低温甲醇法吸收二氧化碳解吸工段的设计开题报告

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1、开题报告低温甲醇法吸收二氧化碳解吸工段的设计一、选题的背景、意义低温甲醇洗是50年代初德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种气体净化工艺。该工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体。该工艺气体净化度高，选择性好，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行。低温甲醇洗工艺技术成熟，在工业上有着很好的应用业绩，被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。在国内以煤、渣油为原料建成的大型合成氨装置中也大都采用这一技术。随着工业生产过程的不断深化和生产规模日益大型化，对于生产过程提出

2、了更高的要求。而工业的不断需求要求对现存的技术或设备进行不断地修改和改进，不断开发新技术方法。一个最有效和最廉价的方法是采用实验研究和计算机辅助模拟设计(化工模拟)相结合[1-2]。化工流程模拟软件出现于上世纪50年代末，现已成为进行化工过程设计的强大工具。这类软件包含强大的热力学和单元操作模块，并配有庞大的物性数据库，既可进行单个的设备计算，也可计算整个化工生产流程。现在化工过程模拟软件已经广泛地被应用于化工过程的设计、测试、优化和过程的整合[3]。其主要代表作是由美国ASPENTECH公司于上世纪80年代推向市场的大型通用流程模拟系统——AspenPlus。该软件具有完备的物性数据

3、库，备有全面、广泛的化工单元操作模型，能方便地构成各种化工生产流程，提供一套功能强大的模型分析工具，它用严格和最新的计算方法，进行化工单元和全流程的模拟运算[4]。二、相关研究的最新成果及动态2.1低温甲醇洗脱二氧化碳技术低温甲醇洗净化技术是20世纪50年代初林德公司和鲁奇公司联合开发的适用于处理含高浓度酸性气体的净化工艺。1954年首先用于煤加压气化后的粗煤气的净化,随后用于城市煤气等的净化。20世纪60年代以后,随着以渣油、煤等重碳质燃料为气化原料的大型合成氨厂的出现,该净化技术在世界上得到了更为广泛的应用。目前全球共有低温甲醇洗装置100多套,其操作压力为214～810MPa(绝

4、压,下同),被用于合成氨、合成甲醇、城市煤气、工业制氢、合成油等化工工艺过程中煤气化、重烃气化的变换气、富氢气的脱硫脱碳。20多年来,国内对低温甲醇洗技术表现出浓厚的兴趣。1981年原化工部引进林德公司的高压力等级(8MPa)低温甲醇洗专利技术(5塔流程),用于国内当时引进的渣油制氨装置(乌鲁木齐、镇海、宁夏)中在第二批引进的渣油制氨装置(内蒙、江西、兰州、大连)中引进了鲁奇公司的的中压力等级(5MPa)低温甲醇洗专利技术(6塔流程)；在山西潞城的合成氨装置中又引进了低压力等级(3MPa)低温甲醇洗专利技术(9塔流程)。低温甲醇洗工艺的国产化包括技术国产化、设计国产化和设备国产化。为了

5、实现国产化，国内有关部门进行了不懈的努力，已取得了一定的成果，20世纪70年代末，兰州设计院研究了该系统;气液平衡计算的数学模型并计算出了36个二元对的交互作用系数，浙江大学和上海化工研究院深入地研究了各类气体在低温甲醇中的溶解度以及富CO2、H2S甲醇的物化性质，并测定了部分二元对的相平衡常数，为进行工艺计算奠定了基础，在中国石化总公司和兰州设计院的组织下，大连理工大学经过多年的不懈努力，完成了SAPROSS中的低温甲醇洗系统计算软件，该软件在国内几家化肥厂低温甲醇洗装置的标定、瓶颈分析、增产改造方案确定中发挥了很大的作用。随着研究工作的进展和对生产操作中暴露出的问题的处理，使引进的

6、低温甲醇洗工艺不断得到改进和完善。国内已经有几个单位采用模拟技术完成了低温甲醇洗的工艺包改造，当然，随之的工程设计也应该能顺利完成。在完成现有装置的扩能改造后，能够有针对性地独立设计新流程，因此可以认为低温甲醇洗技术在国内已经成熟。低温甲醇洗工艺原理：低温甲醇洗法是利用低温下(-50～-60℃)甲醇的优良特性脱除原料气中的轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫的有机化合物和氰化物等的物理吸收法。低温甲醇洗法的吸收能力大气体净化度高,出口气中二氧化碳可脱除至10×10-6～20×10-6,能将无机硫和有机硫脱除干净(总硫小于11×10-6)。作为吸收剂的甲醇易得，价格低廉，不仅可以同时脱除COS，

7、还可以兼脱能够引起后系统触媒中毒的拨基铁和拨基镍。该法专利成熟,我国已于1979年向德国林德公司购买了专利许可证，可以在我国使用。低温甲醇洗中，H2S、COS和CO2等酸性气体的吸收，吸收后溶液的再生以及H2、CO等溶解度低的有用气体的解吸曲线，其基础就是各种气体在甲醇中有不同的溶解度。低温下,甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从20℃降到-40℃时，CO的溶解度约增加6倍,吸收剂的用量也大约可减少6倍。低温下，例如-40～-50℃时，H2