120kt_a合成氨脫碳工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化畢業(yè)論文

1、120kt_a 合成氨脫碳工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化畢業(yè)論文120kt/a 合成氨脫碳工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化The Design and Optimization of Decarburization Section in the Production of the 120 kt/a Synthetic Ammonia per year 目錄 摘要 Abstract II紹第1合成氨工藝介 11.1 合成氨工業(yè)概況 11.1.1 我國合成氨工業(yè)發(fā)展概況 1 2 1.1.21.1.3 合成氨生產(chǎn)工藝簡述 2發(fā)展趨勢1.1.4 脫碳單元在合成氨工業(yè)中的作用 31.1.5 脫碳方法概述 31.2 凈化工序中脫碳方法 4

2、1.2.1 化學(xué)吸收法 41.2.2 物理吸收法 51.2.3 物理化學(xué)吸收法 71.2.4 固體吸附 8第 2章 脫碳方法介 紹與選擇 92.1 脫碳方法的比較 92.2 脫碳方法的確定 102.3 脫碳工藝流程的分類及比較 152.4 本設(shè)計(jì)工藝流程的確定 17 第 3 章 工藝操作條件的選 擇 183.1 壓力 183.2 溫度 183.3 溶液的濃度 193.4 系統(tǒng)的腐蝕和緩沖 193.4.1 緩蝕劑 193.4.2 消泡第 4 章 脫碳工藝劑 19物料衡算和熱量衡. 204.1 工藝計(jì)算條件 2020 4.2 二氧化碳吸收塔物料衡算及熱量衡算4.2.1 二氧化碳吸收塔物料衡 204

3、.2.2 二氧化碳吸收塔熱量衡 234.3 二氧化碳再生塔的物料衡算及熱量衡25 第 5 章 吸收塔的設(shè)計(jì)及選型 285.1 吸收塔設(shè)計(jì)數(shù)據(jù) 285.1.1 液相物性數(shù)據(jù) 28氣相物性數(shù)據(jù) 28 5.1.25.1.3 氣液相平衡數(shù)據(jù) 285.2 二氧化碳吸收塔 295.3 塔內(nèi)件的選擇 335.3.1 填料支承裝置 335.3.2 壓緊裝置 345.3.3 液體分布器 345.3.4 再分布器 34論 35謝 錯(cuò)誤未定義書簽。 參考文獻(xiàn) 36120kt/a 合成氨脫碳工藝設(shè)計(jì)與優(yōu)化摘要: 本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)十二萬噸合成氨脫碳工藝的初步設(shè)計(jì)，采用二乙醇胺熱鉀 堿法脫碳技術(shù)，此種方法主要原理是利用兩段吸

4、收兩段再生的工藝流程來脫除合成 氣中的二氧化碳，以得到合格的凈化氣，并控制適當(dāng)?shù)臈l件對(duì)吸收液進(jìn)行再生。本設(shè)計(jì)中上段塔徑D1 =2600mm下段塔徑D=3000mm支撐裝置選擇分塊式柵板，壓緊裝置選擇網(wǎng)紋孔板壓 2板。分布器選擇槽盤式液體分布器再分布器選擇盤式液體收集器，設(shè)計(jì)出來的 塔對(duì)原料氣中二氧化碳的脫除效果很好 ,對(duì)以后的合成工段意義重大。二氧化碳含量過高會(huì)影響合成氨催化劑的活性，同時(shí)回收來的二氧化碳可以用 于尿素等化合物的合成。設(shè)計(jì)內(nèi)容主要包括物料衡算和熱量衡算，生產(chǎn)工藝的確定 和比較、設(shè)備的選型與設(shè)計(jì)。附帶有工藝流程圖。關(guān)鍵詞 : 熱鉀堿法 二氧化碳 工藝設(shè)計(jì)IThe Design a

5、nd Optimization of Decarburization Section in theProduction of the 120 kt/a Synthetic Ammonia per yearAbstract: This design is a preliminary design of decarburization technique in an annual output of 120,000 t alcohol ammonia process. Recovering the carbon dioxide is not only very important to the n

6、ext manufacturing process, but also can be used for the production of other chemicals. It uses the developed way of hot solution of aqueous potassium carbonate and the two absorption and two recovery processes to remove the carbon dioxide in the syngas, and then recover the carbon dioxide from the s

7、olution in proper condition. The upper diameter of the tower is D1 = 2600 mm, the tower diameter of the lower part is D2 = 3000 mm. We choose the sub-block grid plate as the supporting device, textured orifice plate as the clamping device. Selecting trough-type liquid distributor as the distribution

8、 improvement device, and the disctype liquid collector as the liquid re-distributor. The designed towerhas a good effect on the removal of carbon dioxide in the raw materialgas .This is significant for the following section of synthesis.The content of the design mainly includes the choice of the mak

9、ingtechnology, mass and energy balance, the design of the equipments and tubes. Besides these, it includes the drawing of controllable technological process, the drawing of equipments, and the equipment drawing of the absorbing tower .Keywords: The hot solution of aqueous; Carbon dioxide; technologi

10、cal designII第 1 章 合成氨工藝介紹1.1 合成氨工業(yè)概況1898年，德國A.弗蘭克等人發(fā)現(xiàn)空氣中的氮能被碳化鈣固定而生成氰氨化鈣( 又稱石灰氮 ) ，進(jìn)一步與過熱水蒸氣反應(yīng)即可獲得氨 :CaCN， 3HO(g)?2NH(g)， CaCO 2233在合成氨工業(yè)化生產(chǎn)的歷史中，合成氨的生產(chǎn)規(guī)模 (以合成塔單塔能力為依據(jù) ) 隨著機(jī)械、設(shè)備、儀表、催化劑等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展而有了極大提高。50 年代以前，最大能力為 200噸/日， 60年代初為 400噸/日，美國于 1963年和 1966年 分別出現(xiàn)第一個(gè) 600t/d 和 1000t/d 的單系列合成氨裝置，在 60-70 年代出

11、現(xiàn) 1500-3000t/d 規(guī)模的合成氨。世界上 85%的合成氨用做生產(chǎn)化肥，世界上 99%的氮肥生產(chǎn)是以合成氨為原 料。雖然全球一體化的發(fā)展減少了用戶的選擇范圍，但市場的穩(wěn)定性卻相應(yīng)地增加 了，世界化肥生產(chǎn)的發(fā)展趨勢是越來越集中到那些原料豐富且價(jià)格便宜的地區(qū)，中 國西北部有蘊(yùn)藏豐富的煤炭資源，為發(fā)展合成氨工業(yè)提供了極其便利的條件。1.1.1 我國合成氨工業(yè)發(fā)展概況我國是一個(gè)人口大國，農(nóng)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中起著舉足輕重的作用，而農(nóng)業(yè)的發(fā)展 離不開化肥。氮肥是農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中需要量最大的化肥之一，合成氨則是氮肥的主要來 源，因而合成氨工業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)中占有極為重要的位置。我國合成氨工業(yè)始于 20世紀(jì) 30年

12、代，經(jīng)過多年的努力，我國的合成氨工業(yè)得 到很大的發(fā)展，建國以來合成氨工業(yè)發(fā)展十分迅速，從六十年代末、七十年代初至 今，我國陸續(xù)引進(jìn)了三十多套現(xiàn)代化大型合成氨裝置，已形成我國特有的煤、石 油、天然氣原料并存和大、中、小規(guī)模并存的合成氨生產(chǎn)格局。目前我國合成氨產(chǎn) 能和產(chǎn)量己躍居世界前列。但是，由于在我國合成氨工業(yè)中，中小型裝置多，技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，國產(chǎn)化水平 低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和發(fā)展的迫切需要，因此，開發(fā)新技術(shù)的同時(shí)利用計(jì)算 機(jī)數(shù)學(xué)模型來提高設(shè)汁、生產(chǎn)、操作和管理等的核算能力，促進(jìn)設(shè)計(jì)、管理和生產(chǎn) 操作的優(yōu)化，從而推動(dòng)合成氨工業(yè)發(fā)展，提升整體技術(shù)水平，己成為國內(nèi)當(dāng)前化學(xué) 工程科研、工程設(shè)計(jì)的重要

13、課題。我國的合成氨原料主要集中在重油，天然氣和煤，到目前為止，中國化肥產(chǎn)量 己居世界第一位。但人均耕地面積只有世界平均水平的47%，而人口在本世紀(jì)中葉將達(dá)到約 16 億，糧食始終是至關(guān)重要的問題?；蕦?duì)農(nóng)作物的增產(chǎn)作用己為大家 所公認(rèn)，中國施肥水1平還有很大的提高空間，尤其是中西部市場。與國外比較，我國氮肥行業(yè)主要存在一些比較嚴(yán)重的問題，集中表現(xiàn)為裝置規(guī)模小，因而有效生產(chǎn)能力不足，致使行業(yè)整體竟?fàn)幠芰Σ?。進(jìn)入WTO后，氮肥行業(yè)這種結(jié)構(gòu)性矛盾日趨顯著，成為影響行業(yè)發(fā)展的一個(gè)主要因素。對(duì)原有合成氨裝置進(jìn)行改擴(kuò)建，利用國家對(duì)農(nóng)業(yè)的傾斜政策，節(jié)能技術(shù)改造見 效快、可很快提高企業(yè)生產(chǎn)規(guī)模，改擴(kuò)建改造會(huì)給

14、企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效 益。 1.1.2 發(fā)展趨勢原料路線的變化方向。從世界燃料儲(chǔ)量來看，煤的儲(chǔ)量約為石油、天然氣總和 的 10 倍，自從 70 年代中東石油漲價(jià)后，從煤制氨路線重新受到重視，但因以天然 氣為原料的合成氨裝置投資低、能耗低、成本低的緣故，預(yù)計(jì)到 20 世紀(jì)末，世界 大多數(shù)合成氨廠仍將以氣體燃料為主要原料。節(jié)能和降耗。合成氨成本中能源費(fèi)用占較大比重，合成氨生產(chǎn)的技術(shù)改進(jìn)重點(diǎn) 放在采用低能耗工藝、充分回收及合理利用能量上，主要方向是研制性能更好的催 化劑、降低氨合成壓力、開發(fā)新的原料氣凈化方法、降低燃料消耗、回收和合理利 用低位熱能等。現(xiàn)在已提出以天然氣為原料的節(jié)能型合成氨新

15、流程多種，每噸液氨 的設(shè)計(jì)能耗可降低到約 29.3GJ。與其他產(chǎn)品聯(lián)合生產(chǎn)。合成氨生產(chǎn)中副產(chǎn)大量的二氧化碳，不僅可用于冷凍、 飲料、滅火，也是生產(chǎn)尿素、純堿、碳酸氫銨的原料。如果在合成氨原料氣脫除二 氧化碳過程中能聯(lián)合生產(chǎn)這些產(chǎn)品，則可以簡化流程、減少能耗、降低成本。中國 開發(fā)的用氨水脫除二氧化碳直接制碳酸氫銨新工藝，以及中國、意大利等國開發(fā)的 變換氣氣提法聯(lián)合生產(chǎn)尿素工藝，都有明顯的優(yōu)點(diǎn)。1.1.3 合成氨生產(chǎn)工藝簡述合成氨是一個(gè)傳統(tǒng)的化學(xué)工業(yè)，誕生于二十世紀(jì)初。就世界范圍來說，氨是最 基本的化工產(chǎn)品之一，其主要用于制造硝酸和化學(xué)肥料等。合成氨的生產(chǎn)過程一般 包括三個(gè)主要步驟 :1 造氣，即

16、制造含有氫和氮的合成氨原料氣，也稱合成氣 ; ?2 凈化，對(duì)合成氣進(jìn)行凈化處理，以除去其中氫和氮之外的雜質(zhì)3 壓縮和合成，將凈化后的氫、氮混合氣體壓縮到高壓，并在催化劑和高溫條 件下反?應(yīng)合成為氨。其生產(chǎn)工藝流程包括 : 脫硫、轉(zhuǎn)化、變換、脫碳、甲烷化、氨的 合成、吸收21 制冷及輸人氨庫和氨吸收八個(gè)工序。在合成氨生產(chǎn)過程中，脫除co是一個(gè)比較重要的工序之一，其能耗約占氨廠總能耗 2的10%左右。因此，脫除co工藝的能耗高低，對(duì)氨廠總能耗的影響很大，國 外一些較 2為先進(jìn)的合成氨工藝流程，均選用了低能耗脫碳工藝。我國合成氨工藝能耗較 高，脫碳工藝技術(shù)也顯得比較落后，因此，結(jié)合具體情況，推廣應(yīng)用

17、低能耗的脫除 CO工藝，非常有2必要。1.1.4 脫碳單元在合成氨工業(yè)中的作用在最終產(chǎn)品為尿素的合成氨中，脫碳單元處于承前啟后的關(guān)鍵位置，其作用既 是凈化合成氣，又是回收高純度的尿素原料 CO以滬天化1OOOt/d合成氨裝置脫 碳單元為例， 2其需要將低變出口的CO含量經(jīng)吸收后降到0.1%以下，以避免甲烷化系統(tǒng)超溫 并產(chǎn)生增加 2能耗的的合成惰氣，同時(shí)將吸收的 CO再生為99%屯度的產(chǎn)品CO在此過程中 吸收塔壓 22降還應(yīng)維持在合理范圍內(nèi)以降低合成氣壓縮機(jī)的功耗。系統(tǒng)的擴(kuò)能改造工程 中，脫碳單元將為系統(tǒng)瓶頸，脫碳運(yùn)行的好壞，直接關(guān)系到整個(gè)裝置的安全穩(wěn)定與 否。脫碳系統(tǒng)的能力將影響合成氨裝置的能

18、力，必須同步進(jìn)行擴(kuò)能改造。但是不論用什么原料及方法造氣，經(jīng)變換后的合成氣中都含有大量的co原料中烴2的分子量越大，合成氣中CO就越多。用天然氣（甲烷）為原料的烴類蒸汽轉(zhuǎn) 化法所得的 2CO量較少，合成氣中CO濃度在15-20%,每噸氨副產(chǎn)CO約1.0-1.6噸。這些 CO如果2222不在合成工序之前除凈，不僅耗費(fèi)氣體壓縮功，空占設(shè)備體積，而且 對(duì)后續(xù)工序有害。此外，CO還是重要的化工原料，如合成尿素就需以 CO為主要原 料。因此合成氨生產(chǎn)中把 22脫除工藝氣中CO的過程稱為一脫碳II，在合成氨尿素聯(lián)產(chǎn)的化肥裝置中，它 兼有凈化氣體 2和回收純凈CO的兩個(gè)目的。21.1.5 脫碳方法概述由變換工

19、序來的低變氣進(jìn)脫碳系統(tǒng)的吸收塔，經(jīng)物理吸收或者化學(xué)吸收法吸收 二氧化碳。出塔氣中二氧化碳含量要求小于 0.1%。為了防止氣體夾帶出脫碳液， 脫碳后的液體進(jìn)人洗滌塔，用軟水洗去液沫后再進(jìn)入甲烷化換熱器。脫碳塔出來的 富液經(jīng)換熱器后，減壓送至二氧化碳再生塔，用蒸汽加熱再沸器，再脫去二氧化 碳。由再生塔頂出來的CO經(jīng)2空冷器和水冷器，氣體溫度降至 40?,再經(jīng)二氧化 碳分離器除去冷凝水，送到尿素車間作原料。再生后的脫碳液（貧液） ，先進(jìn)溶液空冷器，冷卻至 65?左右，由溶液循環(huán)泵加壓，再經(jīng)溶液水冷器冷卻至40?后，送入二氧化碳吸收塔循環(huán)使用。31.2 凈化工序中脫碳方法在合成氨的整個(gè)系統(tǒng)中，脫碳單元

20、將為系統(tǒng)關(guān)鍵主項(xiàng)，脫碳工序運(yùn)行的好壞， 直接關(guān)系到整個(gè)裝置的安全穩(wěn)定與否。脫碳系統(tǒng)的能力將影響合成氨裝置和尿素裝置的能力。 CO2是一種酸性氣體，對(duì)合成氨合成氣中 co的脫除，一般采用溶劑吸收的方法。2根據(jù)co與溶劑結(jié)合的方式，脫除co的方法有化學(xué)吸收法、物理吸收法和物理化學(xué) 22吸收法三大類。1.2.1 化學(xué)吸收法化學(xué)吸收法即利用co是酸性氣體的特點(diǎn)，采用含有化學(xué)活性物質(zhì)的溶液對(duì)合 成氣進(jìn) 2行洗滌，co與之反應(yīng)生成介穩(wěn)化合物或者加合物，然后在減壓條件下通過加熱使生成物 2分解并釋放co解吸后的溶液循環(huán)使用?；瘜W(xué)吸收法脫碳工藝中，有兩類溶劑占主導(dǎo)地 2位，即烷鏈醇胺和碳酸鉀。化學(xué)吸收法常用于

21、co分壓較低的原料氣處理。2烷鏈醇胺類的脫碳工藝有 :1 乙醇胺(monoethanolamine，HNCHCHpHIEA法;222?2 甲基二乙醇胺(methyl diethanolamine，CHN(CHCHQH)MDEA法; 3222?3 活化 MDEAfc(即 aMDEA：藝)。？碳酸鉀溶液作吸收劑的脫碳工藝，即熱鉀堿脫碳工藝有 :2 1無毒G-V法;2苯菲爾法;3催化熱鉀堿(Cata carb)法;4Flexsorb法。 ?1.2.1.1MEA 法MEA法是一種比較老的脫碳方法。吸收過程中，MEA與CO發(fā)生反應(yīng)生成碳酸化合2物，經(jīng)過加熱即可將CO分解出來。該法的最大優(yōu)點(diǎn)是可以在一個(gè)十

22、分簡單的 裝置中，把 2合成氣中的CO脫除到可以接受的程度。2但它本身存在兩個(gè)缺點(diǎn):1CO能與吸收反應(yīng)生成的碳酸化合物發(fā)生進(jìn)一步反應(yīng)生 成 2?酸式碳酸鹽，該鹽較穩(wěn)定，不易再生;2CO能與MEA發(fā)生副反應(yīng)，生成腐蝕性較 強(qiáng)的 2?氨基甲酸醋，容易形成污垢。1.2.1.2 甲基二乙醇胺 MDEAMDE法脫碳過程中，CC與甲基二乙醇胺（MDEA 種叔胺）生成的碳酸鹽穩(wěn)定 性2較差，分解溫度低，且無腐蝕性。相對(duì)其它工藝， MDEAfe有以下優(yōu)點(diǎn):1能耗 和生產(chǎn)費(fèi)？用低；2脫碳效率高，凈化氣中CO含量可小于100ppm;3使用范圍廣，可 用于大、中、 2?4小各型合成氨廠 ;4 溶劑穩(wěn)定性好 ;5 溶

23、劑無毒、腐蝕性極小 ;6 能同時(shí)脫硫。由 于 MDEA?具有以上優(yōu)點(diǎn)，所以不需要毒性防腐劑，設(shè)備管道允許采用廉價(jià)碳鋼材料，不 需要鈍化過3 程，耗熱低，設(shè)備管道不需要伴熱盤管，能達(dá)到很好的節(jié)能效果。在MDEA溶液中添加少量活化劑即為aMDEA法，活化劑為瞇哇、甲基咪哇等， 濃度約為2-5%。活性MDE;工藝開發(fā)于20世紀(jì)60年代末，第一套活化 MDEA脫碳 工藝裝置是1971年在德國BAFS公司氨三廠投入使用在此后的幾年里，另有 8套裝 置采用了活化MDEA這些裝置的成功使用，使得 aMDE工藝自1982年后備受歡 迎。我國在大型裝置4 中使用MDEA兌碳工藝，烏魯木齊石化公司化肥廠屬于首例。

24、BAFS公司推出的aMDEA兌碳工藝，主要用于對(duì)原來 MEAT藝的改造，近幾年我國一些研究單位正 在對(duì)這方面進(jìn)行積極的研究。1.2.1.3 低熱耗苯菲爾法相對(duì)上述脫除CO的吸收劑溶液，碳酸鉀溶液更價(jià)廉易得，并具有低腐蝕，操作穩(wěn)定， 2吸收CO2能力較強(qiáng)等特性。但碳酸鉀溶液本身吸收 CO的速度緩慢，需要添加 一些活化 2劑。其中如無毒G-V法工藝就是由意大利Giammaro-Vetrocoke公司所開發(fā)，最初使用的活化劑和緩蝕劑為 AsQ但對(duì)人體有毒。后來有人用氨基乙酸取代AsQ消除了毒性，2323成為無毒G-V法。我國棲霞山化肥廠就采用了這種工藝。 由美國聯(lián)碳公司開發(fā)的低熱耗苯菲爾法，用二乙醇

25、胺 (DEA)作活化劑，VC作為腐蝕 防護(hù)劑。我國于 20世紀(jì)90年代相繼 25以布朗工藝建了 4 套裝置，即錦西天然氣化工廠、建峰化肥廠、四川天華公司 化肥廠和烏魯木齊石化總廠第二化肥廠，規(guī)模都是日產(chǎn)氨 1000噸。低熱耗苯菲爾 工藝是由美國聯(lián)碳公司在傳統(tǒng)苯菲爾工藝基礎(chǔ)上開發(fā)的，采用了節(jié)能新技術(shù)。國內(nèi) 在20世紀(jì) 70年代引進(jìn)的 13套大型化肥裝置中，有 10套采用苯菲爾兌碳工藝。從 1985年起，己有 7 套進(jìn)行了用低熱耗苯菲爾工藝改造。國內(nèi)新建的以天然氣為原 料的大型合成氨裝置，兌碳系統(tǒng)也多采用低熱耗苯菲爾工藝，如錦天化廠、建峰 廠、天華公司等。中海石油化學(xué)有限公司合成氨裝5 置兌碳系統(tǒng)

26、采用改良型苯菲爾流程。苯菲爾法可在高溫下運(yùn)行，再生熱低，添加的VO25可防腐蝕，但該工藝需對(duì)設(shè)備進(jìn)行釩化處理，要求工人的操作水平較高，并且浪費(fèi)溶劑，能耗大，特別蒸汽用得多，有效氣體損失也大，運(yùn)行成本 高等缺點(diǎn)。1.2.2 物理吸收法物理洗滌是CO被溶劑吸收時(shí)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，溶劑減壓后釋放 CO (不必加 熱)，解 22 吸后的溶液循環(huán)使用。相對(duì)化學(xué)吸收法，物理洗滌法的最大優(yōu)點(diǎn)是能耗 低，CO不與溶劑2形成化合物，減壓后絕大部分 CO被閃蒸出來，然后采用氣提 或負(fù)壓實(shí)現(xiàn)溶劑的完全再生。 25這就使得工藝投資省、能耗低、工藝流程簡單。物理吸收法主要有 Selxeol 法、 Elour 法、 變壓吸

27、附法及低溫甲醇法等。物理吸收法常用于高CO分壓的原料氣處理。21.2.2.1NHD 法NHC法被認(rèn)為是目前能耗最低的脫碳工藝之一，該法使用的溶劑為聚乙二醇二 甲醚的混合物，其分子式為 CH-O-(CH-CH-O)-CH式中n=2-8。NHE是兗礦魯南化 肥廠 322n2與南京化學(xué)工業(yè)集團(tuán)公司研究院、杭州化工研究所共同開發(fā)成功的一種物理吸 收硫化氫和7 二氧化碳等酸性氣體的高效溶劑。NHD氣體凈化技術(shù)改造系脫除酸性氣體的 物理吸收新工藝，適合于合成氣、天然氣、城市煤氣等的脫硫脫碳。NHD具有對(duì)設(shè)備無腐蝕，對(duì)CO 2HS等酸性氣體的吸收能力強(qiáng)、蒸汽壓低，揮發(fā)性小、熱穩(wěn)定性 和化學(xué)穩(wěn)定性好、不會(huì)起

28、2泡，無腐蝕性等優(yōu)點(diǎn)，并且該法在 NHD勺再生過程中幾乎不需要能量，通常利 用空分裝置富余的低壓氮?dú)庠跉馓崴M(jìn)行脫碳富液的氣提再生，其優(yōu)點(diǎn)是減少利用空氣氣提帶來系統(tǒng)內(nèi)NHD容液含水量的富集，省去了空氣水冷、氣水分離及NHD兌水設(shè)備，節(jié)約了投資，8 簡化了流程。1.2.2.2 碳酸丙烯酯法 (PC) 法碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯為吸收劑的兌碳方法。其原理是利用在同樣壓力、 溫度下，二氧化碳、硫化氫等酸性氣體在碳酸丙烯酯中的溶解度比氫、氮?dú)庠谔妓?丙烯酯中的溶解度大得多來兌除二氧化碳和硫化氫而且二氧化碳在碳酸丙烯酯中溶 解度是隨壓力升高和溫度的降低而增加的，CO等酸性氣體在碳丙溶劑中溶解量一般可用亨

29、利定律來表達(dá)，因 2而在較高的壓力下，碳酸丙烯酯吸收了變換氣中的二氧化碳等酸性氣體，在較 低的壓力下二氧化碳能從碳酸丙烯酯溶液中解吸出來，使碳酸丙烯酯溶液再生，重 新恢復(fù)吸收二氧化碳等酸性氣體的能力。碳酸丙烯酯法具有溶解熱低、粘度小、蒸 汽壓低、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕、流程操作簡單等優(yōu)點(diǎn)。該法CO的回收率較高，能耗較低，但投資費(fèi)用較高。適用于吸收壓力較高、CO凈22化度不很高的流程，國內(nèi)主要是小型廠使用。用碳丙液作為溶劑來脫除合 成氨變換氣中CO2工藝是一項(xiàng)比較適合我國國情的先進(jìn)技術(shù)，與水洗工藝比較，除 具有物理吸收過程顯著的節(jié)能效果外，在現(xiàn)有的脫碳方法中，由于它能同時(shí)脫除二 氧化碳、硫化

30、氫及有機(jī)硫化物，加上再生無需熱能，能耗較低等優(yōu)勢，在國外合成 氨和制氫工業(yè)上已得到廣泛應(yīng)用。 1.2.2.3 變壓吸附法變壓吸附氣體分離凈化技術(shù)，簡稱 PSA(Pressure Swing Adsorption) 。變壓吸 附法是近幾年才用于合成氣凈化的，它屬于干法，采用固體吸附劑在改變壓力的情 況下，進(jìn)行 ( 加6壓)吸附CO或(減壓)解吸。變壓吸附法分離氣體混合物的基本原理是利用某一 種吸附 2劑能使混合氣體中各組份的吸附容量隨著壓力變化而產(chǎn)生差異的特性，選擇吸 附和解吸再生兩個(gè)過程，組成交替切換的循環(huán)工藝，吸附和再生在相同溫度下進(jìn) 行?？捎么朔ǜ脑煨? 型氨廠，將低能耗，在大型氨廠使用顯

31、得困難。為了達(dá)到連續(xù)分離的目的，變壓吸附脫碳至少需要兩個(gè)以上的吸附塔交替操 作，其中必須有一個(gè)吸附塔處于選擇吸附階段，而其它塔則處于解吸再生階段的不 同步驟。在每次循環(huán) 中，每個(gè)吸附塔依次經(jīng)歷吸附、多次壓力均衡降、逆向放 壓、抽空、多次壓力均衡升、最終升壓等工藝步驟。目前，此種類型的裝置在全國合成氨廠已廣泛采用。如四川什邡某氮肥廠為天 然氣富氧造氣，變換氣脫碳采用我公司近年來開發(fā)的節(jié)能型變壓吸附脫碳新工藝， 多塔進(jìn)料，多次均壓，并實(shí)現(xiàn)了吸附塔和真空泵的新組合，同時(shí)對(duì)吸附劑、程控閥 門、控制系統(tǒng)、動(dòng)力設(shè)備的配置都做了較大的改進(jìn)，從而使H N有效氣體回收率大大提高，能耗進(jìn)一步降 2210 低，裝置

32、投資也有所減少。1.2.2.4 低溫甲醇洗法低溫甲醇洗工藝 (Rectisol Process) 系由德國林德公司 (Linde) 和魯奇公司 (Lurgi) 開發(fā)，是利用甲醇溶劑對(duì)各種氣體溶解度的顯著差別，可同時(shí)或分段脫除 HS CO和各22種有機(jī)硫等雜質(zhì)，具有氣體凈化度高、選擇性好、溶液吸收能力 強(qiáng)，操作費(fèi)用低等特點(diǎn)，是一種技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理的氣體凈化工藝。自 1954 年 Lurgi 公司在南非 Sasol 建成世界上第一套工業(yè)規(guī)模的示范性裝置以來，目前有 100 余套裝置投入運(yùn)行，尤其是大型渣油氣化和煤氣化裝置的氣體凈化均采用低溫 甲醇洗工藝。低溫甲醇（Rectisol）法具有一次性脫

33、除CO溶液便宜易得，能耗低，適用范圍 廣泛等 2特點(diǎn)。但該法投資很大，我國鎮(zhèn)海煉化廠大化肥等四家以重油和煤為原料的合成氨裝置使用了低溫甲醇法脫除 CO。 21.2.3 物理化學(xué)吸收法物理化學(xué)吸收法脫除CO工藝主要有環(huán)丁砜（Sulfinol） 法和常溫甲醇（Amisol） 法，物理 2化學(xué)吸收法常用于中等CO分壓的原料氣處理。環(huán)丁砜法中所使用的溶劑由是 環(huán)丁礬、二 2異丙醇胺與水組成，能同時(shí)吸收 CO和硫的化合物，且吸收速度快，凈化度 高，但再生耗 2熱多，目前只有一些中小型廠使用。常溫甲醇法是在甲醇中加入了二乙醇胺，當(dāng)CO分壓2升高時(shí)，以其在甲醇中溶解的物理吸收為主；當(dāng)CO分壓較低時(shí)，以其 與

34、二乙醇胺發(fā)生化 2學(xué)反應(yīng)的化學(xué)吸收為主，該法應(yīng)用范圍廣，凈化率高，但對(duì)HS和CO的選擇性較差，己 227很少使用。1.2.4 固體吸附固體吸附是CO在加壓時(shí)被吸附在多孔狀固體上，減壓時(shí)吸附的CO被解吸，亦稱變 22壓吸附。8第2章 脫碳方法介紹與選擇2.1 脫碳方法的比較物理吸收法 : 早期的合成氨廠中的脫碳多采用加壓水洗法。加壓水洗脫碳常在填料塔或篩板塔中進(jìn)行，此法設(shè)備簡單，但co的凈化度差，且水洗的噴淋密度大，動(dòng) 力消耗高，因此 211 近年來合成氨廠的新建脫碳工藝已為其他方法所取代。以N-甲基吡咯烷酮為吸收劑的方法稱為吡咯烷酮法。吡咯烷酮具有對(duì)CO容解度高、 2 粘度較小、沸點(diǎn)較高、蒸汽

35、壓較低等優(yōu)點(diǎn)。該法特別適應(yīng)氣體壓力大于 7MPa勺場合，但由于N-甲基吡咯烷酮較貴,因此應(yīng)用受到限制。以聚乙二醇二甲醚為吸收劑的脫碳過程稱為 Selexol 法。聚乙二醇二甲醚是一 種淡黃色透明的有機(jī)液體 , 無毒、無特殊氣味、冰點(diǎn)低、沸點(diǎn)高、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、 腐蝕性低,是一理想的物理溶劑。但由于聚乙二醇二甲醚價(jià)格昂貴 ,投資及操作費(fèi)用 均較高, 因此該法在國內(nèi)實(shí)際應(yīng)用較少。吸收劑是甲醇,在12Mpa,溫度為低溫甲醇法是由德國林德和魯奇公司聯(lián)合開發(fā)的，-750?范圍內(nèi)可同時(shí)脫除CO和 HS CO可脫至12E-5,HS可脫至0.1E-6。該法 的特 2222點(diǎn)是不會(huì)加濕原料氣 , 并且再生能耗低。

36、此法在國內(nèi)外均有較廣泛的應(yīng)用。碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯為吸收劑的脫碳方法。碳酸丙烯酯對(duì)CO HS的溶解度 22較大,具有溶解熱低、粘度小、蒸汽壓低、無毒、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕等 優(yōu)點(diǎn)。該法CO2的回收率較高，能耗較低，但投資費(fèi)用較高。此法在國內(nèi)也有一定的 應(yīng)用?？偟膩碚f，物理吸收法存在許多不足，如水洗法操作費(fèi)用高，工藝較老。物理 吸收法吸收選擇性稍差一點(diǎn)，一般適合高含量的二氧化碳。但也不一定，低溫甲醇 吸收法卻可以脫除多種組分，而且凈化度很高?；瘜W(xué)吸收法：苯菲爾法的吸收劑是在KCO水溶液中加入二乙醇胺（DEA）作為活化23劑,VO為緩蝕劑。碳酸鉀水溶液具有強(qiáng)堿性,其與CO反應(yīng)生成KHCC生成的

37、碳 酸氫鉀2523在減壓和受熱時(shí),又可放出CO重新生成碳酸鉀，因而可循環(huán)使用。為 了提高化學(xué)反應(yīng)速度,2吸收在較高的溫度 （90110?）下進(jìn)行,因此吸收與再生的溫度基本相近 ,使流程 簡化,同時(shí)提高了碳酸鉀的濃度 ,增加了吸收能力 ,降低了再生能耗。苯菲爾法可在 高溫下運(yùn)行，再生熱低,添加VO可防腐蝕，但該工藝需對(duì)設(shè)備進(jìn)行釩化處理，要求工 人的操作水平較高。 25活性MEDAfe乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）吸收CO后生成穩(wěn)定的胺基甲酸 鹽，2反應(yīng)熱大，加熱再生較困難,蒸汽消耗較高；N-甲基二乙醇胺（MDEA與 CO反應(yīng)生 成不穩(wěn)定 29的碳酸氫鹽,反應(yīng)熱小，加熱后較易再生,蒸汽消耗較

38、低。MDEAK溶液與CO反應(yīng) 受液膜控2制,反應(yīng)速度較慢。為加快反應(yīng)速度,德國BASF公司開發(fā)了改良MDAE兌 碳工藝過程，其吸收液是由MDEAK溶液和少量活化劑組成，一般使用的活化劑有：哌 嗪、甲基乙醇胺、咪唑或甲基取代咪唑。CO先與活化劑快速反應(yīng),其生成物再與MDE反應(yīng),提高了 MDEA5液2吸收CO的速度。2因此，化學(xué)吸收法相對(duì)來說較好，如催化熱鉀堿液法能夠滿足兌碳凈化的要 求，裝置和操作不太復(fù)雜，安裝成本也比較適合各種規(guī)模的生產(chǎn)，以在工業(yè)中應(yīng)用 較為廣泛。其工藝的先進(jìn)度主要取決于活化劑的選擇。目前此法的工藝日益完善、 成熟，設(shè)備也較為先進(jìn)。總的來說，化學(xué)吸收法明顯的特點(diǎn)是選擇性好、收率

39、高。物理-化學(xué)吸收法其既有物理法的優(yōu)點(diǎn)又有化學(xué)法的優(yōu)點(diǎn)，如德國的BASF公司開發(fā)的活化MDEA法采用的N-甲基二乙醇胺脫碳，其既有物理法的優(yōu)點(diǎn)又有化學(xué)法 的優(yōu)點(diǎn)，而加入活化劑，可以調(diào)節(jié)吸收性能。所以說此方法具有很大的發(fā)展?jié)摿?。另外，MDEAL藝同時(shí)具有物理吸收和化學(xué)吸收的特點(diǎn)，酸氣負(fù)荷高，溶解度大， 閃蒸放出的CO量多,CO回收率高,溶液循環(huán)量相對(duì)較小，能耗較低。MDEA穩(wěn)定性 好, 不易降解 ,22溶劑揮發(fā)性小 ,溶液對(duì)碳鋼設(shè)備腐蝕性弱。該工藝成熟 ,操作簡便,對(duì)工人的素 質(zhì)要求相對(duì)較低 , 近年來在國內(nèi)得到廣泛的應(yīng)用 , 是優(yōu)先選取的化學(xué)吸收工藝2.2 脫碳方法的確定 熱鉀堿吸收法是合成氨

40、工業(yè)上一種典型的化學(xué)吸收脫碳方法，目前國內(nèi)外都廣 泛的采用此工藝裝置，比較起其他的吸收方法，該工藝能夠滿足脫碳凈化的要求， 裝置和操作不太復(fù)雜，安裝成本也比較適合各種規(guī)模的生產(chǎn)。由于添加的活化劑不同，熱鉀堿吸收法有可以分為多種方法，目前合成氨廠主 要采用 :一是苯菲爾法 （ 又稱二乙醇胺改良熱鉀堿法 ）: 以二乙醇胺為活性劑，五氧化二 釩為緩蝕劑。二是氨基乙酸催化熱鉀堿法 : 以氨基乙酸為活性劑，五氧化二釩為緩蝕劑其中DEA改良熱鉀堿法（又稱二乙醇胺法）是世界上廣泛應(yīng)用的胺類處理酸性物 質(zhì)或氣體的方法。由于DEA不易被CO或 CS降解，其氣相損失少，反應(yīng)速度快，循 環(huán)率 22高。由于本方法達(dá)到

41、了一定的經(jīng)濟(jì)性和脫碳要求，所以本設(shè)計(jì)采用此方法。下 面詳細(xì)介紹此方法。1概述: 該方法是利用碳酸鉀溶液吸收在高溫下吸收二氧化碳，反應(yīng)式為CO，KCO223?,H0=2KHCC從經(jīng)濟(jì)效益出發(fā)，本設(shè)計(jì)采用110?的高溫。因?yàn)樵诟邷貤l件下KCO232310溶解度增大，可以加大單位時(shí)間內(nèi)的 CO吸收量，CO吸收速度較快；此外這個(gè)溫 度與CO222再生溫度相近，正好可以節(jié)約能量，降低生產(chǎn)成本。此外還給溶液中加 入活性劑DEA和緩蝕劑，因?yàn)楦邷叵碌腃O溶解度降低，反應(yīng)速度減慢。而減慢反 應(yīng)速度，KCO寸設(shè)備223和管道的腐蝕作用會(huì)加快。因此加入活性劑加快反應(yīng)速 度，增大CO溶解量，加入緩蝕劑2則可以減緩其

42、寸設(shè)備和管道的腐蝕。添加活化劑DEA不僅可以提高反應(yīng)速度(如前述)，而且還會(huì)改變的CO平衡分 壓， 2 如表 3.1 。表 3.1 DEA 含量寸溶液吸收能力的影響0 1 2 3 DEA 含量(%)0.413 1.00 0.629 1.00 相寸吸收系數(shù)1.94 1.61 1.00 1.00相對(duì) CO分壓(MPa) 2DEA含量不同，其溶液的吸收能力不同，如不同含量的DEAS的溶液吸收能力如下:普通的DEA法:使用20%,25%勺DEA溶液,其對(duì)酸性氣體的吸收能力為1219立 方米CO立方米溶液。2高吸收能力的DEAS使用25%,27,的DEA溶液，其對(duì)酸性氣體的吸收能力為 3032立方米CO

43、立方米溶液。2SNPA法，使用25, 30,的DEA溶液，其對(duì)酸性氣體的吸收能力 3238.4立方 米CO立方米溶液。22純碳酸鉀反應(yīng)機(jī)理及催化熱鉀堿法反應(yīng)機(jī)理？純碳酸鉀反應(yīng)機(jī)理反應(yīng)式 :CO，KCO，HO,2KHCO (2-1) 22323 這一反應(yīng)可以分為下列幾步完成 : ， , (2-2) HO,H ，OH2 ,2 ，KCO,2K，CO (2-3) 233,CO，OH,HCO (2-4) 23,2, ， (2-5) H ，CO,HCO33, ， K， HCO,KHCO (2-6) 33碳酸鉀水溶液吸收CO是一個(gè)復(fù)雜的過程，可以大致分為以下四個(gè)步驟。211氣相中CO擴(kuò)散到溶液界面。2CO溶

44、解于界面的溶液層中。2溶液中的CO在界面液層中與碳酸鉀溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2反應(yīng)產(chǎn)物向液相主體擴(kuò)散，而反應(yīng)從液相主體向液面擴(kuò)散。上述各步中除第三步式 (2-4) 是化學(xué)過程外，其余均為物質(zhì)傳質(zhì)過程。整個(gè)過 程中化學(xué)反應(yīng)速度最慢，是整個(gè)吸收過程的控制步驟。含有二乙醇胺(DEA)的純碳酸鉀水溶液與CO的反應(yīng)2二乙醇胺(DEA)的分子式：(CHCHOH)N，簡寫為RNH 2222結(jié)構(gòu)式為：HOHCHCHNCHCHOH 2 22 2當(dāng)碳酸鉀溶液中含有少量 DEA時(shí)，與CO反應(yīng)里程如下：2,2 ， KCO,2K， CO (2-7) 233(2-8) RNH ， CO,KOH， RNCOOH222, ， (

45、2-9) RNCOOH,RNCO，OH22, , (2-10) RNCOO，HO,RNH，HCO2223,2 , ， (2-11) H ，CO,HCO33, ， (2-12) K ， HCO,KHCO 33經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，該過程中反應(yīng)最慢的是式 (2-8) 這一步，因此這一步就是該過程 的控制步驟。3KCO溶液的再生：KC0溶液吸收CO后轉(zhuǎn)變?yōu)镵HCO溶液pH值降低，活性下232323?降不能再吸收CO于是要將溶液再生以恢復(fù)其活性再生就是驅(qū)逐出CO使溶液恢復(fù)吸收 22 能力，以循環(huán)使用。再生的反應(yīng)式為 ：2KHCO,COKCO，HO (2-13) 32232( 該反應(yīng)適于高溫低壓下進(jìn)行 )從上反應(yīng)

46、式可以看出 ： 壓力越低，溫度越高，越有利于碳酸氫鉀的分解，故再 生反應(yīng)應(yīng)在高溫低壓的條件下進(jìn)行。CO4熱鉀堿發(fā)脫除技術(shù)的進(jìn)展？2南化集團(tuán)研究院 1970 年起進(jìn)行熱鉀堿脫碳工藝的研究，從消化吸收國外技術(shù) 開始到 1980 年后開展自主研發(fā)，共取得十余項(xiàng)研究成果，下面將介紹近年來的進(jìn) 展情況。12新型催化劑的研究南化集團(tuán)研究院從 1982年起進(jìn)行了空間位阻胺活化劑的研 究開發(fā)，并篩選出一種穩(wěn)定的位阻胺 AMP舌化劑，經(jīng)多家工廠應(yīng)用取得較好的節(jié)能 效果。 2001,2002 年，該院再次開展研究工作，研制出新型活化劑。由于新型活化 劑在熱鉀堿溶液脫碳過程H,Cat 中同時(shí)對(duì)吸收速率和再生速率起著

47、促進(jìn)作用，屬于均相催化，故簡稱 11。2002年，南化集團(tuán)研究院與中國石化齊魯分公司第二化肥廠合作，完成了大型氨廠熱鉀堿脫碳裝置節(jié)能技術(shù)的側(cè)線試驗(yàn)研究II。H,Cat 結(jié)果表明 : 在齊魯二化脫碳溶液中添加新型催化劑，比原有的 Benfiled 溶液吸ACT,1收能力提高16.9%,再生熱耗降低22.8%,達(dá)到了美國公司和Exxon公司UOPFlexsord HP 的技術(shù)水平。我國 20世紀(jì) 90年代引進(jìn)了 3套節(jié)能型布朗流程合 成氨裝置，為了節(jié)能，天然氣轉(zhuǎn)化水 / 碳比設(shè)計(jì)值為 2.5 ，由于在變換催化劑表面 上水蒸氣少，發(fā)生了少量,6 費(fèi)托反應(yīng)產(chǎn)生甲醇、甲醛、甲酸各約 1000， 10。其

48、中，甲醛迅速與 脫碳溶 液的 Benfield 活化劑二乙醇胺反應(yīng)生成烷基氨甲醇，烷基氨甲醇在加熱或堿 性， HOCHCHNCHOH2222條件下與二乙醇胺縮合生成取代亞甲基胺。這些副產(chǎn)物不僅消耗了活化劑，還 使溶液變質(zhì)，黏度增大、易發(fā)泡，而且腐蝕嚴(yán)重，影響脫碳能力。費(fèi)托合成循環(huán)混 合氣體當(dāng)中含有大量有機(jī)物，氣體成分復(fù)雜，在活化熱碳酸鉀脫碳溶液中必須選用 相適宜的活化劑。 2006 年 1,5 月，南化集團(tuán)研究院針對(duì)以煤和天然氣為原料，采 用不同催化劑、不同合成反應(yīng)器費(fèi)托合成尾氣的具體條件，進(jìn)行脫除費(fèi)托合成循環(huán) 氣中CO的實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)，開發(fā)出多種復(fù)合活 2化劑，已申請發(fā)明專利 （專利申請?zhí)?20

49、061 0166303.6） 。5 常用的三種脫碳工藝的比較 ?NHD MDE以及熱鉀堿法脫碳是常用的三種脫碳工藝，下面就三種脫碳工藝作一下對(duì)比。表 1-1 三種工藝能耗比較項(xiàng)目NHD法熱鉀堿法MDEA法0.3 1.3 1.016 低壓蒸汽 /t315 80 70 m 冷卻水/,61.302 1.1 1.016 10/kJ 電耗X2.725 5.233 4.186 綜合能耗?注: 以噸氨計(jì)13表 1-2 三種工藝操作費(fèi)用比較表NHD法熱鉀堿法MDEA法項(xiàng)目消耗費(fèi)用/元消耗費(fèi)用/元消耗費(fèi)用/元0.3 21 1.3 91 0.80 56 蒸汽 /t90 27 60 18 86 25.8 電耗/ k

50、Wh315 2.3 80 12 70 10.5 m 冷卻水/-0.2 2 / kgMDEA-0.2 1- - KCO230.3 7.5 / kgNHD310 0.7 4.3 0.3 8 0.56 mN 、損失/ H32- 58.5- 122.3- 94.86 操作費(fèi)用? 注: 以噸氨計(jì)表 1-3 三種工藝綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)比較表項(xiàng)目法熱鉀堿法法 NHDMEDA2.1 2.1 2.1 吸收壓力 / MPa25,28 18,28 18,28 表換氣中 CO/% 2?0.1 ?0.1 ?0.1 凈化氣中 CO/% 2?98.5 ?98.5 ?98.5 CO 再生氣中 /% 2?67 ?95 ?99 C

51、O 回收率/% 2,62.725 5.233 4.186 10噸氨能耗X58.5 122.3 94.86 噸氨操作成本 /元? 注: 以噸氨計(jì)通過表 1-1、表 1-2、表 1-3 分別為三種工藝的能耗、操作費(fèi)用和綜合技術(shù)經(jīng) 濟(jì)指標(biāo)的對(duì)比。通過比較可知 :1三種脫碳工藝以NHD兌碳工藝操作費(fèi)用最低，熱鉀堿法最高，但是該比較只 是對(duì)以?煤為原料的合成氨廠而言的。對(duì)于以焦?fàn)t煤氣、天然氣等為原料的合成氨廠， 由于有前序轉(zhuǎn)化工段和變換工段已使變換氣溫度較高、蒸汽分壓較大，可以代替蒸 汽作為熱源，此時(shí)選用MED融碳或熱鉀堿法脫碳工藝就有著獨(dú)特的優(yōu)勢。2MEDA&碳工藝操作費(fèi)用較熱鉀堿法脫碳工藝低但是MD

52、E法的溶劑費(fèi)用較高，因?此兩者的選用應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行取舍。143對(duì)于以煤頭為原料生產(chǎn)合成氨的裝置，在蒸汽供應(yīng)量不足時(shí)，選用NHD兌碳工藝，?但如果企業(yè)計(jì)劃通過外購購買部分液氨以擴(kuò)大尿素產(chǎn)量時(shí)，應(yīng)選用MED融碳工藝。 2.3 脫碳工藝流程的分類及比較熱鉀堿法脫除CO的工藝流程一般有：一段吸收一段再生、二段吸收一段再生、兩段 2吸收兩段再生、多段吸收多段再生四種。各種工藝流程比較 :1一段吸收一段再生流程 : 該流程的特點(diǎn)是流程簡單，所需設(shè)備少，成本低廉， 但是?使用該流程凈化度差，凈化氣中在 1.5, 左右，可以用于凈化度要求不高的情 況。流程圖如圖 3.1吸再收生塔塔圖 3.1 一段吸收一段

53、再生流程2二段吸收一段再生流程 : 該過程由于有少部分溶液經(jīng)冷卻后進(jìn)入吸收塔頂部， 凈化?度可達(dá)到CO含量1,左右，比起前者凈化度上有一定的提高，但仍然不能滿足 大規(guī)模生 2產(chǎn)的要求，再生熱耗較高，僅在一些較低的小規(guī)模裝置上使用。流程圖如圖3.215吸再收生塔塔圖 3.2 二段吸收一段再生流程3多段吸收多段再生流程 : 這種工藝凈化度最高，能耗最低，但是其裝置系統(tǒng)極 其復(fù)?雜，設(shè)備繁多，操作要求也很高，這樣就導(dǎo)致該工藝的投資很大，因此從經(jīng)濟(jì) 合理的角度來考慮，此種工藝還不適合工業(yè)生產(chǎn)。4 兩段吸收兩段再生流程 : 目前較為常用的是該流程，這種工藝流程的氣體凈化 一般?CO含量不大于”，而且其再

54、生熱耗也比較合理，流程圖如圖 3.3: 2吸再收生塔塔圖 3.3 兩段吸收兩段再生流程其優(yōu)點(diǎn)是 : 在吸收下部用溫度較高的再生溶液吸收，既加快了吸收二氧化碳的 反應(yīng)速度，又因?yàn)槭堑葴匚盏葴卦偕?jié)省再生過程的熱耗，在吸收塔的上部用 溫度較低的溶液吸收，降低了溶液表面的二氧化碳平衡分壓，提高了氣體的凈化 度。對(duì)于能量的綜合利用也比較充分 ; 而它的設(shè)備裝置和操作系統(tǒng)在目前也可以被 廣泛的接受，所以目前他能流行。162.4 本設(shè)計(jì)工藝流程的確定通過以上的比較，目前適于選用的是一兩段吸收兩段再生”流程，所以本設(shè)計(jì) 選用此流程。下面簡單介紹一下本設(shè)計(jì)脫碳工段中的二段吸收二段再生流程。含CO28左右的

55、變換合成氣通過與再生塔下部的堿液換熱后溫度降低到125?流到2吸收塔底部經(jīng)氣體分布管道進(jìn)入吸收塔，此時(shí)該合成起的壓力是1.8MPa在吸收塔頂部和中部分別用 80?貧液和 104?半貧液進(jìn)行洗滌，出塔凈化氣溫度約 80?CO 含量低于 1,。 2富液從吸收塔底引出，經(jīng)能量回收后進(jìn)再生塔頂部，在塔內(nèi)溶液閃 蒸出部分水蒸汽和二氧化碳后，與由再沸器加熱產(chǎn)生的逆流蒸氣接觸，同時(shí)被加熱 并放出二氧化碳，又塔中部引出半貧液，溫度約 110?，經(jīng)半貧液泵送入吸收塔中部，剩下的溶液在再生塔下部繼續(xù)與逆流的蒸汽接觸進(jìn)行再生，再生后的貧液溫度 約 120?，用貧液泵加壓經(jīng)冷卻到 80?左右送入吸收塔頂部。吸收CO的過程中，溫度的控制非常關(guān)鍵，它直接影響到 CO吸收的平衡和速度。溫 22; 但同時(shí)高溫下溶液表CO的吸收。而一二段度升高，KCO是溶解度加大，這樣就提高了吸收速度率 面CO232的平衡分壓增大，導(dǎo)致氣體凈化程度低，不利于對(duì) 吸收一段再生”流2程，吸收塔下段的CO分壓較高，平衡溶解度較大，采用部分再生的半貧液在較高的溫度 2下進(jìn)行初步吸收，而吸收塔上部氣相中的 CO分壓較低，平衡溶解度也相對(duì)較 少，故采用 2再生貧液來吸收，這樣就可以提高凈化度。吸收溫度的高低主要通過改變半貧 液