合成氨1000T/d改1500T/d的脱碳吸收塔改造设计

摘要

70年代国内引进的30万吨合成氨大多采用苯菲尔法脱碳工艺,已经运行了30年,必须改造、更新以满足生产技术发展的要求,扩能改造是重要选择之一.该文基于泸天化公司30万吨合成氨装置在88年技改时对原有引进的苯菲尔法脱碳工艺已经改为低热苯菲尔法脱碳工艺(LHB)的实际情况,分析了进一步扩能改造的方案选择,并针对脱碳吸收塔,分上下塔详细计算了脱碳吸收塔从1000T/d的负荷提高到1500T/d时,吸收塔的物、热平衡和流体力学、传质传能.在附录中复核计算了目前1000T/d负荷的流体力学、传质性能.扩能改造一是可采用更高效的CO<,2>吸收剂,但通过对UOP的低热苯菲尔法脱碳工艺(LHB)和BASF的aMDEA脱碳工艺的分析比较,认为综合考虑泸天化已经选用低热苯菲尔法的实际情况和两种方案的能耗、一次投资及长期操作费用,应继续选择UOP的低热苯菲法脱碳工艺(LHB)对现有装置进行1500T/d的扩能改造.二是重建或另建并联脱碳吸收塔来增大脱碳能力,但投资巨大,设备布置困难,改造工作量大,改造后的运行操作复杂,故在有更经济的方案选择时一般不选用此设计.三是采用高效填料和改进吸收塔内部结构来达到装置扩能的目的.此方案对系统的变动较小,投资不大,改造工作可在停车大修期间完成.但由于塔体不变,气液负荷升高后,须对系统重新进行设计计算.为此采用近年来较新颖的填料塔载点气速和经典的泛点气速计算式对吸收塔进行了流体力学及填料选型的计算.计算结果显示,吸收塔可以采用UOP公司的低热苯菲尔特工艺(LHB),通过更换下段填料为规整填料后在1500T/d负荷条件下继续保持稳定运行,压降、泛点气速、气体通量均在安全范围内.通过传质系数和填料体积的计算,在填料高度不变的情况下,满足扩能改造对CO<,2>吸收负荷的要求.该文中所有的计算均借助于电子表格(Excel)来完成,此设计计算为泸天化采用此方案进行脱碳系统的改造提供了依据,对其他扩能幅度的计算也有一定的借鉴作用.

目录

1.概述

2.泸天化1000T/d合成氨脱C现状

3.脱碳改造工艺选择

3.1溶剂脱C技术的现状

3.2大型合成氨装置应用脱碳技术

3.3泸天化1000T/d改为1500T/d后脱碳工艺的选择

4.改造成1500T/d后脱C的负荷

4.1物料平衡计算基准

4.2工艺物料衡算

4.3改造后工艺负荷与现有负荷的比较

4.4循环吸收液体负荷计算

5.溶液基本性质的计算

6.1000吨氨/天改造为1500吨氨/天脱碳吸收系统的设计计算

6.11500吨氨/天的吸收塔物料平衡

6.2空塔气速计算

6.3吸收塔出口富液温度计算

6.4吸收塔水力核算

6.4.1吸收塔上段水力核算

6.4.2吸收塔上段传质计算

6.4.3吸收塔下部水力计算

6.4.4吸收塔下塔的改造设计

6.4.5吸收塔下段传质核算

6.5吸收塔压降复核计算

7吸收塔扩能改造其他方面简要说明

8结论

本文所用符号表

致谢

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参考文献

附录1：1000吨氨/天的脱碳系统复核计算

附录2：系统扩能为1500MTPD时投资、收益估算

附录3：1500吨氨/天脱碳系统流程图及吸收塔设备简图

泸天化脱碳系统改造后流程图