年产八万吨合成氨原料气净化脱碳及再生工艺设计(毕业设12054.docx

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1、河南城建学院本科毕业设计 设计说明设计说明明脱碳工段段是合成成氨工程程中必不不可少的的工段之之一，二二氧化碳碳吸收塔塔和溶液液再生塔塔是脱碳碳过程中中不可缺缺少的塔塔设备。本文权衡衡众多合合成氨脱脱碳方法法之利弊弊，最终终选择碳碳酸丙烯烯酯脱碳碳法。首首先进行行工艺流流程分析析并根据据工艺参参数及有有关标准准进行二二氧化碳碳吸收塔塔和解析析塔内的的物、热热量衡算算；其次次就二氧氧化碳吸吸收塔、溶溶液再生生塔等设设备利用用物理吸吸收机理理、传质质传热方方程、溶溶液物性性数据等等方面的的知识进进行塔体体的总体体结构设设计和计计算，设设计出二二氧化碳碳吸收塔塔的塔径径为3.4m，塔塔高为330m，由

2、于解解吸塔塔塔径过粗粗，使用用两塔进进行解吸吸，两塔塔各操作作条件相相同，塔塔径为22.4mm，填料料层高度度为166m，然后对对二氧化化碳吸收收和解吸吸塔进行行了必要要的强度度校核；最后对对脱碳工工段车间间结构布布置进行行合理的的设计。本设计作作为理论论上的准准备工作作，为分分析工艺艺流程、设设备设计计上存在在的问题题、确定定问题的的根源、提提出解决决问题的的合理方方案准备备了充分分的理论论依据。关键词：碳酸丙丙烯酯法法；脱碳碳工艺；工程设设计河南城建学院本科毕业设计 Design elucidationDesiign eluuciddatiionDecaarboonizzingg seec

3、tiion is onee off thhe aabsooluttelyy neecesssarry ssecttionns iin tthe Synntheeticc Ammmonnia, annd tthe Carrbonn diioxiide abssorpptioon ttoweer aand thee sooluttionn reegenneraatioon ttoweer aare inddisppenssablle ttoweer eequiipmeent in thee Syynthhetiic AAmmooniaa. Thiss paaperr trradeeofff add

4、vanntagges andd diisaddvanntagges of mucch aapprroacch tto ddecaarboonizzatiion, prropyylenne ccarbbonaate (PCC) ddecaarboonizza-ttionn arre sseleecteed ffinaallyy. TThe tecchnoologgicaal pproccesss waas aanallyzeed, andd thhe mmateeriaal aand heaat wwas ballancced acccorddingg too paarammeteers and

5、d reelevvantt sttanddardds ffirsstlyy. TThe towwer boddy ggeneerall sttruccturre wwas dessignned callcullatiion by usiing phyysiccal abssorpptioon MMechhaniism, maass traansffer andd heeat traansffer equuatiion, sooluttionn -pphyssicaal ddataa sttc ssecoondlly.TThe diiameeterr off abbsorrptiion toww

6、er is 3.44m, tthe heiightt off toowerr iss 300m, AAnd theen tthe strrenggth of thee Caarboon ddioxxidee abbsorrptiion towwer is eckked. Thhe ddecaarboonizzingg seectiion strructturaal aarraangeemennt wwas reaasonnablle ddesiign finnallly. As thee thheorretiicall prrepaarattionn woork, thhis dessignn

7、ingg prrepaare suffficciennt ttheooretticaal bbasiis ffor peooplee too annalyysiss thhe pprobblemms oof ttechhnollogiicall prroceess, eqquippmennt ddesiign, deeterrminned rooot oof pprobblemms, possingg reeasoonabble plaan tto ssolvve pprobblemms.Keywwordds:DDecaarboonizzatiion proocesss; Carrbonn d

8、iioxiide remmovaal wwithh PCC meethood; Prooeesss ddesiign河南城建学院本科毕业设计 目录目录设计说明明IDesiign eluuciddatiionIII主要符号号说明ii1引言112概述222.1 氨的的发现与与制取222.2 氨的的用途222.3我我国合成成氨工业业的发展展情况332.4 合成成氨生产产的典型型流程332.5 脱碳碳在合成成氨中的的作用和和地位443工艺流流程的确确定63.1脱脱碳方法法概述663.2净净化工序序中脱碳碳方法663.2.1化学学吸收法法63.2.2物理理吸收法法83.2.3物理理化学吸吸收法1103.

9、2.4固体体吸附1103.3碳碳酸丙烯烯酯（PPC）法法脱碳工工艺基本本原理1103.3.1PCC法脱碳碳技术国国内外现现状1003.3.2发展展过程1103.3.3技术术经济1113.3.4碳酸酸丙烯酯酯法脱碳碳工艺条条件的确确定1113.3.4操作作压力的的确定1123.3.5工艺艺流程1124 吸收收塔的工工艺设计计144.1设设计依据据144.1.1碳酸酸丙烯酯酯（PCC）的物物理性质质144.1.2比热热计算式式144.1.3 CCO2在碳酸酸丙烯酯酯（PCC）中的的溶解度度144.1.4 CCO2在碳酸酸丙烯酯酯（PCC）中的的溶解热热144.1.5运行行时间1144.2计计算依据

10、据154.2.1 CCO2在PC中亨亨利系数数数据1154.2.2 PPC密度度与温度度的关系系164.2.3 PPC蒸汽汽压的影影响1774.2.4 PPC的粘粘度1774.2.5工艺艺流程确确定1774.3物物料衡算算184.3.1各组组分在PPC中的的溶解量量184.3.2溶剂剂夹带量量194.3.3溶液液带出的的气量1194.3.4出脱脱碳塔净净化气量量204.3.5计算算PC循环环量2004.3.6出塔塔气体的的组成2204.4计计算数据据总表2204.4.1混合合气体的的定压比比热容2214.4.2液体体的比热热容2224.4.3.CCO2的溶解解热2334.4.4出塔塔溶液的的温

11、度2234.5 设备计计算2334.5.1 物性数数据2444.5.2 脱碳塔塔泛点速速度计算算264.5.3 脱碳塔塔塔径计计算2774.5.4 填料层层高度计计算2884.6 辅助设设备设计计324.6.1液体体分布装装置3224.6.2 填填料支承承装置3324.6.3液体体再分布布装置3334.6.4气体体分布器器334.6.5床层层限制板板344.6.6 裙裙座及人人孔3444.7塔塔体强度度校核3344.7.1筒体体强度校校核3444.7.2 封头设设计3554.7.3 塔裙座座高度3364.7.4 塔体载载荷计算算364.7.5 接接管管径径计算3385 解吸吸塔的工工艺设计计4

12、05.1 确定解解吸塔塔塔径及相相关参数数40闪蒸过程程的物料料恒算4405.1.1求取取解析塔塔操作气气速4005.1.2求取取塔径4415.1.3核算算操作气气速4225.1.4核算算径比4425.1.5校核核喷淋密密度4225.2 填料层层高度的的计算4425.2.1建立立相应的的操作线线方程和和向平衡衡方程4425.2.2利用用两线方方程求取取传质推推动力4435.2.3传质质单元数数的计算算445.2.4气相相总传质质单元高高度4445.2.5塔附附属高度度485.2.6填料料层压降降计算4495.2.7初始始分布器器和再分分布器设设计5005.2.8气体体分布器器515.2.9丝网

13、网除沫器器516 车间间布置5526.1 车间间布置要要考虑的的问题5526.2 厂房房布置5526.2.1 厂房平平面布置置526.2.2 设备布布置的安安全距离离526.3 车间间内辅助助室和生生活室布布置5337存在的的问题及及解决方方法5447.1 碳丙法法脱碳装装置存在在的问题题及改造造措施5547.1.1吸收收塔堵塔塔557.1.2加强强溶剂回回收，降降低消耗耗557.2改改造措施施557.2.1 吸吸收塔改改造5557.2.2降低低溶剂温温度5557.3小小结566工艺参数数一览表表57参考文献献58致谢59983河南城建学院本科毕业设计 主要符号说明主要符号号说明符号意义和单单

14、位符号意义和单单位比热容DCO2的的扩散系系数T/cm2 /ss纯气体组组分的黏黏度， MPaas气体的摩摩尔流率率kmool/mm2h关联指数数V气体质量量流率，kkg/（mm2h）表面张力力，kgg/h22L液体质量量流率，kkg/（mm2h）液相传质质系数， kmool/（mm3hatmm）H0塔附属高高度，mm体积传质质系数， kmol/（m3h）传质单元元高度，mmZ塔高，mm填料层压压降，PPa压力降，PPa液泛气速速，m/s密度，填料的总总比表面面积，CO2的的气相分分压操作气速速，m/s热力学温温度，KC腐蚀裕量量，mmmG入塔气体体的摩尔尔流率，kmol/（m2s）m2封头的

15、质质量，kkgn筒体名义义厚度，mmm填料形状状系数塔内径，mmm填料材质质的临界界表面张张力p鲍尔环填填料的堆堆积密度度，kgg/m33g重力加速速度，平台、扶扶梯质量量，kggN总布液点点数，个个笼式扶梯梯的单位位质量，kkg/mm溶解热，全塔操作作质量，kkg干填料因因子T1塔自振周周期，ss塔截面积积，脉动增大大系数，标准状态态下温度度，气体处理理量，填料因子子，塔顶出塔塔气体量量，轴向许用用压应力力，MPPa塔底出气气量，空间距离离，温度，通用气体体常数粘度，泛点空塔塔速率，溶解热，入塔气体体平均分分子量，出塔液体体温度，摩尔比河南城建学院本科毕业设计 1 引言1引 言氨的用途途很广

16、，在在国民生生产中具具有举足足轻重的的地位。在在合成氨氨的过程程中，经经变换后后的合成成气含有有较多的的二氧化化碳，如如不将其其清除，在在合成氨氨生产时时二氧化化碳会使使合成氨氨催化剂剂中毒。此此外，二二氧化碳碳是制造造尿素、纯纯碱、碳碳酸氢铵铵等的重重要原料料，二氧氧化碳的的脱除和和回收利利用是脱脱碳过程程的双重重任务，也也在合成成氨中占占有较重重要的地地位。本课题是是年产九九万吨合合成氨厂厂脱碳工工段的初初步设计计。设计计的目的的是为了了寻找出出一套合合理的脱脱碳工艺艺，获得得纯度较较高的净净化气，提提高二氧氧化碳的的回收率率，简化化流程，降降低能耗耗，达到到较高的的经济效效益指标标。设计

17、计内容主主要包括括生产工工艺的确确定和比比较，物物料衡算算和能量量衡算，设设备的选选型与设设计和管管道尺寸寸设计以以及绘制制带控制制点的工工艺流程程图和一一张主体体设备结结构图。由于脱碳碳分离过过程中，溶溶液吸收收和再生生是可逆逆过程，所所以溶液液的浓度度、循环环量以及及吸收和和再生的的温度、压压力都需需要进行行合理的的选择，这这就是本本课题所所要解决决的关键键问题。在在本设计计中，主主要是参参考相关关资料进进行选择择。本次设计计力求以以理论为为基础，贴贴近实际际为目标标，争取取让设计计更合理理。但由由于本人人水平有有限，经经验不足足，时间间有限，资资料收集集不全面面等因素素，本次次设计难难免

18、有疏疏漏甚至至错误，敬敬请老师师批评指指正。河南城建学院本科毕业设计 2 合成氨的概述2概述2.1 氨的的发现与与制取18988年，德德国A.弗兰克克等人发发现空气气中的氮氮能被碳碳化钙固固定而生生成氰氨氨化钙（又又称石灰灰氮），进进一步与与过热水水蒸气反反应即可可获得氨氨： CaCNN23HH2O（g）2NHH3（g）CaCCO3在合成氨氨工业化化生产的的历史中中，合成成氨的生生产规模模（以合成成塔单塔塔能力为为依据）随着机机械、设设备、仪仪表、催催化剂等等相关产产业的不不断发展展而有了了极大提提高。550年代代以前，最最大能力力为2000吨/日，660年代代初为4400吨吨/日，美美国于1

19、19633年和119666年分别别出现第第一个6600tt/d和10000tt/d的的单系列列合成氨氨装置，在在60-70年年代出现现15000-330000t/d规模的的合成氨氨。世界上885%的的合成氨氨用做生生产化肥肥，世界界上999%的氮氮肥生产产是以合合成氨为为原料。虽虽然全球球一体化化的发展展减少了了用户的的选择范范围，但但市场的的稳定性性却相应应地增加加了，世世界化肥肥生产的的发展趋趋势是越越来越集集中到那那些原料料丰富且且价格便便宜的地地区。19世纪纪中叶，炼炼焦工业业兴起，生生产焦炭炭过程中中制得了了氨。煤煤中的氮氮约有220%25%转化为为氨，煤煤气中氨氨含量为为8111g

20、/mm3，因而而可从副副产焦炉炉气中回回收氨。但但这样回回收的氨氨量不能能满足需需要，促促使人们们研究将将空气中中的游离离态氮变变成氨的的方法，20世纪初先后实现了氰化法和直接合成法制氨的工业方法。2.2 氨的的用途氨是重要要的无机机化工产产品之一一，在国国民经济济中占有有重要地地位。除除液氨可可直接氯氯水以及及各种含含氮混肥肥和复肥肥，都是是以氨作作为原料料的。合合成氨是是大宗化化工产品品之一，世世界每年年合成氨氨产量已已达到11亿吨以以上，其其中约有有80%的氨用用来生产产化学肥肥料，220%作作为其它它化工产产品的原原料。氨在工业业上主要要用来制制造炸药药和各种种化学纤纤维及塑塑料。从从

21、氨可以以制得硝硝酸，进进而再制制造硝酸酸铵、硝硝化甘油油、硝基基纤维素素等。在在化纤和和塑料工工业中，则则以氨、硝硝酸和尿尿素等作作为氮源源，生产产己二胺胺、人造造丝等产产品。氨的其它它工业用用途也十十分广泛泛，例如如，用作作制冰、空空调等系系统的制制冷济，在在冶金工工业中用用来提炼炼矿石中中的铜等等金属，在在医药和和生物化化学方面面用作生生产磺胺胺类药物物、维生生素、蛋蛋氨酸和和其它氨氨基酸等等等。所所以说合合成氨在在国民经经济中占占有十分分重要的的地位。作为肥肥料外，农农业上使使用的氮氮肥，例例如尿素素、硝酸酸铵、磷磷酸铵、硫硫酸铵、氯氯化铵、2.3 我国合成成氨工业业的发展展情况解放前我

22、我国只有有两家规规模不大大的合成成氨厂，解解放后合合成氨工工业有了了迅速发发展。119499年全国国氮肥产产量仅00.6万万吨，而而19882年达达到10021.9万吨吨，成为为世界上上产量最最高的国国家之一一。近几几年来，我我国引进进了一批批年产330万吨吨氮肥的的大型化化肥厂设设备。我我国自行行设计和和建造的的上海吴吴泾化工工厂也是是年产330万吨吨氮肥的的大型化化肥厂。这这些化肥肥厂以天天然气、石石油、炼炼油气等等为原料料，生产产中能量量损耗低低、产量量高，技技术和设设备都很很先进。2.4 合成成氨生产产的典型型流程目前企业业大多采采用直接接合成氨氨法生产产氨，即即根据化化学反应应式N2

23、+3HH2=2NNH3来设计计工艺。它它除了水水电解法法以外，不不管用什什么原料料得到的的粗原料料气中都都含有硫硫化合物物、一氧氧化碳、二二氧化碳碳等，而而这些不不纯物都都是氨合合成催化化剂的毒毒物。因因此，在在把粗原原料气送送去氨合合成以前前，需要要把这些些杂质除除去。这这样氨合合成生产产的原料料气过程程就包括括下述主主要步骤骤。一是造气气：即制制备含有有氢、氮氮和一氧氧化碳的的粗原料料气。二是净化化：采用用适当的的方法除除去原料料气中氢氢、氮以以外的杂杂质。主主要包括括变换过过程、脱脱硫脱碳碳过程以以及气体体精制过过程。三三是压缩缩和合成成：将纯纯净的氮氮、氢混混合气体体压缩到到高压，在在

24、铁催化化剂与高高温条件件下合成成氨。由于我国国煤炭目目前储存存量还比比较多，所所以本设设计采用用以煤炭炭为原料料来制取取合成氨氨的粗原原料气。以以煤炭为为原料制制取粗原原料气合合成氨的的流程是是采用间间歇的流流化床气气化法生生产半水水煤气，经经过变换换，脱碳碳，铜氨氨液除少少量二氧氧化碳、一一氧化碳碳等净化化步骤后后可获得得合格的的氮氢混混合物，然然后在铁铁催化剂剂存在和和适当的的温度、压压力条件件下合成成氨。下下面从合合成原料料气的三三个步骤骤详细论论述：造气：因为空空气中含含有711%的氮氮气，目目前已经经有很多多的技术术从空气气中分离离出满足足上述反反应的氮氮气，所所以造气气就是提提供维

25、持持该反应应的氢气气的过程程。最早早的造气气光阴就就是将煤煤或焦碳碳在高温温下与水水反应生生成水煤煤气或半半水煤气气，这种种混合气气体就是是原料气气。这种种工艺在在二十世世纪前半半期一直直是主流流造气工工艺，而而且一直直沿用至至今。二二十世纪纪六十年年代出现现了以天天然气、石石油重油油、石脑脑油等新新的造气气原料。由由于天然然气、油油田气、石石油这样样的原料料可以用用管道输输送，其其设施投投资成本本比固态态原料设设施要低低很多，所所以该工工艺自发发明以来来就逐渐渐取代了了煤炭造造气工艺艺。但从从目前能能源的储储量、开开采和消消耗走势势来看，煤煤炭造气气可能要要重新被被重视。净化粗粗合成气气：主

26、要要是对合合成气中中的硫化化物、碳碳的氧化化物等有有害杂质质进行脱脱除的过过程。对对于半水水煤气，主主要含无无机硫（H2S），有有机硫包包括硫氧氧化碳（COS），二氧化硫（CS2），硫醇（RSH），硫醚（RSR），噻吩（C4H4S）等；天然气中主要是无机硫（H2S）。天然气、石油重油、石脑油等中的硫化物的含量因产地不同而不同。但是这些硫化物不但使产品不纯净，更重要的是它们对设备有极强烈的腐蚀作用，而且特别容易使催化剂中毒失活。脱硫的方法归纳起来分湿法和干法两类。湿法包括物理法、化学法、物理-化学法三种，但湿法脱硫精度不及干法。干法脱硫适合脱出低量或微量，其也有物理吸附和化学吸附之分。通常干法脱

27、硫装置设备庞大复杂。脱碳是净化合成气的另有个重要步骤，因为任何方法制取的原料气都含有CO和一定量的CO2，其体积分数一般为12%40%。而CO在生产过程中还可能被氧化为CO2，而在后续工段中CO2容易使催化剂中毒，容易在某些低温工段固化成干冰堵塞管道设备，在甲烷化过程中还会消耗大量H2生成无用气体CH4。而对CO2加以回收可以在尿素、碳酸氢铵等产品的生产中利用。可见脱碳的意义是十分重大的。因为本设计的题目就是合成氨脱碳工段的工艺设计，所以不在此对其赘述，在后面有对脱碳工段的详细介绍。总的说来，对于粗合成气的净化是系统而且复杂的工作，它不仅关系产品质量，也对生产中能量的综合利用，环境的保护有重要

28、的影响。脱硫脱碳后还需要对原料气进行最终净化，将原料气中少量的CO和CO2除去，使其总量不超过10cm3/m3。最终净化有铜氨液吸收法、深冷分离法和甲烷化法。氨的合合成：将将纯净的的氢、氨氨混合气气压缩到到高压，在在催化剂剂的作用用下合成成氨。氨氨的合成成是提供供液氨产产品的工工序，是是合成氨氨生产过过程的核核心部分分。氨合合成反应应在较高高压力和和催化剂剂存在下下进行的的由于反反应后气气体中氨氨含量不不高，一一般只有有10%200%，故故采用未未反应氢氢氮气循循环的流流程。氨氨合成反反应式如如下：N2+33H22NNH3(g) =-92.4kJJ/mool工业中反反应压力力在100-35MM

29、Pa之之间，根根据能量量利用合合理来取取值。关关于催化化剂，人人们已经经开发出出一系列列催化剂剂，但比比较广泛泛使用的的是寿命命比较长长，活性性良好而而且价廉廉易得的的铁系催催化剂。该该催化剂剂早期制制备时还还加入了了促进剂剂。对于于产品的的分离，目目前工业业上有两两种方法法：水吸吸收法和和冷凝法法。2.5 脱碳碳在合成成氨中的的作用和和地位脱碳也就就是二氧氧化碳的的脱除和和回收，它它属于原原料气的的净化阶阶段。因因为无论论是固体体燃料还还是以烃烃类为原原料制得得的原料料气经一一氧化碳碳变换后后都含有有15%400%的二二氧化碳碳。而在在合成氨氨生产过过程中经经过变换换后气体体一般含含有211

30、%330%的的二氧化化碳。它它不仅会会使氨合合成催化化剂中毒毒，而且且给清除除少量一一氧化碳碳的过程程带来困困难。例例如：采采用铜氨氨液洗涤涤法时二二氧化碳碳与其中中的氨生生成碳酸酸氨，而而且会形形成晶体体堵塞管管道和设设备；采采用液氨氨洗涤时时，它容容易固化化成干冰冰也会堵堵塞管道道与设备备；在甲甲烷化过过程中二二氧化碳碳过多会会消耗大大量的氢氢又生成成无用的的气体甲甲烷。又又因为按按合成工工序补充充气中必必须满足足CO和CO2含量小小于200PPmm。此外外，二氧氧化碳又又是制造造尿素、碳碳酸氢氨氨、纯碱碱的原料料。因此此，在合合成系统统前不但但必须将将二氧化化碳气体体清除干干净而且且还必

31、须须回收利利用。二二氧化碳碳的脱除除和回收收利用是是脱碳过过程的双双重任务务，也在在合成氨氨中占有有较重要要的地位位。河南城建学院本科毕业设计 3 脱碳方法的比较3工艺流流程的确确定3.1脱脱碳方法法概述由变换工工序来的的低变气气进脱碳碳系统的的吸收塔塔，经物物理吸收收或者化化学吸收收法吸收收二氧化化碳。出出塔气中中二氧化化碳含量量要求小小于0.1%。为为了防止止气体夹夹带出脱脱碳液，脱脱碳后的的液体进进人洗涤涤塔，用用软水洗洗去液沫沫后再进进入甲烷烷化换热热器。脱脱碳塔出出来的富富液经换换热器后后，减压压送至二二氧化碳碳再生塔塔，用蒸蒸汽加热热再沸器器，再脱脱去二氧氧化碳。由由再生塔塔顶出来

32、来的COO2，经空空冷器和和水冷器器，气体体温度降降至400，再再经二氧氧化碳分分离器除除去冷凝凝水，送送到尿素素车间作作原料。再再生后的的脱碳液液（贫液液），先进进溶液空空冷器，冷冷却至665左左右，由由溶液循循环泵加加压，再再经溶液液水冷器器冷却至至40后，送送入二氧化化碳吸收收塔循环环使用。3.2净净化工序序中脱碳碳方法在合成氨氨的整个个系统中中，脱碳碳单元将将为系统统关键主主项，脱脱碳工序序运行的的好坏，直直接关系系到整个个装置的的安全稳稳定与否否。脱碳碳系统的的能力将将影响合合成氨装装置和尿尿素装置置的能力力。COO2是一种种酸性气气体，对对合成氨氨合成气气中COO2的脱除除，一般般

33、采用溶溶剂吸收收的方法法。根据COO2与溶剂剂结合的的方式，脱脱除COO2的方法法有化学学吸收法法、物理理吸收物物理法和和化学吸吸收法三三大类。3.2.1化学学吸收法法化学吸收收法即利利用COO2是酸性性气体的的特点，采采用含有有化学活活性物质质的溶液液对合成成气进行行洗涤，CCO2与之反反应生成成介稳化化合物或或者加合合物，然然后在减减压条件件下通过过加热使使生成物物分解并并释放CCO2，解吸吸后的溶溶液循环环使用。化化学吸收收法脱碳碳工艺中中，有两两类溶剂剂占主导导地位，即即烷链醇醇胺和碳碳酸钾。化化学吸收收法常用用于COO2分压较较低的原原料气处处理。烷链醇醇胺类的的脱碳工工艺有：-乙醇

34、醇胺(mmonooethhanoolamminee，H2NCHH2CH2OH，MEAA)法；甲基二二乙醇胺胺（metthyll diiethhanoolamminee，CH3N(CCH2CH2OH)2，MDEEA）法；活化MMDEAA法（即aMDDEA工工艺）。（2）碳碳酸钾溶溶液作吸吸收剂的的脱碳工工艺，即即热钾碱碱脱碳工工艺有：无毒GG-V法法；苯苯菲尔法法；催催化热钾钾碱（Catta ccarbb）法；Fleexsoorb法法2。1）MEEA法MEA法法是一种种比较老老的脱碳碳方法。吸吸收过程程中，MMEA与与CO22发生反反应生成成碳酸化化合物，经经过加热热即可将将CO22分解出出来。

35、该该法的最最大优点点是可以以在一个个十分简简单的装装置中，把把合成气气中的CCO2脱除到到可以接接受的程程度。但它本身身存在两两个缺点点：（11） CCO2能与吸吸收反应应生成的的碳酸化化合物发发生进一一步反应应生成酸酸式碳酸酸盐，该该盐较稳稳定，不不易再生生；（22） CCO2能与MMEA发发生副反反应，生生成腐蚀蚀性较强强的氨基基甲酸醋醋，容易易形成污污垢。2）甲基基二乙醇醇胺MDDEAMDEAA法脱碳碳过程中中，COO2与甲基基二乙醇醇胺(MMDEAA，一种种叔胺)生成的的碳酸盐盐稳定性性较差，分分解温度度低，且且无腐蚀蚀性。相相对其它它工艺，MMDEAA法有以以下优点点：（11）能耗耗

36、和生产产费用低低；（22）脱碳碳效率高高，净化化气中CCO2含量可可小于1100pppm；（3）使使用范围围广，可可用于大大、中、小小各型合合成氨厂厂；（44）溶剂剂稳定性性好；（55）溶剂剂无毒、腐腐蚀性极极小；（66）能同同时脱硫硫。由于于MDEEA具有有以上优优点，所所以不需需要毒性性防腐剂剂，设备备管道允允许采用用廉价碳碳钢材料料，不需需要钝化化过程，耗耗热低，设设备管道道不需要要伴热盘盘管，能能达到很很好的节节能效果果3。在MDEEA溶液液中添加加少量活活化剂即即为MDDEA法法，活化化剂为眯眯哇、甲甲基咪哇哇等，浓浓度约为为2-55%。活活性MDDEA工工艺开发发于200世纪660

37、年代代末，第第一套活活化MDDEA脱脱碳工艺艺装置是是19771年在在德国BBAFSS公司氨氨三厂投投入使用用在此后后的几年年里，另另有8套套装置采采用了活活化MDDEA，这这些装置置的成功功使用，使使得MDDEA工工艺自119822年后备备受欢迎迎。我国国在大型型装置中中使用MMDEAA脱碳工工艺，乌乌鲁木齐齐石化公公司化肥肥厂属于于首例4。BBAFSS公司推推出的MMDEAA脱碳工工艺，主主要用于于对原来来MEAA工艺的的改造，近近几年我我国一些些研究单单位正在在对这方方面进行行积极的的研究。3）低热热耗苯菲菲尔法相对上述述脱除CCO2的吸收收剂溶液液，碳酸酸钾溶液液更价廉廉易得，并并具有

38、低低腐蚀，操操作稳定定，吸收收CO2能力较较强等特特性。但但碳酸钾钾溶液本本身吸收收CO22的速度度缓慢，需需要添加加一些活活化剂。其其中如无无毒G-V法工工艺就是是由意大大利Giiammmaroo-Veetroocokke公司司所开发发，最初初使用的的活化剂剂和缓蚀蚀剂为AAs2O3，但对对人体有有毒。后后来有人人用氨基基乙酸取取代Ass2O3，消除除了毒性性，成为为无毒GG-V法法。我国国栖霞山山化肥厂厂就采用用了这种种工艺。由由美国联联碳公司司开发的的低热耗耗苯菲尔尔法，用用二乙醇醇胺(DDEA)作活化化剂，VV2O5作为腐腐蚀防护护剂。我我国于220世纪纪90年年代相继继以布朗朗工艺建

39、建了4套套装置，即即锦西天天然气化化工厂、建建峰化肥肥厂、四四川天华华公司化化肥厂和和乌鲁木木齐石化化总厂第第二化肥肥厂，规规模都是是日产氨氨10000吨。低低热耗苯苯菲尔工工艺是由由美国联联碳公司司在传统统苯菲尔尔工艺基基础上开开发的，采采用了节节能新技技术。国国内在220世纪纪70年年代引进进的133套大型型化肥装装置中，有有10套套采用苯苯菲尔脱脱碳工艺艺。从119855年起，己己有7套套进行了了用低热热耗苯菲菲尔工艺艺改造。国国内新建建的以天天然气为为原料的的大型合合成氨装装置，脱脱碳系统统也多采采用低热热耗苯菲菲尔工艺艺，如锦锦天化厂厂、建峰峰厂、天天华公司司等。中中海石油油化学有有

40、限公司司合成氨氨装置脱脱碳系统统采用改改良型苯苯菲尔流流程55。苯苯菲尔法法可在高高温下运运行，再再生热低低，添加加的V22O5可防腐腐蚀，但但该工艺艺需对设设备进行行钒化处处理，要要求工人人的操作作水平较较高，并且浪浪费溶剂剂，能耗耗大，特特别蒸汽汽用得多多，有效效气体损损失也大大，运行行成本高高等缺点点。3.2.2物理理吸收法法物理洗涤涤是COO2被溶剂剂吸收时时不发生生化学反反应，溶溶剂减压压后释放放CO22 (不不必加热热)，解解吸后的的溶液循循环使用用。相对对化学吸吸收法，物物理洗涤涤法的最最大优点点是能耗耗低， CO22不与溶溶剂形成成化合物物，减压压后绝大大部分CCO2被闪蒸蒸出

41、来，然然后采用用气提或或负压实实现溶剂剂的完全全再生。这这就使得得工艺投投资省、能能耗低、工工艺流程程简单。物物理吸收收法主要要有Seelxeeol法法、Ellourr法、变变压吸附附法及低低温甲醇醇法等6。物物理吸收收法常用用于高CCO2分压的的原料气气处理。NHDD法NHD法法被认为为是目前前能耗最最低的脱脱碳工艺艺之一，该该法使用用的溶剂剂为聚乙乙二醇二二甲醚的的混合物物，其分分子式为为CH33-O-（CHH2-CHH2-O)n-CHH2，式中中n=22-8。NNHD是是兖矿鲁鲁南化肥肥厂与南南京化学学工业集集团公司司研究院院、杭州州化工研研究所共共同开发发成功的的一种物物理吸收收硫化氢

42、氢和二氧氧化碳等等酸性气气体的高高效溶剂剂7。NHHD气体体净化技技术改造造系脱除除酸性气气体的物物理吸收收新工艺艺，适合于于合成气气、天然然气、城城市煤气气等的脱脱硫脱碳碳。NHHD具有有对设备备无腐蚀蚀，对CCO2、H2S等酸酸性气体体的吸收收能力强强、蒸汽汽压低，挥挥发性小小、热稳稳定性和和化学稳稳定性好好、不会会起泡，无无腐蚀性性等优点点，并且且该法在在NHDD的再生生过程中中几乎不不需要能能量，通通常利用用空分装装置富余余的低压压氮气在在气提塔塔进行脱脱碳富液液的气提提再生，其其优点是是减少利利用空气气气提带带来系统统内NHHD溶液液含水量量的富集集，省去去了空气气水冷、气气水分离离

43、及NHHD脱水水设备，节节约了投投资，简简化了流流程88。碳酸丙丙烯酯法法(PCC)法碳酸丙烯烯酯法是是碳酸丙丙烯酯为为吸收剂剂的脱碳碳方法。其其原理是是利用在在同样压压力、温温度下，二二氧化碳碳、硫化化氢等酸酸性气体体在碳酸酸丙烯酯酯中的溶溶解度比比氢、氮氮气在碳碳酸丙烯烯酯中的的溶解度度大得多多来脱除除二氧化化碳和硫硫化氢而而且二氧氧化碳在在碳酸丙丙烯酯中中溶解度度是随压压力升高高和温度度的降低低而增加加的，CCO2等酸性性气体在在碳丙溶溶剂中溶溶解量一一般可用用亨利定定律来表表达，因因而在较较高的压压力下，碳碳酸丙烯烯酯吸收收了变换换气中的的二氧化化碳等酸酸性气体体，在较较低的压压力下二

44、二氧化碳碳能从碳碳酸丙烯烯酯溶液液中解吸吸出来，使使碳酸丙丙烯酯溶溶液再生生，重新新恢复吸吸收二氧氧化碳等等酸性气气体的能能力。碳碳酸丙烯烯酯法具具有溶解解热低、粘粘度小、蒸蒸汽压低低、无毒毒、化学学性质稳稳定、无无腐蚀、流流程操作作简单等等优点。该法COO2的回收收率较高高，能耗耗较低，但但投资费费用较高高。适用用于吸收收压力较较高、CCO2净化度度不很高高的流程程，国内内主要是是小型厂厂使用。用用碳丙液液作为溶溶剂来脱脱除合成成氨变换换气中CCO2工艺是是一项比比较适合合我国国国情的先先进技术术，与水洗洗工艺比比较，除除具有物物理吸收收过程显显著的节节能效果果外，在现有有的脱碳碳方法中中，

45、由于它它能同时时脱除二二氧化碳碳、硫化化氢及有有机硫化化物，加加上再生生无需热热能，能能耗较低低等优势势，在国外外合成氨氨和制氢氢工业上上已得到到泛应用用。图3.11 碳酸酸丙烯酯酯脱碳流流程变压吸附附气体分分离净化化技术，简简称PSSA（Preessuure Swiing Adssorpptioon）。变压压吸附法法是近几几年才用用于合成成气净化化的，它它属于干干法，采采用固体体吸附剂剂在改变变压力的的情况下下，进行行（加压）吸附CCO2或（减压）解吸。变变压吸附附法分离离气体混混合物的的基本原原理是利利用某一一种吸附附剂能使使混合气气体中各各组份的的吸附容容量随着着压力变变化而产产生差异异的特性性，选择择吸附和和解吸再再生两个个过程，组组成交替替切换的的循环工工艺，吸吸附和再再生在相相同温度度进行。可可用此法法改造小小型氨厂厂，将低低能耗，在在大型氨氨厂使用用显得困困难。为为了达到到连续分分离的目目的，变变压吸附附脱碳至至少需要要两个以以上的吸吸附塔交交替操作作，其中中必须有有一个吸吸附塔处处于选择择吸附阶阶段，而而其它塔塔则处于于解吸再再生阶段段的不同同步骤。在在每次循循环 中，每每个吸附附塔依次次经历吸吸附、多多次压力力均衡降降、逆向