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1、第1期刑银全等:超重力法脱除合成氨原料气中二氧化碳的实验研究29超重力法脱除合成氨原料气中二氧化碳的实验研究3邢银全,刘有智,王其仓,尚海茹(中北大学山西省超重力化工工程技术研究中心,山西太原030051)摘要:对应用旋转填料床于脱除合成氨原料气中二氧化碳进行了实验研究。采用在MDEA(N2甲基二乙醇胺)水溶液中加入少量烯胺TETA(三乙烯四胺)或氨基酸盐组成的复合溶液。主要考察了不同类型吸收液、吸收液二氧化碳负荷、超重力因子β、气液比等因素对合成氨原料气中二氧化碳脱除效率的影响。实验结果表明,在MDEA水溶液中加入TETA或氨基酸盐添加剂,大大提
2、高了脱除效率,改善了传质速率,其中以TETA作为添加剂的混合吸收液的脱除效率在2种混合吸收液中最好,相对于单一的MDEA吸收液,混合吸收液的脱除效率平均提高了101.19%。在相同的操作条件下,脱除效率随着超重力因子β增大而增大,β大于120后对脱除效率的影响不明显;脱除效率随液气比的增大呈现出先增大后减小的趋势,其最佳液3气比约为10L/m。超重力旋转填料床与传统塔设备相比,具有二氧化碳脱除效率高、低液泛、处理能力大、能耗和运行费用低、占地面积小、操作简便等优点,具有良好的工业应用前景。关键词:旋转填料床;二氧化碳脱除;超重力法;合成氨;有机氨;
3、MDEA中图分类号:TQ03.39文献标识码:A文章编号:100129219(2008)01229205在合成氨原料气和天然气净化过程中,酸性气学溶剂,对酸性气的吸收效果良好,且溶液的解吸能体的脱除至关重要。酸性气中主要是硫化氢和耗却很低和具有较大吸收负荷,在工业上应用越来CO2,其中CO2又是尿素,纯碱等化工产品的原料,越广泛,是有发展前途的节能新工艺。然而N2甲基因此CO2的脱除和回收直接关系到氨的合成工艺二乙醇胺(MDEA)是叔胺,吸收CO2速率较小,因而和系统的碳平衡。在化工过程中,合成氨是一种高在工业运用上受到限制;氨基酸盐和三乙烯四胺能
4、耗工艺,通常吨氨总能耗为27.2～54.3GJ。脱碳(TETA)等具有较好的吸收能力,但是解吸能力较[1]工序的能耗大约为总能耗的10%～15%。因此,差,不能很好地重复利用;TETA含有两个伯胺氮原开发和推广应用低能耗脱碳新工艺,对节约能源和子,两个仲胺氮原子,伯胺、仲胺的吸收速率较快,其降低生产费用有重要意义。目前脱CO2的方法很处理性能都大于伯胺和仲胺,但其处理性、能耗和腐[2]多,大体上可分为3类:化学吸收法、物理吸收法蚀性性等方面都都不及N2甲基二乙醇胺及物理化学吸收法。其中化学吸收法有无毒G2V(MDEA)。.因此本文拟将利用伯胺、仲胺
5、的较快吸法、本菲尔法、空间位阻法等;物理吸收法包括低温收速率与叔胺的较大吸收负荷相结合,从而明显的甲醇洗法、聚乙二醇二甲醚法、碳酸丙烯酯法等;而提高CO2的吸收速率;在反应器方面:现有的吸收物理化学吸收法有低温甲醇洗法和N2甲基二乙醇法净化气态污染物的主体设备———吸收装置,主要胺法等。然而目前的各种合成氨脱碳技术都存在一包括:各种类型的吸收塔、文丘里洗涤器、鼓泡反应些缺点:物理吸收法脱碳能耗低,溶剂格昂贵、损耗器等。但无论是哪种反应器都存在着明显的缺点,大,如碳酸丙烯酸酯、聚乙二醇二甲等。物理2化学诸如传质效率不高、设备体积大、能耗高、安装及维吸
6、收法在氨厂脱CO2用得很少,除非用于同时脱硫修不方便等。因此新处理装置、新吸收剂的开发和与脱CO2;化学吸收法吸收剂损失太大、再生能耗比现有脱除工艺的改进已成为业内研究者所关注的焦[4]较高等缺点。但是考虑到吸收效率、经济成本等因点。超重力技术作为一种突破性的强化“三传一素,化学吸收法有着更为广泛的应用。在化学吸收反”过程的新技术,其具有传质效率高、液泛点低、[3]法吸收剂方面:MDEA(甲基二乙醇胺)属物理化处理量大、体积小、能耗低、微观混合均匀、安装方式[5]灵活、易维修等优点。因此,超重力旋转填料床收稿日期:2007210230;作者简介:刑
7、银全(19822),男,硕士3生,电邮qjy8686@1631com;导师:刘有智,工学博士,博脱除合成氨原料气中CO2是结合了化学吸收和超导,教授,中国科学院山西煤炭化学研究所国家煤转化重点实验室客座教授。重力技术的一种新型分离技术。由于在传质性能、30天然气化工2007年第33卷操作、能耗、投资等方面的一系列优点,使得该技术旋转床上部的气体出口排出。操作参数:气体流量3具有很好的应用前景。本文以超重力旋转填料床为(G)5～15m/h,液体流量(L)20～120L/h,超重力反应器,选用了氨基酸盐、三乙烯四胺(TETA)为活因子(β)9～150,
8、操作温度为室温。性剂,N2甲基二乙醇胺(MDEA)作为吸收液主体,测试吸收剂不同类型、吸收液CO2负荷、超重力因子、气液比
