合成氨變壓吸附工藝優(yōu)化(原文)

1、LUOYANG NORMAL UNIVERSITYXXXX屆本科畢業(yè)論文(設(shè)計)合成氨變壓吸附工藝優(yōu)化院（系）名稱化學(xué)化工學(xué)院專 業(yè) 名 稱（全名）學(xué)生姓名學(xué)號指導(dǎo)教師XXX 職稱完 成 時 間XXXX年XX月合成氨變壓吸附工藝優(yōu)化摘要：由于變壓吸附技術(shù)在化工領(lǐng)域生產(chǎn)中的眾多優(yōu)勢，使用變壓吸附技術(shù)在合成氨的大量生產(chǎn)中漸漸得到了廣泛的應(yīng)用，本篇論文在分析了變壓吸附技術(shù)的基本原理和目前常用的變壓吸附脫碳技術(shù)的基礎(chǔ)上，從工藝角度對變壓吸附工藝進行了優(yōu)化設(shè)計，對于變壓吸附技術(shù)的進一步推廣和優(yōu)化應(yīng)用有一定的借鑒意義。關(guān)鍵詞：合成氨；變壓吸附；優(yōu)化Optimization of Synthetic Amm

2、onia PSA ProcessAbstract：Because of the many advantages of PSA technology in chemical industry production, implementation of decarburization in ammonia production has gradually been widely used pressure swing adsorption technology, based on the analysis of the basic principle of pressure swing adsor

3、ption technology and commonly used PSA technology, optimize the design of pressure swing adsorption process from the process point of view, have certain reference significance for the further promotion and application of optimization of pressure swing adsorption technology.Key words: ammonia synthes

4、is; PSA; optimization目 錄1 前言12 合成氨變壓吸附概要22.1 合成氨變壓吸附技術(shù)原理22.2 合成氨變壓吸附工藝的優(yōu)勢42.3 合成氨變壓吸附的前景43 合成氨變壓吸附工藝的優(yōu)化53.1 產(chǎn)品純度的調(diào)整53.2 裝置參數(shù)的調(diào)節(jié)63.2.1 調(diào)整吸附時間63.2.2 產(chǎn)品氣升壓控制63.2.3 粗脫碳系統(tǒng)與凈化系統(tǒng)吸附時間的協(xié)調(diào)控制73.3 裝置工藝的優(yōu)化8結(jié)語9參考文獻10致 謝121 前言合成氨工業(yè)是氮肥工業(yè)的基礎(chǔ)，在國民經(jīng)濟中占有重要的地位。由于氨的生產(chǎn)過程有很大的能源消耗，因此節(jié)能技術(shù)和新型制氨工藝的研究和開發(fā)一直是世界上極為關(guān)注的重點課題，毫無疑問，在節(jié)能技

5、術(shù)的推動下，合成氨工業(yè)在不斷向前發(fā)展。合成氨工藝的原料氣僅氫氣和氮氣。合成氨是以氫氣和氮氣在3：1的條件下，在高溫高壓條件下，通過催化劑反應(yīng)生成氨的化學(xué)過程，其反應(yīng)過程是一個體積縮小的過程。氮氣來源于空氣，取之不盡、用之不竭，只需要提純凈化即可，而氫氣則是最主要的研究對象。制氫技術(shù)、氫資源的凈化和供應(yīng)所需采用的工藝方法，這些都是合成氨工業(yè)需要逐步解決并及時改進的重大課題。氫氣與氮氣相反，無法直接從自然界中獲得。氫元素主要存在于大量的碳氫化合物和水中，只有通過不同的化學(xué)方法把碳氫化合物或水中的氫元素釋放出來，生成含氫氣的混合氣體，然后再通過其它生產(chǎn)手段從含氫混合氣體中提純出氫氣，進而為合成氨提供

6、氫原料氣，而成熟可靠的變壓吸附技術(shù)就可以實現(xiàn)從混合氣體中提純得到氫氣。 李俊成，肖隆斌.變壓吸附提純二氧化碳技術(shù)應(yīng)用J.大氮肥，2007，01：19-21.通過變壓吸附技術(shù)制得的氫氣純度能夠超過99.99%，一氧化碳與二氧化碳的總體積不超過1×10 -5，空氣中提取的高純度氮氣與高純度氫氣配氣后就可以進行氨合成環(huán)節(jié)，整個合成過程中，幾乎沒有惰性氣體的存在，因此能夠大大節(jié)約用于惰性氣體循環(huán)的壓縮功。利用變壓吸附技術(shù)進行氨的合成可以最大限度的降低馳放氣，進而大大節(jié)約壓縮功能量。 王波.幾種脫碳方法的分析比較J.化肥設(shè)計，2007，02：34-37.此外，在合成氨的變換氣中約含有18%至3

7、0%的二氧化碳，這部分二氧化碳在到達氨合成反應(yīng)工序以前，必須要全部清除掉。采用哪種工藝路線來實現(xiàn)變換氣脫碳會直接影響到氨的產(chǎn)量，由此可見脫碳在整個工藝中占有重要地位。而目前常用的脫碳技術(shù)為變壓吸附脫碳。 毛薛剛，張玉迅，周洪富，管建平.變壓吸附技術(shù)在合成氨廠的應(yīng)用J.低溫與特氣，2007，05：39-43.變壓吸附脫碳要實現(xiàn)連續(xù)分離的效果必須要有兩個或多個吸附塔，讓其更替操作，并且一定要有一個吸附塔處于吸附階段，而別的吸附塔處于解吸再生的各個階段。每一次循環(huán)，吸附塔都會一一經(jīng)過吸附、壓力均衡降、逆向放壓、抽空、多次壓力均衡升、最后升壓等步驟。 殷文華，羅英奇，吳巍，伍毅，曾凡華，李克兵，郜豫川

8、.變壓吸附技術(shù)在合成氨行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展J.低溫與特氣，2015，01：45-49.在變壓吸附時，由于吸附壓力的作用，氣體會經(jīng)過含有吸附劑的吸附床層，因為吸附劑可以強力吸附二氧化碳、水以及硫化物，對于別的成分的吸附力則較弱，因而二氧化碳等氣體可以被截留在床層中，而別的氣體則被排出。但是由于吸附劑自身的特性和吸附塔死體積的作用，在完成吸附后還是會有少部分氫氣、氮氣以及一氧化碳等氣體沒有被排干凈，所以還得進行多次均勻才能將其徹底排凈。 尤彪.型煤+變壓吸附制氧+富氧連續(xù)氣化組合及其前景J.中氮肥，2008，02：5-9.對于截留在吸附劑上的二氧化碳，我們可以采用逆向放壓和抽真空的方法將其解離下來，進

9、而實現(xiàn)吸附劑的循環(huán)使用。在完成抽真空之后，將少量吸附出口凈化氣以及均壓過程的降壓氣用于吸附塔的升壓，直到達到吸附壓力后方可進行重復(fù)的吸附分離步驟黃立新.變壓吸附技術(shù)在合成氨中的工藝研究及其優(yōu)化設(shè)計J.江西化工,2008,03:188-191.。2 合成氨變壓吸附概要變壓吸附技術(shù)，也簡稱變壓吸附，是當(dāng)前的一項高新技術(shù)，用于對氣體混合物進行分離提純，其主要原理在于吸附劑的選擇性以及吸附容量對壓力的關(guān)系，通過多個吸附塔達到間歇過程連續(xù)化的目的。變壓吸附屬于物理吸附，依靠的是吸附劑與被分離物質(zhì)間的分子作用力而進行選擇性吸附，其主要特點為：吸附過程中不會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，并且具有可逆性。變壓吸附能夠?qū)旌蠚?/p>

10、體進行分離提純的原因在于：第一、吸附劑對不同物質(zhì)的吸附力有所不同；第二、吸附容量與壓力呈正相關(guān)，與溫度呈負相關(guān)。利用吸附劑的第一個特性，可以實現(xiàn)對不同吸附力強度的組分的分離；而第二個性質(zhì)可以用于對吸附劑的再生，實現(xiàn)循環(huán)使用，不間斷吸附分離的目的。2.1 合成氨變壓吸附技術(shù)原理合成氨的變換氣中的主要成分為H2、N2、CH4、CO、CO2等，同時還有少量雜質(zhì)，如H2O、硫化物等。吸附劑對于這些組分的吸附能力大小依次是H2O、硫化物>CO2>CH4>CO>N2>H2。在變壓吸附過程中，為了讓CO2達到較好的吸附效果，要選擇高選擇性的專用吸附劑。在變換氣經(jīng)過吸附劑時，二氧

11、化碳、水、硫化物及部分CH4由于具有較強的吸附作用而被攔截，別的組分由于吸附力較弱則能夠順利通過，由此實現(xiàn)分離的效果；隨后再利用吸附劑的吸附能力隨壓力變化的特點，選擇合適的壓力對氣體再進行分離，也可以實現(xiàn)吸附劑的循環(huán)使用，通常情況下利用逆向防壓與抽真空的方法便可實現(xiàn)吸附劑的再生，且都在室溫下進行。 湯霞槐.變壓吸附提氫技術(shù)在合成氨弛放氣氫回收裝置的應(yīng)用J.化肥設(shè)計，2009，02：37-39+42.為了實現(xiàn)連續(xù)分離的效果，變壓吸附脫碳必須要具備兩個及其以上的吸附塔交替運行，要保證始終有一個吸附塔在選擇吸附階段，而其余的塔則處在解吸再生的各個階段。每一次循環(huán)，各個吸附塔都會經(jīng)過吸附、多次壓力均衡

12、降、逆向放壓、抽真空等步驟。 汪壽建.變壓吸附在合成氨原料氣凈化中的應(yīng)用J.化工設(shè)計通訊，2011，02：34-38.在變壓吸附時，由于存在吸附壓力，原料氣在經(jīng)過帶有吸附劑的吸附床層時，因為吸附劑可以強烈吸附CO2、H2O、硫化物，對于別的成分的吸附力則較弱，因而二氧化碳等氣體可以被截留在床層中，而別的氣體則作為脫碳凈化氣被排出。 洪鑒.80kt/a合成氨變壓吸附脫碳裝置技術(shù)改造J.小氮肥，2011，08：9-13.但是由于吸附劑自身的特性和吸附塔死體積的作用，在完成吸附后還是會有少部分H2、N2、CO等氣體沒有被排干凈，所以還得進行多次均勻才能將其徹底排凈。隨后，我們可以利用逆向放壓與抽真空

13、的技術(shù)將吸附劑上的CO2解吸附，讓吸附劑再生。抽真空以后，可以通過均壓中的降壓氣以及凈化氣來逐漸升壓，直到吸附塔的壓力達到吸附壓力后，便可進行重復(fù)進行下一次分離。變壓吸附中較為常見的吸附劑主要有氧化鋁、硅膠、活性炭、分子篩等。氧化鋁為固體，有較強的親水性，通常用來對氣體進行脫水處理。硅膠類吸附劑為合成的無定形的二氧化硅，是Na2SiO3·9H2O與無機酸通過膠凝、洗滌、干燥等步驟制作而成的，其不但具有較強的親水性，并且對于烷烴以及二氧化碳等成分也具有良好的吸附力。活性炭作為一類廣譜耐水的吸附劑，因其表面具有氧化物基團和無機物雜質(zhì)，因而活性炭極性很小，再加之其較大的內(nèi)表面積，因此對于弱

14、極性以及非極性分子都具有很好的吸附力。沸石分子篩吸附劑是一種強極性的吸附劑，其含有堿土元素的結(jié)晶態(tài)偏硅鋁酸鹽，孔徑均勻，選擇性很強。如果氣源的構(gòu)成復(fù)雜，那么通常會將多種吸附劑聯(lián)合使用，按照其性質(zhì)差別對吸附床進行分層填裝，進而實現(xiàn)高效分離的效果。 姜宏，譙中惠，郜豫川.新型變壓吸附脫碳技術(shù)在合成氨廠的應(yīng)用J.低溫與特氣，2005，06：28-31.2.2 合成氨變壓吸附工藝的優(yōu)勢1.耗能少。變壓吸附工藝能夠運行的壓力范圍很大，因此對壓力沒有過高的要求和限制。如果氣源自身有壓力，那么就可以節(jié)省再次加壓的消耗，并且變壓吸附不需要特殊的溫度，因此不用加熱或者冷卻。2.工藝步驟簡單。不需要繁瑣的步驟便可

15、以將多種氣體分離開來，并且對水、硫化物以及烴類等雜質(zhì)耐受力較強，不需要經(jīng)過繁瑣的前期處理。3.裝備可靈活調(diào)節(jié)，操作彈性大。只要稍微調(diào)整設(shè)備就能夠使生產(chǎn)負荷發(fā)生變化，并且負荷條件不同時也可以保證產(chǎn)品質(zhì)量相同，僅回收率可能會發(fā)生變化。對于雜質(zhì)含量與壓力等條件，變壓吸附裝置沒有很多的限制，可調(diào)節(jié)性很大。4.吸附劑耐用，如果按照正常流程操作，一般情況下，吸附劑的壽命可高達十幾年。5.綠色環(huán)保。如果不考慮原料氣性質(zhì)的話，那么變壓吸附設(shè)備的操作是沒有污染的，對環(huán)境十分友好。6.操作步驟簡單便捷，可節(jié)約氣體壓縮功的附加耗能。2.3 合成氨變壓吸附的前景上個世紀(jì)時，吸附分離是化工操作的一部分，被用作輔助工藝，

16、僅僅應(yīng)用于工業(yè)氣體的干燥脫水以及除去極少量的二氧化碳。但是隨著工藝技術(shù)的發(fā)展，變壓吸附技術(shù)得到了很大的改善，現(xiàn)已變成一種快捷高效的氣體分離方法，被應(yīng)用在眾多領(lǐng)域上，是深冷法之后的又一突破分離工藝。在上個世紀(jì)80年代，變壓吸附制氫被成功應(yīng)用于工業(yè)當(dāng)中，因為其耗能少、操作簡單、制得的產(chǎn)品純度高等優(yōu)點，自那以后在我國迅速推廣開來，迄今為止，我國已有的以及正在建設(shè)的變壓吸附設(shè)備累計超過一千套。在應(yīng)用領(lǐng)域上，隨著變壓吸附技術(shù)的日漸成熟，目前已得到了較大的肯定，就當(dāng)前情況而言，變壓吸附技術(shù)主要在以下領(lǐng)域有所應(yīng)用：（1）從富含氫氣的氣體中將氫氣提純分離出來；（2）從含有CO2的氣體中分離純化并得到食品級的C

17、O2；（3）從富含CO的氣體中收集CO；（4）在合成氨的過程中進行脫碳；（5）純化天然氣；（6）從空氣中制取氧氣以及氮氣；（7）從瓦斯氣中提取甲烷；（8）對乙烯進行純化與提??；（9）對多種氣體進行干燥脫水（10）對工業(yè)上的廢氣進行處理等。由此可見，變壓吸附技術(shù)已被廣泛應(yīng)用到各行各業(yè)中。3 合成氨變壓吸附工藝的優(yōu)化3.1 產(chǎn)品純度的調(diào)整利于提高產(chǎn)品氫純度。吸附循環(huán)周期和原料氣處理量不變，均壓次數(shù)過多，均壓過程的壓力降則越大，被吸附的雜質(zhì)也會越容易穿透進入下一吸附塔，并留在吸附劑床層頂部被吸附，導(dǎo)致該塔在轉(zhuǎn)入下一次吸附時雜質(zhì)較容易被氫氣帶出，降低產(chǎn)品氫純度。此外，變壓吸附變壓吸附工藝具有產(chǎn)品純度范

18、圍寬、且易于調(diào)整的特點。在工藝參數(shù)及氣體工藝條件都不變的條件下，純度受原料氣流量變化的影響很大，原料氣流量越小，在每一循環(huán)周期內(nèi)進入吸附塔的雜質(zhì)越少，雜質(zhì)也就越難以穿透，進而產(chǎn)品氫純度越高；反之，原料氣流量增多，則不設(shè)備隨著使用時間的增加，如果對程控閥維護不當(dāng)，造成程控閥動作變慢，同樣會嚴(yán)重影響氫氣的回收率和純度。產(chǎn)品氣從吸附塔出來后可直接進入產(chǎn)品氣緩沖罐，取消減壓閥和壓力調(diào)節(jié)閥。原設(shè)計的產(chǎn)品氣管線上引出了1條壓力平衡管線，旨在為6次均升后的吸附塔補充壓力，但在產(chǎn)品氣緩沖罐前設(shè)置減壓閥和壓力調(diào)節(jié)閥，勢必造成運行中的吸附塔的壓力波動，反而不利于吸附塔的平穩(wěn)運行。因此取消該減壓閥和壓力調(diào)節(jié)閥，將產(chǎn)

19、品氣緩沖罐的操作壓力提高到與系統(tǒng)操作壓力一致，這樣產(chǎn)品氣緩沖罐直接調(diào)節(jié)均壓后管道和設(shè)備的壓力波動，會有益于吸附塔的穩(wěn)定生產(chǎn)。 Sorption of Carbon Dioxide from Wet Gases by K2CO3-in-Porous Matrix: Influence of the Matrix NatureJ . A.G. Okunev,V.E. Sharonov,Yu.I. Aristov,V.N. Parmon. Reaction Kinetics and Catalysis Letters . 2000 (2)由于產(chǎn)品純度與產(chǎn)品回收率是成反比關(guān)系的，即：在原料氣條件不變和

20、解吸壓力一定的情況下，產(chǎn)品純度越高，氫氣回收率越低。 R and D Note: Separation of a Nitrogen-Carbon Dioxide Mixture by Rapid Pressure Swing AdsorptionJ . Zhixiong Zhang,Jianyu Guan,Zhenhua Ye. Adsorption . 1998 (2)因而，要保證裝置運行于最佳狀態(tài)，就必須將產(chǎn)品純度控制在既能滿足生產(chǎn)需要，又盡可能低的范圍內(nèi)。修改吸附時間和修改“操作系數(shù)”，延長吸附時間、增大“操作系數(shù)”，則可以提高產(chǎn)品回收率；縮短吸附時間、減小“操作系數(shù)”，則可以提高產(chǎn)品純

21、度。3.2 裝置參數(shù)的調(diào)節(jié)3.2.1調(diào)整吸附時間依據(jù)原料氣量的變化和產(chǎn)品純度的變化自動地計算出最佳吸附循環(huán)時間，優(yōu)化裝置的運行狀況，使裝置在保證產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，還可以自動地獲得最高的產(chǎn)品回收率、獲得最佳的經(jīng)濟運行效益。因吸附劑吸附能力一定，按照一般情況來說，循環(huán)時間×氣量=定值，當(dāng)系統(tǒng)氣量增大時，必須通過減少循環(huán)時間來控制出口指標(biāo)，反之亦然。氣體混合物的流量、組成和循環(huán)時間三者之間密切聯(lián)系。要求獲得一定純度的CO產(chǎn)品氣，當(dāng)氣體混合物的流量增大時，需要縮短循環(huán)時間；當(dāng)氣體混合物的流量減小時，則需相應(yīng)增加循環(huán)時間。在生產(chǎn)過程中，調(diào)節(jié)CO純度、循環(huán)時間和氣體混合物流量時，必須滿足下列條件

22、： 鄭黎,周麗莉. 變壓吸附氣體分離技術(shù)應(yīng)用及展望J. 河南化工,2010,(16):4-6.實際吸附時間同時處于吸附狀態(tài)塔數(shù)當(dāng)裝置的處理量改變之后（或原料氣組成改變后），將有可能影響產(chǎn)品的純度，這時可調(diào)“操作系數(shù)”以調(diào)整吸附時間，使產(chǎn)品純度重新運行于最佳范圍。由于調(diào)整吸附時間后，產(chǎn)品純度不會馬上有所變化，而是有一個滯后期，故在工況變化時，必須提前逐步做好相應(yīng)調(diào)節(jié)。補充氮氣可通過增加造氣工段吹風(fēng)氣的回收時間來實現(xiàn)。由于變壓吸附脫碳工序裝置的氮氣損失相對來說要大些，因而工廠可以通過延長造氣工段吹風(fēng)氣的回收時間來回收一些氮氣彌補損失，使凈化氣中氫氮比產(chǎn)量達標(biāo)。與總氣量相比，所增加的氣體量并不多，以

23、2萬t/a合成氨能力的廠為例，生產(chǎn)的半水煤氣大約13000m3/h（標(biāo)態(tài)），增加的氮氣不到總氣量的1%，設(shè)備負荷就可以承受。補充氮氣的既定原則是：a.氫氮比符合要求；b.加氮氣量按PSA裝置來說，每處理4800m3/h（標(biāo)態(tài)），變換氣增加90m3/h（標(biāo)態(tài)）左右；c.在吹風(fēng)氣補充氮氣的過程中，要選擇好吹風(fēng)氣回收的時間，最好少帶入CO2，應(yīng)根據(jù)各廠的生產(chǎn)操作條件來選擇好吹風(fēng)氣回收的時間湯士勇.變壓吸附脫碳對甲烷、硫化氫等有害氣體脫除的探討J.小氮肥設(shè)計技術(shù),2005,06:33-35.。3.2.2 產(chǎn)品氣升壓控制產(chǎn)品氣升壓調(diào)節(jié)閥隨PID調(diào)節(jié)來實現(xiàn)對產(chǎn)品氣升壓的速度的控制，升壓調(diào)節(jié)閥的設(shè)定值可由計

24、算機自動計算產(chǎn)生，無需操作工進行手動修改，需要調(diào)節(jié)的只是升壓調(diào)節(jié)閥的最小、最大開度和PID參數(shù)。設(shè)置開度大不和PID參數(shù)時應(yīng)使最終升壓力在切換時基本上達到符合要求的吸附壓力，與吸附壓力之差不得高于0.05MPa。 李博，韓大明，薛東旭.膜分離與變壓吸附技術(shù)在甲醇和合成氨生產(chǎn)中的應(yīng)用J.廣州化工，2012，23：132-133.需保持高壓機的壓力平衡。變壓吸附脫碳裝置起著1個“碳化工段”的脫碳作用，變換氣通常是由高壓機三段出口送來，經(jīng)過脫碳后的凈化氣返回高壓機的四段入口。 唐莉，王宇飛，李忠.變壓吸附脫除并回收合成氨變換氣中CO2J.中氮肥，2000，05：23-24+26.眾所周知，目前合成氨

25、工業(yè)用高壓機是按一、二、三段壓縮變換氣和四段之后壓縮凈化氣來設(shè)計的，四段之后的壓力分配和氣缸設(shè)計，通常是按變換氣中僅脫掉CO2而沒有考慮其它氣體損失的情況來制定。當(dāng)變壓吸附脫碳裝置開始運行以后，在把CO2脫掉的同時，CH4、CO、H2S等有害雜質(zhì)也會被大部分脫掉，另外也會損耗一部分H2、N2王春燕,楊莉娜,王念榕,丁建宇,王天明,黃秀杰.變壓吸附技術(shù)在天然氣脫除CO2上的應(yīng)用探討J.石油規(guī)劃設(shè)計,2013,01:52-55.。后兩種因素的結(jié)果會引起高壓機的四段入口壓力偏低，如果在壓縮機一段入口通過羅茨鼓風(fēng)機加壓來減小高壓段的影響，也較容易引起一、二、三段超壓。針對不改變高壓機而又有氣體損失的氣

26、缸，能讓高壓機滿負荷壓力平衡運行的辦法之一是增加1臺小型煤氣壓縮機補償氣體損失，三段出口壓力與排氣壓力接近即可，這樣的配置相當(dāng)于增加了一、二、三段的打氣能力，在變壓吸附脫碳裝置上再損耗一些氣體，正好可以滿足四段入口的壓力要求，由此就可以解決高壓機各段壓力不平衡的問題，使高壓機能滿負荷運行，從而保證了高壓機各段之間氣體損失的減小，同時高壓機各段氣體之間的壓力平衡也有利于氣體回收工藝和脫碳工藝的徹底進行。 馬迎麗，張凡軍.變壓吸附脫碳在合成氨生產(chǎn)中應(yīng)用的討論J.氮肥技術(shù)，2010，01：31+45.3.2.3 粗脫碳系統(tǒng)與凈化系統(tǒng)吸附時間的協(xié)調(diào)控制凈化系統(tǒng)逆放氣的氫氣含量約為23%左右，供給粗脫碳

27、系統(tǒng)初步升壓回收利用。如果凈化系統(tǒng)與粗脫碳系統(tǒng)吸附時間控制不協(xié)調(diào)，致使粗脫碳系統(tǒng)無法完全有效地回收凈化系統(tǒng)逆放氣，凈化系統(tǒng)逆放氣因壓力高被迫放空以維持凈化系統(tǒng)徹底再生，這樣將大大降低氫氣回收率。一般來說，適宜適當(dāng)加長凈化系統(tǒng)吸附時間，以此減少凈化系統(tǒng)逆放氣的解吸量，可適當(dāng)縮短粗脫碳系統(tǒng)的吸附時間，增加其循環(huán)次數(shù)，以利用更多的凈化系統(tǒng)逆放氣量。3.3 裝置工藝的優(yōu)化近幾年，我國為數(shù)眾多的以生產(chǎn)碳銨為主的中小型合成氨廠由于生產(chǎn)工藝落后、產(chǎn)品成本高、能耗高等原因，已瀕臨停產(chǎn)，根據(jù)市場需要來改單一產(chǎn)品為多元產(chǎn)品、降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本、降低能耗已經(jīng)迫在眉睫。變換氣脫碳工段是合成氨生產(chǎn)中能耗高的工段之一，因此

28、要降低合成氨能耗，選擇低能耗的變換氣脫碳工藝至關(guān)重要。 黃家鵠,王斌,雍思吳,穆春雷. 熱鉀堿法與變壓吸附法脫碳工藝比較J. 氮肥技術(shù),2015,(05):10-12+20.合成氨原料氣凈化的一個重要工序是變換氣脫碳，我國許多中小氮肥企業(yè)目前采用的均為碳化工藝，即將合成的氨幾乎全部返回碳化工序用于脫除變換氣中的CO2，同時得到大量碳酸氫銨。 于干. 化學(xué)吸收法/變壓吸附法脫除沼氣中CO_2的實驗研究D.浙江工業(yè)大學(xué),2013.由于碳銨價格受季節(jié)、進口化肥等因素的影響會有很大波動，而碳銨生產(chǎn)成本較高，因此以碳氨為主要產(chǎn)品的這些企業(yè)大多數(shù)都處于舉步維艱的狀態(tài)，由此我們也了解到由碳銨改產(chǎn)尿素是一條新

29、的出路。在已成功開發(fā)的變換氣脫碳工藝技術(shù)和變壓吸附提純CO2技術(shù)的基礎(chǔ)上，經(jīng)過研究最終開發(fā)出了從合成氨變換氣中同時制取雙高產(chǎn)品的新工藝，即采用變壓吸附裝置，用變換氣直接制取能用于合成尿素的純CO2氣體和能用于生產(chǎn)合成氨的氫氮氣兩種產(chǎn)品。該工藝的成功開發(fā)，使變壓吸附技術(shù)成為合成氨廠碳銨改產(chǎn)尿素的經(jīng)濟、有效的方法。該裝置所生產(chǎn)多余的純CO2氣體還可直接精制，從而得到工業(yè)液體CO2和食品級CO2外售，進一步提高經(jīng)濟效益。 何景連. 合成氨分離方法的比較及其吸附分離的初步研究D.四川大學(xué),2005.裝置的技術(shù)指標(biāo)如下：（1）原料氣：合成氨變換氣適用壓力：0. 72.5MPa適用溫度：400CH2S含量

30、要求：500mg/m3 H20：飽和（2）產(chǎn)品一：氫氮混合氣氫氣回收率：96% 氫氮比：2.8-3.3氫氮氣中CO2含量：0.3%輸出壓力：低于原料氣壓力0.05MPa（3）產(chǎn)品二：純二氧化碳氣CO2：含量：98 % CO2：提取率：75 %輸出壓力：常壓結(jié)語總之，變壓吸附技術(shù)具有流程簡單、能耗低、裝置自動化程度高、產(chǎn)品氣純度高、操作簡單等優(yōu)點，且在合成氨企業(yè)已得到廣泛的應(yīng)用，隨著社會的發(fā)展和企業(yè)技術(shù)的進步，變壓吸附技術(shù)必將會有越來越重要的作用。14參考文獻1 李俊成，肖隆斌.變壓吸附提純二氧化碳技術(shù)應(yīng)用J.大氮肥，2007，01：19-21.2 王波.幾種脫碳方法的分析比較J.化肥設(shè)計，20

31、07，02：34-37.3 毛薛剛，張玉迅，周洪富，管建平.變壓吸附技術(shù)在合成氨廠的應(yīng)用J.低溫與特氣，2007，05：39-43.4 殷文華，羅英奇，吳巍，伍毅，曾凡華，李克兵，郜豫川.變壓吸附技術(shù)在合成氨行業(yè)的應(yīng)用和發(fā)展J.低溫與特氣，2015，01：45-49.5 尤彪.型煤+變壓吸附制氧+富氧連續(xù)氣化組合及其前景J.中氮肥，2008，02：5-9.6 黃立新.變壓吸附技術(shù)在合成氨中的工藝研究及其優(yōu)化設(shè)計J.江西化工，2008，03：188-191.7 湯霞槐.變壓吸附提氫技術(shù)在合成氨弛放氣氫回收裝置的應(yīng)用J.化肥設(shè)計，2009，02：37-39+42.8 汪壽建.變壓吸附在合成氨原料氣

32、凈化中的應(yīng)用J.化工設(shè)計通訊，2011，02：34-38.9 洪鑒.80kt/a合成氨變壓吸附脫碳裝置技術(shù)改造J.小氮肥，2011，08：9-13.10 姜宏，譙中惠，郜豫川.新型變壓吸附脫碳技術(shù)在合成氨廠的應(yīng)用J.低溫與特氣，2005，06：28-31.11 Sorption of Carbon Dioxide from Wet Gases by K2CO3-in-Porous Matrix: Influence of the Matrix NatureJ . A.G. Okunev,V.E. Sharonov,Yu.I. Aristov,V.N. Parmon. Reaction Kine

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34、.15 李博，韓大明，薛東旭.膜分離與變壓吸附技術(shù)在甲醇和合成氨生產(chǎn)中的應(yīng)用J.廣州化工，2012，23：132-133.16 唐莉，王宇飛，李忠.變壓吸附脫除并回收合成氨變換氣中CO2J.中氮肥，2000，05：23-24+26.17 王春燕，楊莉娜，王念榕，丁建宇，王天明，黃秀杰.變壓吸附技術(shù)在天然氣脫除CO2上的應(yīng)用探討J.石油規(guī)劃設(shè)計，2013，01：52-55.18 Separation of Bulk Carbon Dioxide-Hydrogen Mixtures by Selective Surface Flow MembraneJ . M. Paranjape,P.F. Clarke,B.B. Pruden,D.J. Parrillo,C. Thaeron,S. Sircar. Adsorption . 1998 (3)19 馬迎麗，張凡軍.變壓吸附脫碳在合成氨生產(chǎn)中應(yīng)用的討論J.氮肥技術(shù)，2010，01：31+45.20 黃家鵠,王斌,