液氮洗岗位操作规程.doc

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1、液氮洗岗位操作规程1.岗位的任务及意义来自低温甲醇洗岗位的净化气体成分为H296.42%、N20.65%、CO2.7%、Ar0.17%、CH40.058%、CO20.001%、CH3OH0.001%,净化气中除H2、N2还含有CH4、CO2、CO3OH、CO、Ar等成分,少量的CO是合成催化剂的毒物必须除净;CH4和Ar为惰性气体,如不除去会在合成回路中积累,增加操作的能耗,又会降低氨净值。岗位任务:(1)用分子筛干燥器吸附净化气中的微量CO2、CH3OH。(2)把净化工艺气中的CO、CH4、Ar脱除干净。(3)配

2、置氢氮比为3:1的合成气,供氨合成用。2.液氮洗岗位基本原理及流程简述2.1液氮洗岗位基本原理液氮洗工序的工艺原理包括:吸附原理、混合制冷原理及液氮洗涤原理。1)吸附原理吸附是一种物理现象,不发生化学变化。由于分子间引力作用,在吸附剂表面产生一种表面力。当流体流过吸附剂时,流体与吸附剂充分接触,一些分子由于不规则运动而碰撞在吸附剂表面,有可能被表面力吸引,被吸附到固体表面,使流体中这种分子减少,达到净化的目的。分子筛对极性分子的吸附力远远大于非极性分子,因此,从低温甲醇洗工序来的气体中CO2、CH3OH因其极性大于

3、H2,就被分子筛选择性地吸附,而H2为非极性分子,因此分子筛对H2的吸附就比较困难。被吸附到吸附剂表面上的分子达到一定,即达到了吸附平衡吸附剂达到了饱和状态,这时每公斤吸附剂的吸附量达到最大值,称为静吸附容量(或称平衡吸附容量)。在吸附过程中,由于流体的流动速度的影响和出口气体纯度等的要求,并不能使全部吸附剂达到吸附平衡,尚有一部分吸附剂未饱和,这时的吸附容量是单位吸附剂的平均吸附容量,称为动吸附容量。一般情况下,动吸附容量仅为静吸附容量的0.4~0.6倍。吸附剂床层的切换时间的确定是根据吸附剂在一定操作条件下的动

4、吸附容量来确定的,如果到了切换时间而不及时切换,出口气体中杂质含量就会超标,因此必须严格按照设计要求的、定时切换再吸附器而进行再生。2)混合制冷原理众所周知,在一定条件下,将一种制冷工质压缩至一定压力,再节流膨胀,产生焦耳-汤姆逊效应(J-T效应)即可进行制冷。科学实践已经证明:“将一种气体在足够高的压力下与另一种气体混合,这种气体也能制冷”。这是因为在系统总压力不变的情况下,气体在掺入混合物中后分压是降低的,相互混合气体的主要组分(如H2与N2、CO、CH4、Ar等)的沸点至少平均相差33℃,最好相差57℃,这样

5、更有利于低沸点组分H2的提纯和低、高沸点组份的分离,并且消耗也低。液氮洗工序就运用了上述原理。在换热器(E1104、E1105、E1106)中用来自氮洗塔的产品氮洗气,冷却进入本工序的高压氮气和来自低温甲醇洗的净化气;而在氮洗塔中,使净化气和液氮成逆流接触;在此过程中,不仅将净化气中的CO、CH4、Ar等洗涤下来,同时也配入部分氮气。但这部分氮气并不能使出氮洗塔的产品气体中H2/N2达到3:1,因此,还有另外一种配氮方式(此配氮过程是在换热器(E1105、E1106)之间完成的,使H2/N2最终达到3:1;同时,在

6、整个氮气与净化气体混合的过程中,使PN2=5.9MPaG配到净化气中,其分压下降为PN2=1.3MPaG,产生J-T效应而获得了液氮洗工序所需的绝大部分冷量。3)液氮洗涤原理液氮洗涤近似于多组分精馏,它是利用氢气与CO、Ar、CH4的沸点相差较大,将CO、CH4、Ar从气相中溶解到液氮中,从而达到脱除CO、CH4、Ar等杂质的目的,此过程是在液氮洗工序的核心设备—氮洗塔中完成的。由于氮气和一氧化碳的气化潜热非常接近,因此,可以基本认为液氮洗涤过程为一等温等过程。下表为液氮洗工序中涉及到的气体之有关物性参数。气体的有

7、关物性参数气体名称大气压下沸点℃大气压下气化热kJ/kg临界温度℃临界压力atmCH4-161.45509.74-82.4545.79Ar-185.86164.09-122.4547.98CO-191.50215.83-140.2034.52N2-195.80199.25-147.1033.50H2-252.77446.65-240.2012.76从上表可以看出,各组分的临界温度都比较低,氮的临界温度为-147.1℃(其他组分可见上表),从而决定了液氮洗涤必须在低温下进行。从各组分的沸点数据可以看出,H2的沸点远远

8、低于N2及其它组分,也就是说,在低温液氮洗涤过程中,CH4、Ar、CO容易溶解于液氮中,而原料气体中的氢气,则不易溶解于液氮中,从而达到了液氮洗涤净化原料气体中CH4、Ar和CO的目的。2.2液氮洗工序生产流程简述A净化气流程(包括合成气流程)来自低温甲醇洗工序的净化气,流量为86843Nm3/h,压力5.31MPaG,温度为-63.6℃。其中含H2:96.

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