造气、除尘、脱硫、变换、二次脱硫、脱碳、精炼，最后在合成工段生产出氨。以天然气为原料的合成氨厂的工艺流程大体依次经过脱硫、一段转化、二段转化、高温变换、低温变换、脱碳、甲烷化，最后在合成工段生产出氨。以重油或轻油为原料的合成氨厂的工艺流程大体依次经过重油部分氧化、炭黑清除、变换、低温甲醇洗、低温液氮洗，最后在合成工
9、段生产出氨。目前，我国已经引进了三十多套大型合成氨装置，都在减少能耗和二氧化碳的排放上进行研究。本文研究的是奎屯锦疆煤化工四十万吨合成氦装置的脱碳部分的吸收。该厂采用大连理工大学设计的低温甲醇洗脱碳流程。以煤为原料的大型合成氨厂的脱碳工艺。它是利用低温下甲醇的优良特性脱除原料气中的二氧化碳、硫化氢、硫氧化碳等的物理吸收法。低温甲醇洗是在以渣油和煤为原料的大型氨厂中普遍应用的一种流程。利用甲醇在低温高压下对硫化氢，二氧化碳的高溶解度进行二氧化碳的脱除和回收高纯度的二氧化碳作为制取尿素的原料。但随着石油和煤资源的大量使用和紧缺，其价格的增长，以天然气为原料的工艺流程开始逐步取代以煤和石油为原料的流
10、程。因此，适用于以天然气为原料的本菲尔的流程开始逐步在大型合成氨中占主要地位。本菲尔法采用添加活化剂的热钾碱法脱碳，是70年代引进的以天然气和石脑油为原料，在蒸汽转化法制合成氨的工厂中广泛采用。由于吸收液的价格低，吸收容量大，便于操作和容易再生，特别在中压下吸收及有地位能的废蒸汽可利用的情况下，其经济效益尤佳7。本文简单介绍了奎屯锦疆煤化工气体净化阶段二氧化碳的脱除及回收工艺流程，对其进行了工艺核算并对吸收塔重新进行了设计。旨在熟悉和了解二氧化碳的脱除方法和专业知识的应用。第一章 文献综述1.1 引言 目前，人类正面临着日益紧迫的能源及基本原料短缺问题。己探明的石油储量按目前的消耗速度仅能保证
11、43年的供应，煤炭尚可维持174年。另一方面，二氧化碳的排放造成全球变暖，这种温室效应己经严重地困扰经济的发展。二氧化碳几乎是取之不尽、用之不完的碳源，它在绿色植物内的光合作用是地球上发生的最大的化学反应。为了更好地利用二氧化碳就必须选择一种良好的吸收方法，近年来，西欧和日本等许多国家投入了大量资金及人力研究限制排放二氧化碳及其再利用技术。从1991年起，国际能源局(International Energy Ageney)启动了耗资220万美圆的研究与开发温室气体的计划，研究电厂烟道气中二氧化碳和处理应用技术;而日本政府的基金研究机构的地球革新技术，在二氧化碳控制方面投入了更多的资金以减少二氧
12、化碳向大气中的排放，1995年他们计划在10年内，投资230亿日圆，建立以太阳能为能源、H2为储气形式、二氧化碳为化工原料的工业体系等等。(中国在此方面投入的资金还较少)。因此寻找经济的原料、设备和工艺流程是极其需要的8。1.2二氧化碳的危害和应用价值1.2.1二氧化碳的危害各种含碳物质的燃烧、氧化、人和动物的呼吸活动，都是二氧化碳的来源。近年来，随着国民经济的快速发展，天然的碳资源不断地被消耗，使大气中的二氧化碳含量迅速增加，这主要是由于：(1)合成氨、制氢、炼焦等装置的副产气及发电厂、水泥厂、酿造厂的废气大量排入空气中；(2)天然碳资源的燃烧和有机物、垃圾、腐蚀物质的氧化所产生的二氧化碳也不断的逸散于大气。根据设在伦敦的世界能源委员会近期统计的数据:1996年全球二氧化碳的排放量达到65亿吨，比1990年的排放量高出6.4%，比1995年高出2.7%，依据世界经济发展的进程计算，由燃烧石化燃料排放的二氧化碳量到下一世纪将从1990年的60亿吨增加到200亿吨，其结果将使大气中二氧化碳的浓度水平比工业化前提高三倍。已有报道：1980年大气中的二氧化碳336 ppm，比工业革命以前(1860年)290 ppm增加12%，预计2000年大气中的二氧化碳浓度
