第11卷第4期 2011年8月
过程工程学报
The Chinese Journal of Process Engineering
基于离子液体的合成氨驰放气中氨回收工艺模拟计算陈晏杰“，姚月华，张香平”，任保增，王蓄”，董海峰”，田肖
(1，郑州大学化工与能源学院，河南郑州450001；2.中国科学院过程工程研究所，北京100190)
WoL.11 No.4 Aug. 2011
摘要：设计并模拟优化了以[Cmim]BF。离子液体为吸收剂的吸收与多级闪蒸回收氨的工艺，采用NRTL活度系数模型对氮和甲烷在[Cmim]BF。中的气液平衡数据进行拟合，结果表明，该模型能很好地关联和预测含离了减体的二元体系气液平衡.应用AspenPlus软件灵敏度分析模块，对吸收剂流量、温度进行了灵敏度分析和优化，结果表明，增人流量和降低温度有利于[Camim]BF。对氮的吸收，优化操作条件为流量2000kg/h、温度30℃，该回收工艺净化气和再生气中氨摩尔浓度分别为32.4x10*和95.2%，满足设计要求，标准煤耗预计为940kg/t，比传统工艺节能200kg/ 关键词：氨回收：[Camim]BF4：吸收：闪蒸；模拟；优化
文章编号：1009-606X(2011)04064408
中图分类号：TQ028.1 1前言
文献标识码：A
[Camim]BF中的溶解度，Li等[9]测定了氨在[Camim]BF4 中的溶解度，表明不同气体在离子液体中溶解度差别较
合成氨驰放气直接排入大气，氨在大气中被氧化生成氮氧化物，形成酸雨，进而氧化成硝酸盐，进入水循环系统，污染地下水，不仅造成合成氮产品的损失，且恶化了环境.农业和化工行业的发展对氨气、尿素、磷酸铵、硝酸铵等需求量的增加促使我国合成氨工业快速发展，年生产量持续上升，驰放气的排放量也进一步增加.因此，无论从环保角度还是经济角度，工业生产都需对驰放气中的氮进行同收"-)，国内各大型氨厂的驰放气流量、氮浓度不同，驰放气中氨的回收方法和氨回收率也不同.氨回收方法主要有两种：低温回收法和水吸收法各厂对低温回收部分氨后的驰放气中的余氮处理方法不同，有些以天然气为原料的厂直接将其用作燃料，此时驰放气中氨仍有2%~3%，对年产30万t的合成氨厂，每年约有1500t氨被烧掉，不仅损失0.5% 的产品氨，且燃烧过程中产生的氮氧化物腐蚀设备，其最终排入大气还造成环境污染45)，采用水吸收法氨回收率很高，但需增加基建投资和操作费用，特别是用蒸馈法回收纯氨产品投资更大，同时产生的氨水因浓度太稀而无法处理，直接外排又造成污水氮氮超标和严重污染环境.减少驰放气污染物的排放是化工行业当前面临的任务(6])
离子液体作为一种新型绿色溶剂，具有传统溶剂不可比拟的特性，离子液体具有极低的挥发性、不会造成气相污染、低损耗、解吸能耗低、对气体溶解选择性和稳定性好、性质可调等优势/7]，Jacquemin等(*]测定了二氧化碳、甲烷、乙烷、氢气、氮气、氢气等气体在
大，因此可采用离子液体作为溶剂回收驰放气中的氨，离子液体可循环使用且损失较小，
目前国内外普遍采用脱盐水回收驰放气中的氮，采用的是吸收与解吸双塔氨回收工艺，即脱盐水从塔顶进入吸收塔，与来自塔底的驰放气逆流接触吸收氨，稀氨水去往解吸塔，通过解吸提浓得到高浓度的液氨，王八月等10)设计了一种以水为吸收剂的双塔吸氨制浓氨水工艺，用AspenPlus软件对该工艺进行了模拟计算.但离子液体回收驰放气中氨的工艺及流程模拟尚未见报道，李春山等采用UNIQUAC模型方程回归了甲醇-碳酸二甲酯的二元交互作用参数并用于该共沸体系的流程模拟和计算，采用类似方法，本工作根据Jacquemin
Liquids)模型中的二元交互作用参数进行了回归，得到二元交互作用参数用于本工艺的模拟和计算，
本研究提出了以离子液体为吸收剂回收驰放气中
氨的新工艺，考患到实际含氨离子液体富液解吸出氮的温度在离子液体的沸点之下，解吸上段采用多级内然代替水吸收回收氨的解吸塔，在此基础上，设计出一种用离子液体[CamimjBF。回收驰放气中氨的吸收与多级闪蒸工艺，用离子液体吸收含氨气体中低浓度的氨，然后通过受温、变压解吸得到较高纯度的氮，解吸后的吸收溶剂返回吸收塔循环使用，对[Camim]BF,回收驰放气中的氨工艺进行了模拟计算和理论分析，由此确定了分离的优化操作条件，以期为过程应用和工业化设计提供依据，
收稿日期：2011-0429，修回日期：2011-06-01
10661002（60906002）（9 作者简介：陈曼杰(1986-)，女，河南省开封市人，原士研究生，化学工艺专业；张香平，通讯联系人，Tel:010-62558174,E-mail:xpzhang@home.ipe.ac.cn