《无机化工生产技术与操作 教学课件 ppt 作者 颜鑫 主编 田伟军 张桃先 副主编项目四 原料气的脱碳》由会员分享，可在线阅读，更多相关《无机化工生产技术与操作 教学课件 ppt 作者 颜鑫 主编 田伟军 张桃先 副主编项目四 原料气的脱碳（26页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、项目四 原料气的脱碳,项目四 主要内容,变换气中含有大量CO2，一般为2832%。CO2是合成氨催化剂致命的毒物，必须进行彻底的清除； CO2又是一种可用于生产尿素、碳铵、纯碱、纳米碳酸钙等产品的重要化工原料。 CO2又是一种温室气体，必须加以回收利用。,2.脱碳方法, 湿法脱碳法, 干法脱碳法,变压吸附法,化学吸收法、物理吸收法,3.碳酸丙烯酯脱碳法（Fluor法）,工艺流程,基本原理,碳酸丙烯酯，极性溶剂。性质稳定，无毒，对碳钢设备无腐蚀，可选择性脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫，而对氢、氮、一氧化碳等有效气体的溶解度甚微。 具有净化度高、能耗低、回收二氧化碳纯度高等优点，在工业上广泛应用。
2、表1 0.1MPa，25时各气体在碳酸丙烯酯中的溶解度（m3/m3）,工艺条件,温度 温度升高，CO2和H2S在碳丙中的吸收过程不利； 相反，增大H2、N2的损失。 因此，降温有利于CO2和H2S的吸收，减少溶剂循环量，降低贫液泵的电耗，并减少氢氮气的损失； 同时，温度降低还可降低溶剂蒸汽损失。 放热反应过程，循环水做冷却剂，夏季温度为40左右，冬季温度为25左右。,压力 吸收压力越大，越有利于CO2和H2S的吸收脱除，从而有效提高其吸收能力。碳酸丙烯酯溶剂的循环量将减小。 实际生产中，脱碳吸收压力主要取决于变换过程的压力大小，一般为1.2MPa2.8MPa。,溶剂贫度 溶剂贫度是指贫液中残余
3、CO2的量，单位为m3CO2/m3溶剂。 贫度越低，气体净化度将越高，但贫度受再生方法和能耗的限制，并与后续的气体精炼净化方法有关。 如铜洗流程，则净化气中CO2含量应控制在1%左右，溶剂贫度控制在0.10.2 。 如联醇工艺，则净化气中CO2含量可控制在3%5%，此时，溶剂贫度可控制在0.30.5。,吸收气液比 吸收气液比是指单位时间内进吸收塔的原料气体积与进塔贫液体积之比。 吸收气液比影响工艺的经济性和气体净化度。气液比增大，单位体积溶剂可处理的原料气量也大，所需溶剂量就少，电耗和操作费用就可降低。 总的来说，单纯氨厂的净化度要求较高，其吸收气液比较小；而联醇厂的净化度要求较低，其吸收气液
4、比较大，一般吸收气液比控制在612。 此外，溶剂中水分含量也是一个重要指标之一。水分增加会降低溶液吸收CO2的能力，使净化度下降，且会增加对碳钢的腐蚀。一般认为，溶剂中水分含量应控制在1%2%以下。,工艺流程与主要设备,1油水分离器；2脱碳塔；3碳丙分离器；4、11泵；5冷却器；6闪蒸槽； 7常压再生塔；8气提鼓风机；9中间贮槽；10洗涤塔；12罗茨鼓风机,4.改良热钾碱法,基本原理 也称本菲尔特法，其脱碳反应式为： 体积缩小、气液相放热反应；加压、降温操作有利于脱碳反应向右边移动，有利于提高溶液中碳酸钾的转化率。 实际生产中，为了降低再生能耗，吸收温度和再生温度相近，但单纯的热碳酸钾溶液吸收
5、二氧化碳的速度很慢、净化度不佳、腐蚀性很大，尤其是吸收了二氧化碳后的富液对碳钢的腐蚀性更大。 添加活化剂以加快吸收反应、加入缓蚀剂以降低溶液对设备的腐蚀。,以碳酸钾为吸收剂的主要脱碳方法,本菲尔特法的活化剂为DEA。DEA的化学名称为2，2二羟基二乙胺，简写为R2NH。其氨基与液相中的CO2进行反应，当碳酸钾溶液中含有少量DEA时，其吸收反应过程如下： （5-3）式是整个过程的控制步骤,碳酸钾溶液对其他组分的吸收,胺-碳酸钾溶液除了能脱除原料气中CO2外，还能将原料气中的H2S、各种有机硫、氰氢酸（HCN）及少量不饱和烃等有害杂质加以全部或部分吸收脱除。 其吸收反应的反应式如下：,溶液吸收H2
6、S的速度比CO2的速度快3050倍，经脱碳后，净化气中H2S的净化度仍相当高。 HCN是强酸性气体，硫醇也略有酸性，可与碳酸钾很快地进行反应。,实验表明，加入了DEA，比纯碳酸钾水溶液与CO2的反应速度增加了101000倍。 研究表明，吸收控制步骤与气相中CO2的分压关系很大，和纯碳酸钾溶液吸收CO2相比，加入DEA后吸收速度提高了312倍。,溶液的再生,碳酸钾溶液吸收二氧化碳后，溶液再生以使之循环使用。再生反应为吸收反应的逆反应： 体积增大、分解反应，减压、加热有利于碳酸氢钾的分解。 溶液再生，再沸器，蒸汽间接加热，将溶液煮沸，大量蒸汽，气提介质，不仅降低了气相中二氧化碳的分压，提高了解吸过
7、程的推动力，且增加了液相的湍动强度和解吸面积，从而使溶液得到更好的再生效果。再生度。 降低再生压力虽然对再生有利，通常再生压力通常为略高于大气压力下进行而不是负压闪蒸。 再生温度即为该压力下溶液的沸点。 为了节省能量、简化流程，吸收温度同上。,两段吸收两段再生的工艺流程,由于两段吸收、两段再生充分利用了吸收气体与吸收液之间的浓度差，使再生时无需将全部溶液的再生度都提高到很高地步，从而明显降低了再生过程的能耗。,工艺条件,脱碳液组成，为什么？,吸收压力 实际生产中化学脱碳的操作压力取决于整个合成氨系统的压力，一般在1.62.8MPa之间。,提高碳酸钾浓度,提高对CO2的吸收能力,加快吸收反应吸收
8、速度,高温腐蚀加大,结晶，操作困难，磨蚀,吸收温度 在两段吸收、两段再生的脱碳流程中，半贫液的温度和再生塔中部的温度几乎相等，约为110115；而贫液温度则根据吸收压力和要求的气体净化度来确定，通常为7080。 再生液的转化度 吸收角度，溶液的转化度越小越好。转化度越小，吸收速度越快，气体净化度越高。消耗蒸汽，再生塔和再沸器的尺寸也就要求越大。在两段吸收、两段再生的本菲尔特法脱碳流程中，贫液的转化度约为0.150.25，半贫液的转化度约为0.350.45。 再生温度和再生压力 提高再生温度，加快碳酸氢钾的分解速度，再生温度，沸点，尽量降低再生压力。再生气二氧化碳，下一工段去继续加工使用，为简化流程，通常再生压力要稍高于大气压力，一般控制在0.120.14MPa，再生温度一般为120左右。,提高吸收温度,提高吸收反应的速度系数,吸收的推动力系数降低,降低再生过程的能耗,吸收温度提高到与 再生温度相近,3.脱碳工艺的选择,氨加工的产品种类是选择脱碳方法最重要的限制条件。如：碳铵、纯碱、尿素，不同的脱碳方法。在生产尿素时有不同的脱碳方法，如联产尿素法、水溶液全循环法、二氧化碳气提法、氨气提法等。 脱碳方法的选择与后续气体精制工序的方法有很大关系。如甲烷化、铜洗、联醇、液氮洗涤等。 脱碳方法的选择最终取决于技术经济指标，即取决于投资和操作费用的高低。,
