含NH3、CO2工業(yè)廢氣捕集工藝的模擬優(yōu)化研究.pdf

1、工業(yè)廢氣排入大氣,會(huì)污染空氣,這些廢氣還會(huì)通過不同的途徑呼吸進(jìn)入人體內(nèi),危害人的健康,但是如果對(duì)這些工業(yè)廢氣進(jìn)行捕集利用則能帶來一定的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。因此,從環(huán)保角度和經(jīng)濟(jì)角度兩方面來看,工業(yè)生產(chǎn)都需對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行捕集回收。本文以合成氨放空氣和煙道氣兩種工業(yè)廢氣為研究對(duì)象,利用模擬軟件Aspen Plus分別對(duì)離子液體捕集合成氨放空氣中氨的工藝和醇胺捕集煙道氣中二氧化碳的工藝進(jìn)行了模擬優(yōu)化研究,以期達(dá)到工藝最優(yōu)和能耗最低。
　　

2、 針對(duì)合成氨生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的合成氨放空氣排放量大、污染重、難處理等特點(diǎn),基于國內(nèi)外現(xiàn)有技術(shù)基礎(chǔ),本文提出了以離子液體1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽[C4mim][BF4]為吸收劑捕集放空氣中氨的新工藝,采用吸收與多級(jí)閃蒸再生的方式,進(jìn)行了工藝模擬計(jì)算和理論分析。首先采用NRTL活度系數(shù)模型對(duì)NH3和CH4在[C4mim][BF4]中的溶解度數(shù)據(jù)進(jìn)行參數(shù)擬合,并應(yīng)用Aspen Plus軟件靈敏度分析模塊,對(duì)吸收劑流量、溫度進(jìn)行了分析和優(yōu)

3、化,得出增大流量和降低溫度有利于[C4mim][BF4]對(duì)氨的吸收,優(yōu)化操作條件為流量2000 kg/h、溫度30℃。該回收工藝凈化氣和再生氣中氨摩爾濃度分別為32.4ppm和95.2％,滿足工藝要求。
　　 對(duì)于醇胺捕集煙道氣中二氧化碳的工藝,本文采用乙醇胺(MEA)和空間位阻胺2-氨基-2-甲基-1-丙醇(AMP)的混合體系進(jìn)行二氧化碳的捕集。首先應(yīng)用Aspen Plus模擬了實(shí)驗(yàn)室小試規(guī)模煙道氣捕集工藝,經(jīng)過模擬優(yōu)化得到適

4、宜的吸收、解吸操作工藝條件,根據(jù)優(yōu)化后的工藝參數(shù),在實(shí)驗(yàn)室小試裝置上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果和模擬結(jié)果偏差小于4%,表明模擬的可靠性和熱力學(xué)模型選擇的正確性;然后模擬了混合醇胺捕集煙道氣的CO2完整工藝,模擬分析了MEA吸收劑以及混合醇胺吸收劑捕集煙道氣中CO2的吸收效果、解吸效果。并對(duì)吸收、解吸特性進(jìn)行了靈敏度分析,選取25wt%MEA為基準(zhǔn)吸收劑,對(duì)比分析了進(jìn)料溫度、解吸塔再沸器熱負(fù)荷和解吸塔壓力對(duì)吸收解吸效果的影響,對(duì)比結(jié)果表明