文档介绍：薇解吸塔及蒸氨塔的改造与计算芆唐伯国林长青张振欧黄洁薅(天津博隆塔器新技术开发有限公司 300193) 蚁我国目前尿素装置多采用水溶液全循环法生产工艺。在生产过程中会形成一定数量的含NH35%~8%的稀碳铵液,浓度太低不能利用,直接排放既污染环境又损失氨。国家废液排放标准中要求含NH3≤%(质量百分数,下同),随着人们对环保要求的重视,有些地方排放废水中含氨量要求指标更低。利用解吸塔将碳铵液中残余的氨和CO2解吸出来,返回吸收系统,既提高氨的利用率,又可使排放废水达到排污标准。薀这样对解吸塔的基本要求是:莆(1)解吸后的排放废液应尽量少地含氨,降低氨耗,减小污染。蚂(2)解吸后塔顶的解吸气要返回系统,含水量应尽量少,有利于实现系统水平衡。蒂近年来,世界能源供应日益紧张,节能降耗已成为主要发展方向,从合成氨尾气中回收有价值的气体并加以综合利用,已成为人们普遍关心的问题。合成尾气主要由两部分气体组成:合成放空气和液氨贮槽弛放气,其组分与生产操作有关。合成氨厂将其中的氨清洗后制成稀氨水,氨水浓度一般在15%,再利用蒸氨塔将稀氨水汽提得到99%以上的浓氨,使氨得到充分回收。同时蒸氨塔塔底排放液也要达到排放标准,不会影响环境。莈多年来我公司与各合成氨生产厂协作,完成了多项解吸塔与蒸氨塔的技改工作。本文将以解吸塔和蒸氨塔的各一个改造实例,介绍它们的模拟计算工作,并对相关的问题提出分析意见。蒆1 解吸塔肂某生产厂家原解吸塔为DN800,,处理量较小,%,不能达到国家的废液排放标准。为了增大处理量并能够达到国家的排放标准,该厂决定新增1台解吸塔,委托我公司进行设计。解吸液组分为:%、%、%,要求处理量为20~25m3/h、排放废液中含NH3≤%。对该塔进行了详细计算,最终确定设计方案,塔径为1000、所选用的填料为规整填料。开车后操作稳定,解吸塔塔顶解吸气中含NH3为35%,返回系统,%,满足设计要求。工艺流程***(1)较早期的解吸塔工艺流程如图1所示。薆图1 较早期的碳铵解吸塔工艺流程示意图图2 经改进的碳铵解吸塔蒃薂袆蚆袄肀罿螅肁螂工艺流程示意螈解吸液在解吸换热器与塔底的废液换热后进入解吸塔塔顶,底部通入汽提用蒸汽,此蒸汽多由再沸器提供,塔底达标废液排放,塔顶出来的解吸气进入解吸冷凝器,出冷凝器的气相返回系统,液相去贮槽。袅(2)经改进的解吸塔工艺流程如图2所示,解吸液仍由塔顶加入。图2和图1的区别主要是塔顶冷凝出来的液相不去贮槽,而是作为塔的回流进入塔顶。蒂(3)目前还有1种流程,它的碳铵解吸液进塔位置与流程图2不同,改塔顶进料为塔中部进料,将精馏原理应用到解吸塔中,增加一段精馏段。膀为了对以上3种不同的解吸塔流程作出比较,本文运用多级模拟计算方法对它们分别给出计算结果,并进行讨论。模拟计算结果袅对于3种流程的计算条件都定为:解吸液组分:%、%、%,处理量为25m3/h,进料温度115℃,回流液温度120℃,%。均取理论塔板数17,对于有精馏段的计算,进料位置在顶数第四块板。计算结果见表1。袃表1 解吸塔3种流程方案的比较羂薀由表1可见,在同样塔釜排液含NH3200×10-6的情况下:羅(1)无回流流程虽然能耗最小,但通过PRO-Ⅱ模拟计算,%,与进液含氨浓度相差不大。这部分稀氨水在工艺流程中如何处理仍然是个问题,可见这个流程不尽合理。芄(2)流程2和流程3塔顶以气相排出,大部分含氨冷凝水均回流入塔,但这又会导致塔釜的蒸汽耗量有所增加。荿(3)流程3比流程2的能耗更大些,其主要原因是因为流程3比流程2进料点至塔釜的填料段较低,所以为保证塔釜液含NH3达到200×10-6,只有加大汽提量,从而导致流程3能耗大。艿由此,推荐在解吸塔中采用流程2较好,没有必要采用流程3设计。解吸塔计算解吸过程是吸收的逆过程,除了温度、压力及物性的影响外,气液间的接触状态也起着重要作用。加入的稀氨水与塔底上升的水蒸气通过填料表面接触,不断进行传质和传热作用,使液相中的氨和CO2不断进入气相,实现解吸,并使排放废液达到环保要求。我们选比表面积较大的BL-#Y规整填料,通过填料表面,使气液在填料内得到充分接触,强化了传热和传质。蚅解吸塔的填料高度(即理论塔板数)和塔径直接相关,可有不同的组合方案,这与设备费(填料体积等)和操作费(蒸汽消耗等)直接有关,原则上可以找出较优方案。方案的计算结果(塔径计算中液泛率均取为60%)见表2。肁表2 不同理论板数时流程2塔径的比较肇膅由表2可见,当理论塔板数控