低温甲醇洗碳吸收塔模拟计算.docx
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低温甲醇洗碳吸收塔模拟计算
低温甲醇洗碳吸收塔模拟计算
崔静思
我，没有学过英语，关键也怕学，所以化工模拟的软件就用不了，做简单的、整套低温甲醇洗工艺设计，不会模拟软件也应该能大概的计算出来。
当然，期间遇到太多、太大的难度，前后计算中稍作变动，必须重复计算，反复迭代。
其中低温甲醇洗二氧化碳吸收塔的模拟计算困扰了很久，但是可以做出来的。
这里只想把自己的思路分享与你。
1.工艺气参数：
压力5.43mpa，温度-35°C，氢气60%，一氧化碳28%，二氧化碳12%
净化气目标参数：
二氧化碳12%（——不问怎么没有硫，硫已经在脱硫塔脱除。
）
要求：
用尽量少的甲醇（甲醇99.7% ，水0.3%）。
2.选定参数：
出塔甲醇含二氧化碳20%
3.如图:
图1
3.1设定吸收塔段数——吸收塔分段目的：
补充吸收过程所需冷量。
吸收塔设置为三段
3.2设定每段吸收量，假定为三分之一
3.3温度
温度决定了甲醇对二氧化碳吸收的效果，且有如下关系
物料02、05间关系
XCO2=K1*P*Y/PCO2——————————①
物料01、05间关系
XCO2=K2*P*Y/PCO2——————————②
①、②关系式中的PCO2是该温度下二氧化碳的饱和压力、Y是气体中二氧化碳的含量（m/m），K1不等于K2且K2小于K1，一般公式中K取0.425，吸收过程中K2、K1的一般经济取值在0.35~0.40间，两者间差距小表明塔盘吸收效果差，但XCO2就越大，段间塔盘数就应该越多，所需甲醇循环量就越少；反之XCO2就越小，段间塔盘数就应该越少，所需甲醇循环量就越多。
出塔甲醇含二氧化碳20%（设计目标值）时，出塔甲醇经济温度应该为-35度。
K1=20×1.2038÷5.43÷12=0.3695
==================================
经过计算，吸收塔分三段，热力学计算上不容易通过，改为四段。
（如图2）
图2
热力学参数：
二氧化碳吸收放热：
16945KJ/Kmol
甲醇、富甲醇比热：
2.23~2.306KJ/KG
计算结果：
16#物料
——入塔工艺气
物料号
16
物料叙述
工艺气
流量kmol/h
13624.17636
流量NM3/h（G）
305369.564
流量kg/h
196423.4351
压力Mpa（A）
5.44
温度（℃）
-52
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
59.57457378
8116.544996
16361.98
N2
28.01
0.298287808
40.63925699
1138.447
CO
28.01
28.07892768
3825.522625
107153.3
Ar
39.95
0.130150718
17.73196334
708.3565
CH4
16.04
0.104584623
14.2487935
228.5857
CO2（G）
44.01
11.81347539
1609.488721
70832.79
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
0
0
H2O
18.02
0
0
CO2（L）
44.01
0
合计
100
13624.17636
196423.4
17#物料——过程气
物料号
17
物料叙述
工艺气
流量kmol/h
13253.7641
流量NM3/h（G）
297067.2179
流量kg/h
180108.5578
压力Mpa（A）
5.42
温度（℃）
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
61.22980949
8115.254511
16359.38
N2
28.01
0.306508322
40.6238899
1138.017
CO
28.01
28.84788164
3823.430181
107094.7
Ar
39.95
0.133706259
17.72111214
707.923
CH4
16.04
0.107369357
14.23048125
228.2919
CO2（G）
44.01
9.310781527
1234.02902
54309
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
0.0638
8.455901498
270.9428
H2O
18.02
0.0001434
0.019005898
0.342397
CO2（L）
44.01
0
合计
100
13253.7641
180108.6
18#物料——过程气
物料号
18
物料叙述
工艺气
流量kmol/h
13063.78309
流量NM3/h（G）
292809.0214
流量kg/h
171832.8051
压力Mpa（A）
5.4
温度（℃）
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
62.11463131
8114.5207
16357.9
N2
28.01
0.310898875
40.61515469
1137.772
CO
28.01
29.25830174
3822.241075
107061.4
Ar
39.95
0.135603493
17.71494618
707.6767
CH4
16.04
0.108851216
14.2200867
228.1252
CO2（G）
44.01
8.029117761
1048.906528
46161.85
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
0.0425
5.552107812
177.8999
H2O
18.02
0.0000956
0.012488977
0.224992
CO2（L）
44.01
0
合计
100
13063.78309
171832.8
19#物料——过程气
物料号
19
物料叙述
工艺气
流量kmol/h
12720.3793
流量NM3/h（G）
285112.0375
流量kg/h
156820.0687
压力Mpa（A）
5.38
温度（℃）
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
63.78144089
8113.241204
16355.32
N2
28.01
0.319172313
40.5999289
1137.345
CO
28.01
30.03187935
3820.168964
107003.3
Ar
39.95
0.139179832
17.7042026
707.2475
CH4
16.04
0.111647569
14.20199422
227.8349
CO2（G）
44.01
5.581200346
709.9498534
31244.54
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
0.0354
4.503014272
144.285
H2O
18.02
0.0000797
0.010138142
0.182641
CO2（L）
44.01
0
合计
100
12720.3793
156820.1
20#物料——净化气
物料号
20
物料叙述
净化气
流量kmol/h
12232.36811
流量NM3/h（G）
274173.8524
流量kg/h
137467.7117
压力Mpa（A）
5.38
温度（℃）
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
66.0762904
8082.695077
16293.74
N2
28.01
0.328950116
40.23838905
1127.217
CO
28.01
30.82942806
3771.169128
105630.8
Ar
39.95
0.142658791
17.45054852
697.1145
CH4
16.04
0.112666076
13.78172914
221.0928
CO2（G）
44.01
2.5
305.8092028
13458.51
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
0.01
1.223236811
39.19478
H2O
18.02
0.00000655
0.00080122
0.014434
CO2（L）
44.01
0
合计
100
12232.36811
137467.7
250#物料——贫甲醇
物料号
250
物料叙述
贫甲醇
流量kmol/h
4757.012266
流量NM3/h（G）
106622.7215
流量kg/h
152223.3472
压力Mpa（A）
5.38
温度（℃）
-52
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
0
0
N2
28.01
0
0
CO
28.01
0
0
Ar
39.95
0
0
CH4
16.04
0
0
CO2（G）
44.01
0
0
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
99.7
4742.741229
151966.3
H2O
18.02
0.3
14.2710368
257.0967
CO2（L）
44.01
0
合计
100
4757.012266
152223.3
251#物料——富甲醇
物料号
251
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
5240.5103
流量NM3/h（G）
117459.7498
流量kg/h
171431.2366
压力Mpa（A）
5.4
K
0.342
温度（℃）
-31.5
P0CO2
1.336560189
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
亨利系数
H2
2.016
0.58288458
30.54612643
61.57733
588.7
N2
28.01
0.006898944
0.361539847
10.12799
248.9
CO
28.01
0.935020318
48.99983606
1372.49
172.8
Ar
39.95
0.004840255
0.253654079
10.13297
154.7
CH4
16.04
0.008019545
0.420265081
6.742086
74.9
CO2（G）
44.01
7.711856813
404.1406506
17786.03
吸收热
6848163
H2S
34.08
0
0
甲醇冷量
-6980734
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
90.47817332
4741.517992
151927.1
H2O
18.02
0.272306221
14.27023558
257.0823
CO2（L）
44.01
0
合计
100
5240.5103
171431.2
252#物料——富甲醇
物料号
252
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
5240.5103
流量NM3/h（G）
117459.7498
流量kg/h
171431.2366
压力Mpa（A）
5.4
温度（℃）
-51
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
0.58288458
30.54612643
61.57733
N2
28.01
0.006898944
0.361539847
10.12799
CO
28.01
0.935020318
48.99983606
1372.49
Ar
39.95
0.004840255
0.253654079
10.13297
CH4
16.04
0.008019545
0.420265081
6.742086
CO2（G）
44.01
7.711856813
404.1406506
17786.03
H2S
34.08
0
0
0
COS
60.75
0
0
0
CH3OH
32.04
90.47817332
4741.517992
151927.1
H2O
18.02
0.272306221
14.27023558
257.0823
CO2（L）
44.01
0
合计
100
5240.5103
171431.2
253#物料——富甲醇
物料号
253
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
5585.772955
流量NM3/h（G）
125198.3979
流量kg/h
186503.4761
压力Mpa（A）
5.42
K
0.35
温度（℃）
-36.4
P0CO2
1.140688893
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
亨利系数
H2
2.016
0.569762203
31.82562306
64.15664
588.7
N2
28.01
0.006745094
0.376765643
10.55452
248.9
CO
28.01
0.914321929
51.07194706
1430.53
172.8
Ar
39.95
0.004733412
0.264397657
10.56216
154.7
CH4
16.04
0.007847751
0.438357564
7.032334
74.9
CO2（G）
44.01
13.30339295
743.0973253
32703.34
吸收热
5743621
H2S
34.08
0
0
甲醇冷量
-5771678
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
84.93760531
4744.421786
152020.1
H2O
18.02
0.25559135
14.2767525
257.1997
CO2（L）
44.01
0
合计
100
5585.772955
186503.5
254#物料——富甲醇
物料号
254
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
5585.772955
流量NM3/h（G）
125198.3979
流量kg/h
186503.4761
压力Mpa（A）
5.42
温度（℃）
-45
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
0.569762203
31.82562306
64.15664
N2
28.01
0.006745094
0.376765643
10.55452
CO
28.01
0.914321929
51.07194706
1430.53
Ar
39.95
0.004733412
0.264397657
10.56216
CH4
16.04
0.007847751
0.438357564
7.032334
CO2（G）
44.01
13.30339295
743.0973253
32703.34
H2S
34.08
0
0
0
COS
60.75
0
0
0
CH3OH
32.04
84.93760531
4744.421786
152020.1
H2O
18.02
0.25559135
14.2767525
257.1997
CO2（L）
44.01
0
合计
100
5585.772955
186503.5
255#物料——富甲醇
物料号
255
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
5775.75397
流量NM3/h（G）
129456.5943
流量kg/h
194779.2288
压力Mpa（A）
5.42
温度（℃）
-37
P0CO2
1.130435462
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
亨利系数
H2
2.016
0.563726121
32.55943382
65.63591
588.7
N2
28.01
0.006674468
0.385500855
10.79922
248.9
CO
28.01
0.904835176
52.26105363
1463.837
172.8
Ar
39.95
0.004684473
0.270563617
10.80848
154.7
CH4
16.04
0.007769585
0.448752111
7.199088
74.9
CO2（G）
44.01
16.07097223
928.2198169
40850.49
吸收热
3136901
H2S
34.08
0
0
0
甲醇冷量
-3386903
COS
60.75
0
0
0
CH3OH
32.04
82.19404089
4747.32558
152113.1
H2O
18.02
0.247297054
14.28326942
257.3171
CO2（L）
44.01
0
合计
100
5775.75397
194779.2
256#物料——富甲醇
物料号
256
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
流量NM3/h（G）
0
流量kg/h
194779.2288
压力Mpa（A）
5.42
温度（℃）
-52
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
H2
2.016
0.569762203
32.55943382
65.63591
N2
28.01
0.006745094
0.385500855
10.79922
CO
28.01
0.914321929
52.26105363
1463.837
Ar
39.95
0.004733412
0.270563617
10.80848
CH4
16.04
0.007847751
0.448752111
7.199088
CO2（G）
44.01
13.30339295
928.2198169
40850.49
H2S
34.08
0
0
COS
60.75
0
0
CH3OH
32.04
84.93760531
4747.32558
152113.1
H2O
18.02
0.25559135
14.28326942
257.3171
CO2（L）
44.01
0
合计
100
5775.75397
194779.2
27#物料——出塔富甲醇
物料号
27
物料叙述
富甲醇
流量kmol/h
6148.820509
流量NM3/h（G）
137818.4331
流量kg/h
211179.0705
压力Mpa（A）
5.44
温度（℃）
-37
P0CO2
1.1215
焓变KJ/h
%（mol）
Kmol/h
kg/h
亨利系数
H2
2.016
0.550510755
33.8499182
68.23737
588.7
N2
28.01
0.006519428
0.400867937
11.22971
248.9
CO
28.01
0.883966242
54.35349756
1522.447
172.8
Ar
39.95
0.004576729
0.281414823
11.24196
154.7
CH4
16.04
0.007595999
0.467064365
7.492861
74.9
XCO2=0.37*PCO2/P0CO2
CO2（G）
44.01
21.20210724
1303.679518
57374.28
吸收热
6362165
H2S
34.08
0
0
甲醇冷量
-6451155
COS
60.75
0
0
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