【摘 要】
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液氮洗涤法是合成氨工业中脱除原料气中的CO最常见的物理方法,即在-189℃左右低温条件下,以液氮为吸收剂吸收与氮沸点接近的CO、Ar、CH4的方法,具有流程简单、动力消耗低、便于管理且气体净化度高等优点。传统液氮洗工艺的原料气大多来自于低温甲醇洗,同时液氮洗还会返还甲醇洗基本等冷量、等温位的氨合成气以保持冷量平衡,因此一般情况下液氮洗的操作及设计都受甲醇洗的限制。本文针对某厂液氮洗工艺进行改造,使
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液氮洗涤法是合成氨工业中脱除原料气中的CO最常见的物理方法,即在-189℃左右低温条件下,以液氮为吸收剂吸收与氮沸点接近的CO、Ar、CH4的方法,具有流程简单、动力消耗低、便于管理且气体净化度高等优点。传统液氮洗工艺的原料气大多来自于低温甲醇洗,同时液氮洗还会返还甲醇洗基本等冷量、等温位的氨合成气以保持冷量平衡,因此一般情况下液氮洗的操作及设计都受甲醇洗的限制。本文针对某厂液氮洗工艺进行改造,使其突破原料气来自低温甲醇洗的限制,进行常温进料,以减少液氮洗与甲醇洗的耦合。并以常温进料液氮洗工艺为基础,提出四种改良方案,分别为方案Ⅰ、Ⅱ（减少板翅式换热器数量）、方案Ⅲ（增设气液分离装置）和方案Ⅳ（增设甲烷回收装置）,以达到与甲醇洗工艺彻底解偶联、节约设备成本、提高经济效益、节能减排等目的。常温进料液氮洗工艺及其改良方案的工艺要求均为净化气中H2回收率高于95%,净化气中CO摩尔含量小于1×10-6,并且板翅式换热器冷端温差高于1.5℃。具体来讲,本工作采用Aspen Plus和Aspen Process Economic Analyzer两种软件对常温进料液氮洗工艺及其改良方案进行了模拟优化,以RK-Aspen作为本模拟使用的物性方法进行模拟计算。模拟结果显示常温进料液氮洗工艺及其改良方案均符合工艺要求:方案Ⅰ可节约39.06%的成本;方案Ⅲ可有效防止因气液混合进入而引起的换热器振动,并节约冷量40J/kg;方案Ⅳ可回收99.16%的甲烷。本研究为传统液氮洗工艺减少与甲醇洗工艺的耦合提出了崭新的思路,为常温进料液氮洗工艺在实际生产中的应用指明了方向,为优化工艺设计、节约设备成本、提高经济效益提供了有益的理论指导。
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