低共熔溶劑回收弛放氣中NH3工藝的模擬計(jì)算

鄧東順,方 浩,鄭春耀

(浙江工業(yè)大學(xué) 化學(xué)工程學(xué)院,浙江 杭州 310014)

氨氣(NH3)是大噸位的基礎(chǔ)化工產(chǎn)品,被廣泛用于各種化肥的制造。作為在分子結(jié)構(gòu)中引入氮元素的起始原料,NH3被廣泛應(yīng)用于化學(xué)纖維、塑料橡膠和制藥等工業(yè)中。糧食增產(chǎn)對(duì)化肥的需求和化工行業(yè)的拓展促使了合成氨工業(yè)的快速發(fā)展。NH3的合成和使用環(huán)節(jié)都要涉及到含NH3弛放氣和尾氣的排放問(wèn)題。如果將合成氨弛放氣直接排入大氣,不僅會(huì)損失有價(jià)值的氨資源,而且會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境問(wèn)題。氨在大氣中被氧化生成NOx,NOx溶于雨水形成酸雨污染水循環(huán)系統(tǒng);另外,NH3會(huì)與酸性的NOx和SOx形成無(wú)機(jī)鹽,經(jīng)復(fù)雜的物理和化學(xué)過(guò)程實(shí)現(xiàn)顆粒化,成為霧霾和PM2.5的污染源,最終影響工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類的生存環(huán)境。因此,對(duì)弛放氣中NH3進(jìn)行吸收并回收一直受到科技工作者的廣泛關(guān)注[1-3]。目前,弛放氣中NH3的處理工藝主要有低溫回收法和酸水吸收法。低溫回收法利用節(jié)流膨脹原理降低弛放氣的溫度,從而達(dá)到分離回收氨的目的,然而該法存在NH3回收不完全的缺點(diǎn),處理后的尾氣中仍有1%～2%的NH3殘留[4-5]。酸水吸收法則是利用NH3在水中具有極大的溶解度的特點(diǎn),采用酸水洗滌含NH3廢氣,使其溶于水中以達(dá)到吸收的目的,然而該法耗水量巨大,并且產(chǎn)生大量低價(jià)值的稀氨水,提濃過(guò)程耗能高。因此,開發(fā)出高效、低能耗的NH3回收新工藝,減少弛放氣污染物的排放具有良好的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和環(huán)境效益[6]。

離子液體(ILs)是近二十年來(lái)廣受關(guān)注的綠色溶劑,在化工諸多領(lǐng)域都有應(yīng)用的報(bào)道,其主要優(yōu)點(diǎn)是蒸氣壓極低、熱分解溫度低和結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì),可被用于氣體的吸收和分離,在分離出高純度氣體和降低能耗方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),ILs吸收NH3的方法包括物理吸收和化學(xué)吸收。物理吸附過(guò)程主要取決于離子液體的結(jié)構(gòu)和性質(zhì),而化學(xué)吸附過(guò)程中NH3的溶解度主要取決于離子液體上的官能團(tuán)[7-8]。Li等[9]測(cè)定了NH3在ILs中的溶解度。陳晏杰等[10]設(shè)計(jì)出了一種基于[C4mim]BF4的回收弛放氣中NH3的工藝,并用Aspen plus軟件對(duì)其進(jìn)行模擬,結(jié)果表明:與傳統(tǒng)工藝相比,該工藝節(jié)能17.5%。然而,ILs價(jià)格高、黏度大、制備工藝復(fù)雜和生物降解性差等不足也限制了其工業(yè)化應(yīng)用的推廣。例如。近年來(lái)發(fā)展的低共熔溶劑(DES)作為離子液體類似物日益受到關(guān)注[11]。它們由氫鍵受體(Hydrogen bond acceptor,HBA)與氫鍵供體(Hydrogen bond donor,HBD)按一定比例直接混合而成,且熔點(diǎn)大大低于原料組分的熔點(diǎn)。DES被譽(yù)為新一代的可調(diào)控溶劑,不僅具有ILs類似的溶劑特性,而且克服了ILs的許多不足,同時(shí)增加了混合比例這一調(diào)控維度,為DES獲取合適的物理性質(zhì)(如黏度、密度和表面張力等)提供了新的途徑[11-13]。近年來(lái),DES被廣泛用于多種化工反應(yīng)和分離,對(duì)于NH3的吸收和分離,涉及的DES主要包括氯化膽堿類、苯酚類和質(zhì)子酸類。其中,由氯化膽堿(ChCl)和尿素(Urea)組成的體系是最早被提出來(lái)的DES,其具有原料便宜、來(lái)源廣泛、毒性低和生物相容性好的特點(diǎn),被廣泛用于CO2,CH4和NH3的吸收,尤其是ChCl和Urea摩爾比為1∶2被認(rèn)為具有良好的吸收效果,且生產(chǎn)成本僅為傳統(tǒng)離子液體的4%～9%[14]。Zhong等[15]報(bào)道了在溫度為298.15,313.15,323.15,333.15,343.15,353.15 K,壓力為0～300 kPa的條件下,NH3在不同摩爾比ChCl+Urea(ChCl與Urea摩爾比分別為1∶1.5,1∶2,1∶2.5)中的溶解度。另外,對(duì)該體系的物理性質(zhì)測(cè)定和熱力學(xué)參數(shù)估算工作開展較多?；贒ES具有類似于離子液體的諸多特點(diǎn),筆者提出利用ChCl+Urea(ChCl與Urea摩爾比為1∶2)DES吸收弛放氣中NH3的新工藝,并運(yùn)用軟件模擬吸收過(guò)程。采用非隨機(jī)雙液模型和Redlich-Kwong方程(NRTL-RK)關(guān)聯(lián)ChCl+Urea-NH3體系以及ChCl+Urea-CH4體系的氣液平衡實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)DESs回收弛放氣中NH3的工藝進(jìn)行模擬計(jì)算和理論分析,優(yōu)化分離操作的工藝參數(shù),以期為DES用于弛放氣的工業(yè)化應(yīng)用和設(shè)計(jì)提供依據(jù)。

1 工藝流程設(shè)計(jì)

合成氨廠弛放氣的主要成分包含H2，N2，CH4，Ar以及少量NH3,不同合成氨廠弛放氣的組成存在一定差異。筆者選取典型的合成氨廠弛放氣[10]為研究對(duì)象,其摩爾分?jǐn)?shù)如表1所示。

表1 合成氨廠弛放氣的組成Table 1 Composition of purge gas

選擇ChCl+Urea DES作為物理吸收溶劑,它在較低的溫度和中等壓力下對(duì)NH3具有較高的捕集容量。模擬流程主要包括氣體吸收和吸收劑解吸再生兩部分。由于解吸溫度遠(yuǎn)低于ChCl+Urea的沸點(diǎn),筆者采用簡(jiǎn)單的兩級(jí)閃蒸工藝徹底解吸富液中的NH3,實(shí)現(xiàn)吸收劑的再生利用和NH3的回收。

建立的模擬過(guò)程完整工藝流程如圖1所示。弛放氣與來(lái)自閃蒸罐F1中的氣體(含少量的NH3)混合進(jìn)入吸收塔AB。吸收塔頂部噴灑NH3吸收劑ChCl+Urea,采取逆流吸收的方式提升氣液傳質(zhì)效果。經(jīng)吸收后的氣體直接排空,含NH3的富液從吸收塔底部出來(lái)后直接進(jìn)入一級(jí)閃蒸罐F1,釋放溶解的CH4和部分NH3。從F1頂部出來(lái)的混合氣回到吸收塔,底部富液進(jìn)入二級(jí)閃蒸罐F2,通過(guò)進(jìn)一步提高溫度和降低壓力實(shí)現(xiàn)溶劑的完全再生回收,解吸出來(lái)的NH3經(jīng)壓縮、冷卻和氣液分離純度達(dá)到99%以上。從氣液分離器中出來(lái)少量吸收劑與F2中的溶劑混合,經(jīng)換熱后循環(huán)回吸收塔。為了減少過(guò)程的熱損失,將吸收塔前的冷卻裝置和F2前的加熱裝置合并為換熱器EX,充分實(shí)現(xiàn)過(guò)程中的熱交換。

圖1 DES回收弛放氣中氨的工藝流程圖Fig.1 Flow chart of ammonia recovery from purge gas by DES

2 熱力學(xué)模型

過(guò)程模擬的準(zhǔn)確性受制于氣液相平衡的精確計(jì)算,因此合理的熱力學(xué)模型的選用及可靠的物性參數(shù)的獲取直接關(guān)系到模擬結(jié)果的收斂性以及模擬結(jié)果的可信度。模擬軟件包含強(qiáng)大的純組分物性數(shù)據(jù)庫(kù),能提供幾十種氣-液或液-液相平衡計(jì)算方法和多種傳遞性質(zhì)計(jì)算方法,可滿足絕大多數(shù)工藝過(guò)程的模擬需求。對(duì)于DES吸收弛放氣中NH3的工藝模擬,軟件數(shù)據(jù)庫(kù)能提供NH3，N2，H2，Ar和CH4的物性數(shù)據(jù),但缺少ChCl+Urea的物性數(shù)據(jù)。模擬參數(shù)采用相關(guān)文獻(xiàn)估算的數(shù)據(jù)[16],并列于表2,3中,包括ChCl+Urea的摩爾質(zhì)量M、偏心因子ω、沸點(diǎn)Tb、臨界溫度Tc、臨界壓力Pc和臨界體積Vc,以及與溫度相關(guān)的黏度η、熱容Cp、液相體積Vl和表面張力σ[16-17]。

表2 ChCl+Urea的物性數(shù)據(jù)Table 2 The scalar parameters for ChCl+Urea

表3 ChCl+Urea的溫度相關(guān)參數(shù)Table 3 The temperature-dependent correlation parameters for ChCl+Urea

采用NRTL方程描述極性液相的相行為,利用RK狀態(tài)方程計(jì)算氣相組分的逸度系數(shù)[18]。最終選用NRTL-RK模型關(guān)聯(lián)和預(yù)測(cè)ChCl+Urea-NH3以及ChCl+Urea-CH4體系的氣液平衡數(shù)據(jù)。由于H2和Ar在ChCl+Urea中的溶解度非常小,因此在流程模擬過(guò)程中將其設(shè)置為亨利組分。

(1)

(2)

(3)

氣體i在液相中的活度系數(shù)γi用NRTL方程來(lái)計(jì)算,任一組分的活度系數(shù)可表示為

(4)

(5)

NH3及CH4在ChCl+Urea中的溶解度數(shù)據(jù)摘自文獻(xiàn)[15,18],具體列于表4,5中,p為NH3與CH4的平衡壓力,xNH3和xCH4分別為氣液平衡時(shí)ChCl+Urea中NH3和CH4的摩爾分?jǐn)?shù)。

表4 NH3在ChCl+Urea中的溶解度xNH3Table 4 Solubility of NH3 in ChCl+Urea

表5 CH4在ChCl+Urea中的溶解度xCH4Table 5 Solubility of CH4 in ChCl+Urea

ChCl+Urea對(duì)NH3的吸收可以假設(shè)為由液膜控制?？紤]到ChCl+Urea黏度對(duì)吸收過(guò)程的影響,選用Rate-Based模型進(jìn)行模擬,基于Chan和Fair提出的方法計(jì)算篩板液相傳質(zhì)系數(shù)[19-20],即

(6)

式中:kL為液相傳質(zhì)系數(shù);Di,L為液體的擴(kuò)散系數(shù);Fs為表觀F因子;L為液相的總摩爾流量;tL為液體平均停留時(shí)間;ρL為液體的平均摩爾密度;aI為總傳質(zhì)面積。

關(guān)聯(lián)ChCl+Urea-NH3和ChCl+Urea-CH4兩個(gè)體系的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),獲得的相互作用參數(shù)如表6所示。ChCl+Urea-N2體系缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),相互作用參數(shù)取自文獻(xiàn)的估算值[21],也一并列于表6中。

表6 NRTL二元交互參數(shù)(α=0.2)Table 6 The NRTL binary interaction parameters (α=0.2)

為了考察交互參數(shù)的準(zhǔn)確性,分別繪出了ChCl+Urea-NH3以及ChCl+Urea-CH4二元體系總壓及溶解度實(shí)驗(yàn)值(取自表4,5中所有溫度壓力條件下的數(shù)據(jù))與模型關(guān)聯(lián)值的對(duì)比圖(ChCl與Urea摩爾比為1∶2),結(jié)果如圖2,3所示。由圖2,3可知:ChCl+Urea-NH3以及ChCl+Urea-CH4二元體系的總壓、溶解度的關(guān)聯(lián)值與實(shí)驗(yàn)值十分接近,相對(duì)平均誤差均在0.5%以內(nèi),說(shuō)明本模擬采用的NRTL-RK模型是合理的。

圖2 不同溫度下ChCl+Urea中和的實(shí)驗(yàn)值與關(guān)聯(lián)值比較Fig.2 Comparison of experimental values and correlation values of xNH3 and xCH4 in ChCl+Urea at different temperatures

圖3 不同溫度下ChCl+Urea-NH3和ChCl+Urea-CH4體系總壓實(shí)驗(yàn)值與關(guān)聯(lián)值比較Fig.3 Comparison of experimental and correlation total pressures for ChCl+Urea-NH3 and ChCl+Urea-CH4 at different temperatures

3 模擬優(yōu)化

筆者選擇1 000 Nm3/h,25 ℃,20 bar的弛放氣作為研究對(duì)象。依據(jù)《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 14554—1993)中一級(jí)排放標(biāo)準(zhǔn)以及工廠的設(shè)計(jì)要求,塔頂凈化氣氨質(zhì)量濃度需要低于1 mg/m3,即NH3摩爾分?jǐn)?shù)在50×10-6以下,再生氨摩爾分?jǐn)?shù)高于0.95,根據(jù)NH3在ChCl+Urea中的溶解度計(jì)算得到ChCl+Urea的進(jìn)料量約為7 000 kg/h。

通過(guò)整個(gè)過(guò)程的靈敏度分析可以得到不同工藝參數(shù)對(duì)新型DES吸收NH3工藝的影響以及合理的工藝條件。以幾個(gè)重要參數(shù)為評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)該工藝進(jìn)行了評(píng)價(jià):1) 塔頂凈化氣中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)(PG);2) 再生氨的摩爾分?jǐn)?shù)(PRO);3) 氨的回收率(RNH3)。

3.1 DES質(zhì)量流量的影響

優(yōu)化約束條件:保持吸收塔的溫度為10 ℃,壓力為20 bar不變;F1的溫度為40 ℃,壓力為1 bar;F2的溫度為100 ℃,壓力為0.07 bar。

吸收劑的質(zhì)量流量是主要影響因素,直接影響NH3的吸收,隨著質(zhì)量流量的增加,根據(jù)物料守恒可以得到PG下降,且NH3在DES中的溶解度較大,為了使富液中的氨解吸完全,需要提高F2的溫度以及減小F2的壓力。因此,PRO隨著DES質(zhì)量流量的增加有減小的趨勢(shì)。

筆者考察了6 000～20 000 kg/h下,DES質(zhì)量流量對(duì)模擬過(guò)程中幾個(gè)重要參數(shù)的影響,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖4所示,隨著DES質(zhì)量流量的增大,PG從46.5×10-6減小到12.5×10-6,PRO從0.976 3下降到0.924 4。由圖4可知:實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)DES的質(zhì)量流量都能使PG達(dá)到要求。當(dāng)DES質(zhì)量流量達(dá)到一定值(約13 000 kg/h)時(shí),PRO將達(dá)不到要求?？紤]到原料的利用率,繼續(xù)增大DES質(zhì)量流量沒(méi)有進(jìn)一步的效益。在后續(xù)的模擬分析中,取DES質(zhì)量流量為7 000 kg/h,過(guò)程中NH3的回收率高達(dá)99.34%。

圖4 DES質(zhì)量流量對(duì)PG和PRO的影響Fig.4 Influence of DES mass flow rate on PG and PRO

3.2 吸收塔溫度和壓力的影響

優(yōu)化約束條件:DES質(zhì)量流量為7 000 kg/h;F1溫度為40 ℃,壓力為1 bar;F2溫度為100 ℃,壓力為0.07 bar。

吸收塔塔板的數(shù)量會(huì)影響弛放氣的吸收容量。研究發(fā)現(xiàn)更多的塔板對(duì)NH3吸收的影響很小,因此選取12個(gè)塔板。在不同溫度和壓力條件下,DES對(duì)NH3的溶解度和選擇性不同,導(dǎo)致吸收塔中溫度和壓力會(huì)對(duì)流程產(chǎn)生重要的影響,吸收塔的壓力主要影響DES對(duì)NH3的選擇性,吸收塔的溫度影響NH3在DES中的溶解度。因此,在吸收塔的靈敏度分析中,研究了吸收塔溫度和壓力對(duì)PG和PRO的影響。

吸收塔壓力對(duì)吸收過(guò)程的影響如圖5(a)所示。在吸收塔溫度維持在10 ℃的情況下,當(dāng)壓力由10 bar提升到100 bar時(shí),PG從91.2×10-6迅速減小到0.89×10-6,而PRO并未發(fā)生明顯變化,基本維持在0.974左右。說(shuō)明DES對(duì)NH3的選擇性隨吸收塔壓力的增加而增加。吸收塔溫度的影響如圖5(b)所示,在吸收塔壓力保持在20 bar的情況下,在6～30 ℃的溫度范圍內(nèi),溫度對(duì)DES吸收NH3的過(guò)程呈現(xiàn)出負(fù)面影響,隨著溫度的升高,PG顯著增加。低溫吸收雖然有利于PG的降低,但綜合考慮到弛放氣的進(jìn)料條件以及降溫需要的能耗,本研究選擇吸收塔壓力為20 bar,溫度為10 ℃,在此工況下,吸收后排放氣體的指標(biāo)均能達(dá)到環(huán)保要求,且能耗較低。

圖5 吸收塔壓力及溫度對(duì)PG和PRO的影響Fig.5 Effect of pressure and temperature on PG and PRO in the absorption tower

3.3 F1溫度和壓力的影響

選擇DES的質(zhì)量流量為7 000 kg/h,吸收塔的溫度為10 ℃,壓力為20 bar,F2的溫度為100 ℃,壓力為0.07 bar,考察F1的溫度和壓力對(duì)吸收過(guò)程的影響。為了提高PRO,吸收塔中的含氨富液經(jīng)過(guò)F1,解吸少量NH3。大部分H2，Ar，CH4和幾乎所有的NH3返回到吸收塔。低壓會(huì)導(dǎo)致NH3解吸過(guò)度,影響NH3回收率,而高壓會(huì)導(dǎo)致CH4和N2解吸不足,降低再生氨的純度。與壓力相比,溫度越高,NH3解吸量越大;溫度越低,NH3和CH4解吸量越小。

F1壓力對(duì)PG和PRO的影響如圖6(a)所示。由圖6(a)可知:當(dāng)F1的溫度保持在40 ℃時(shí),將壓力從0.4 bar增加到5 bar,PG從43.7×10-6減小到34.5×10-6,而PRO則從0.992 3下降到0.873 9。當(dāng)壓力超過(guò)2.0 bar時(shí),PRO達(dá)不到要求。F1溫度對(duì)PG和PRO的影響如圖6(b)所示。由圖6(b)可知:當(dāng)F1的壓力保持在1.0 bar時(shí),在10～50 ℃下,PG從34.1×10-6增加到40.0×10-6,PRO從0.864 1提高到0.982 4。要達(dá)到PRO≥95%和PG≤50×10-6的要求,F1的壓力必須低于2.0 bar,溫度必須為30～50 ℃才能滿足工藝要求。為避免不必要的能耗,將F1設(shè)為40 ℃等溫閃蒸,閃蒸壓力為1 bar。

圖6 F1壓力及溫度對(duì)PG和PRO的影響Fig.6 Effect of pressure and temperature on PG and PRO in F1

3.4 F2溫度和壓力的影響

優(yōu)化約束條件:DES的質(zhì)量流量為7 000 kg/h;吸收塔的溫度為10 ℃,壓力為20 bar;F1的溫度為40 ℃,壓力為1 bar。作為溶劑再生設(shè)備,F2采用升高溫度和降低壓力來(lái)實(shí)現(xiàn)解吸DES中捕集的NH3。溫度過(guò)低或壓力過(guò)高會(huì)使NH3解吸不充分,減弱再生吸收劑的氣體捕集能力以及增大吸收塔頂凈化氣中NH3的摩爾分?jǐn)?shù)。

F2壓力對(duì)PG和PRO的影響如圖7(a)所示。由圖7(a)可知:當(dāng)F2的溫度保持在100 ℃不變時(shí),隨著壓力從0.05 bar增加到0.2 bar,PG從17.8×10-6增加到109×10-6,PRO從0.970 1增加到了0.974 8。F2溫度對(duì)PG和PRO的影響如圖7(b)所示。由圖7(b)可知:當(dāng)F2的壓力保持在0.07 bar不變時(shí),在70～100 ℃下,NH3的解吸度隨溫度的升高而增加,PG從83.8×10-6減小到38.0×10-6,PRO從0.975 1下降到0.974 3。為了降低PG,同時(shí)滿足PRO≥95%,降低DES的蒸發(fā),將F2設(shè)為100 ℃等溫閃蒸,閃蒸壓力為0.07 bar。

圖7 F2壓力及溫度對(duì)PG和PRO的影響Fig.7 Effect of pressure and temperature on PG and PRO in F2

3.5 最佳工藝條件和穩(wěn)態(tài)模擬

由于NH3和CH4在離子液體中吸收過(guò)程比較簡(jiǎn)單,選用傳統(tǒng)的篩板塔作為吸收裝置。采用上述優(yōu)化獲得的關(guān)鍵參數(shù),可以獲得工藝流程中各個(gè)設(shè)備的具體工藝參數(shù)。根據(jù)模擬分析優(yōu)化結(jié)果,確定工藝流程的最佳工藝條件，結(jié)果列于表7。

表7 流程模擬優(yōu)化工藝條件Table 7 Optimization parameters for flow sheet simulation

基于優(yōu)化后的工藝條件,PG為4.117×10-5,滿足設(shè)計(jì)要求;PRO達(dá)到0.974 4,經(jīng)計(jì)算可得整個(gè)過(guò)程RNH3為99.34%,DES溶劑循環(huán)回收率為99.997%。

4 能量平衡分析

基于模塊設(shè)定值和工藝流程,計(jì)算得到的各設(shè)備的功負(fù)荷結(jié)果如表8所示,總功負(fù)荷為74.94 kW。該工藝再生氨可直接用于尿素合成或直接冷卻作為液氨使用,避免了水洗法后續(xù)蒸氨系統(tǒng)的大量能耗或者副產(chǎn)大量低濃度氨水的不足。生產(chǎn)NH3的能耗計(jì)算式為

表8 耗能設(shè)備的能量消耗Table 8 Energy consumption of major energy- consuming equipment

(7)

式中:W為工藝設(shè)備能耗;P為設(shè)備總功負(fù)荷;MNH3為生產(chǎn)NH3的目標(biāo)質(zhì)量;QG為回收氨氣的質(zhì)量流量。其中本工藝的QG為21.05 kg/h,當(dāng)MNH3取1 000 kg時(shí),W為12.82 GJ?；赱C4mim]BF4設(shè)計(jì)的回收1 t氨工藝能耗為27.5 GJ[10],本工藝相對(duì)于離子液體的工藝節(jié)能約53.38%。綜合工藝清潔性和能耗兩方面的優(yōu)勢(shì),該工藝有較好的工業(yè)應(yīng)用前景。

5 結(jié) 論

提出了一種以ChCl+Urea為溶劑從合成氨弛放氣中吸收NH3的工藝。吸收條件為溫度10 ℃,壓力20 bar,回收的再生氨可直接用于尿素合成或直接冷卻作為液氨使用,避免了水吸收氨蒸氨系統(tǒng)蒸汽的大量消耗。用NRTL-RK方程描述了ChCl+Urea-NH3以及ChCl+Urea-CH4二元體系的氣液相平衡。由于缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù),從相關(guān)文獻(xiàn)中獲取ChCl+Urea-N2體系的氣液平衡數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬,并將相關(guān)參數(shù)進(jìn)一步輸入到軟件中進(jìn)行模擬。結(jié)果表明:該模型能很好地關(guān)聯(lián)和預(yù)測(cè)含DES的二元體系的氣液平衡。增大DES吸收的質(zhì)量流量、減小吸收溫度以及適當(dāng)改變解吸收的溫度和壓力都能有效地減小凈化氣中的氨的摩爾分?jǐn)?shù)以及提高再生氨中氨的摩爾分?jǐn)?shù)。DES吸收氨的優(yōu)化操作條件為:質(zhì)量流量7 000 kg/h,溫度10 ℃。得到的凈化氣中氨的摩爾分?jǐn)?shù)為4.117×10-5,再生氨中氨的摩爾分?jǐn)?shù)為97.44%,NH3的回收率為99.34%,DES溶劑循環(huán)回收率為99.997%,滿足設(shè)計(jì)要求。本工藝相對(duì)離子液體回收氨工藝節(jié)能約53.38%,該工藝設(shè)備簡(jiǎn)單、操作方便,易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。本研究為弛放氣中NH3的回收提供了一種新的方法,模擬結(jié)果對(duì)設(shè)計(jì)工業(yè)裝置具有指導(dǎo)意義。