氨合成脱碳方法及应用.doc

1、氨合成脱碳方法及应用摘 要：国外一些较为先进的合成氨工艺流程均选用了低能耗脱碳工艺。我国合成氨工艺能耗普遍较高，脱碳工艺技术也比较落后。目前脱碳系统采用的方法很多，各有优缺点，近年我国对国际领先水平的活化 MDEA 脱碳工艺也进行了广泛的理论研究，较为成功地将该项技术运用于生产实践1。本论文大致介绍了脱除 CO2 的三类方法及应用情况。 关键词：脱碳 MDEA 应用 脱 CO2 方法大致分成三类。物理吸收法：适用于 CO2 分压较高，净化度要求低一些的情况，再生时不用加热，只需降压或气提予以再生，总能耗比化学吸收法低。但 CO2 回收率低一些，一般情况脱 CO2 前需将硫化物去除。物理化学吸收

2、法：净化度较高，总能耗介于物理吸收法和化学吸收法之间。化学吸收法：适合于 CO2 分压较低，净化度要求较高的情况下，但再生时需要靠加热，热能耗大。 一、物理吸收法 物理吸收法由于投资少，能耗低，再生容易，工艺流程简单，倍受人们青睐。 1.Selexol 法 Selexol 法被认为是目前能耗最低的脱碳工艺之一，最初由 Alled Chemical 公司开发的，现属 Norfon Company 所有。该工艺使用的溶剂为聚乙二醇甲醚的混合物，对设备无腐蚀，稳定性好，无毒，不降解，不挥发，还能同时脱除 CO2 和硫化物。目前，全世界已建有 40 多套Selexol 装置。南化公司研究院开发的 NH

3、D 脱碳溶剂及脱碳工艺与Selexol 相近。NHD 法已成功应用于鲁南化肥厂的合成甲醇装置中。试车表明 NHD 具有能耗低，运行稳定，操作费用低等优点。 2.Flour 法 用碳酸丙烯酯脱 CO2 是 Flour 公司在 1960 年取得的专利，至今已建有 10 套装置，其中用于合成气净化的只有 3 套。Flour 法的缺点是溶剂不稳定，蒸汽压力高，因此，用此法的厂家很少。2 3.低温甲醇法（Rel Sol） Rel Sol 法最初由德国 Linde 公司和 Lu 公司合作并开发的第一套工业化装置，建在南非的 Susolburg，用于净化加压鲁奇炉煤气。目前，已在全世界建立 70 多套装置。

4、我国引进了 4 套，均为大型氨厂。该法多用于煤或重油部分氧化后的气体脱硫和 CO2，很少见到单独用来脱 CO2。该法具有一次性脱除 H2S 和 CO2，溶剂便宜易得，能耗低，适用范围广泛等特点，缺点是投资很大。 4.其他物理吸收法 属于物理吸收法脱碳的还有：N-甲基吡咯烷酮法（PUHSOL） ，由鲁奇公司开发的，目前共建设有 6 套装置，齐鲁石化第二化肥厂既是其中一套，该法溶剂昂贵，已很少采用。而加压水洗法只在国内一些小型氨厂使用，属于淘汰技术。 二、物理-化学吸收法 属于物理-化学吸收法只有环丁砜和常温甲醇法。环丁砜法的溶剂是环丁砜、一乙醇胺和水组成的，该法现在全国各氨厂已都停止使用。Ami

5、sol 法在甲醇中加入了二异醇胺，当 CO2 分压较高时，以 CO2 在甲醇溶解的物理吸收为主，而 CO2 分压较低时，以 CO2 与二异醇胺其化学反应的化学吸收为主。 三、化学吸收法 化学吸收法是以碳酸钾和有机胺等碱性溶液为吸收剂，利用 CO2 呈酸性的特性进行反应将其吸收，化学吸收法具有吸收选择性高，净化度好，CO2 纯度和回收率均高的优点。 1.热钾碱法 热钾碱法就是用碳酸氢钾缓冲溶液在高温下脱除酸性气体的方法，为加快吸收速率，往往在碳酸钾缓冲溶液中添加各种活化剂。最早工业化是以三氧化二砷为活化剂的改良砷碱法（G-V 法） 。后因活化剂有剧毒，该法被逐渐淘汰。目前，工业上应用的有以氨基乙

6、酸为活化剂的氨基乙酸法（我国称无毒脱碳法）：以乙二醇氨为活化剂的改良热钾碱法（BenReld 法） ；以乙二醇氨和硼酸的无机盐为活化剂的催化热钾碱法（Catacarb） ；以及二乙撑三胺为活化剂的二乙撑三胺法等。他们所用的缓蚀剂均为无氧化二钒。 2.醇胺法 用醇胺作为酸性气体的吸收剂，其发展当归功于 RR 安特汤姆斯。一乙醇胺（MEA）与二乙醇胺（DEA）是早期气体净化工业中最重要的胺类吸收剂3。由于 MEA 的价格低廉，反应能力强，一度广泛应用于脱除天然气和合成气中的 CO2 和 H2S，DEA 法多年来用于炼油气的处理。 3.MDEA 脱碳法 MDEA 是最近开发的新颖吸收剂，MDEA 为

7、叔胺，再水溶液中呈弱碱性，能有效的脱除原料气中的 CO2 和 H2S 等酸性气体，MDEA 在水溶液中与CO2 反应仅生产亚稳定的碳酸氢盐，而不向伯胺和仲胺，能与 CO2 生成稳定的胺基甲酸盐。因此对同样的原料气流量所需溶液循环量极少，而且碳氢化合物在吸收剂中的溶解度损失也较少。4，5 为了进一步提高吸收和解析速率，在 MDEA 吸收剂中往往加活化剂。西德 BASF 公司开发的活化 MDEA 脱碳技术早在 1971 年就开车成功，长期运行表明，溶液不发泡，结构稳定，不易热降解和化学降解，且无腐蚀性。在西德 BPS 下活化 MDEA 过程中的运行中，平均 11 年溶液才更换一次。6，7 四、结束

8、语 我国现有的大中型合成氨厂采用的脱碳方法主要是热钾碱法，一些小厂则较多采用碳丙吸收法。在七十年代引进的十三套大型装置中，十套采用传统的苯菲尔法脱碳，三套采用无毒 G-U 脱碳工艺，随着合成氨技术的发展，八十年代各厂纷纷进行技术革新，将这些传统的高能耗的脱碳工艺改为较先进的蒸汽喷射等工艺，缩小了与国外先进水平的差距。八十年代中期我国注重了国内新型工艺的开发，对国际领先水平的活化MDEA 脱碳工艺也进行了广泛的理论研究，较为成功地将该项技术运用于生产实践。8 参考文献 1 苑元、张成芳等， MDEA 脱碳溶液工业活化剂性能的研究 ，华东理工大学（1996-6）. 2 周学良、詹方瑜等碳酸丙烯酯脱除 CO2 技术. 3 张学， 高效低能耗改良甲基二乙醇胺法脱除二氧化碳和硫化氢。 4 丁和平， 改良 MDEA 法脱碳生产总结 ，化肥工业. 5 徐朔等， 一种新的低能耗脱碳工艺-活化 MDEA 脱碳法 ，1988 . 6 张成芳， 改良 MDEA 法脱碳 ，小氮肥，94、 （3）. 7 张学模、陆峰， 多胺法（改良 MDEA）脱碳工艺的应用及部分工厂操作误区A. 8 李秉毅氨厂脱碳工艺进展.