文献综述--杨翠平.doc

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1、学校代码：11517学号：7HENANINSTITUTEOFENGINEERING文献综述题目浅析合成氨工艺脱碳工段学生姓名杨翠平专业班级化学工程与工艺1142学号7系（部）材料与化学工程学院指导教师(职称)董雪茹（副教授）完成时间2015年03月09日浅析合成氨工艺脱碳工段摘要：本文主要说明了脱碳工段在合成氨工艺中的重要性，并着重介绍了热钾碱工艺中的本菲尔法和醇胺工艺中的MDEA法，另简要说明了其他工艺方法如：碳酸丙烯酯（PC）法、聚乙二醇二甲醚（NHD）法、低温甲醇洗法等，它们各有自己的特点和适用范

2、围。关键词：合成氨脱碳苯菲尔法MDEA法1前言全球气候变暖的温室气体中，最主要的气体就是CO2。合成氨装置在制备合成气的过程中会产生大量CO2，若不能将合成气中的CO2脱除出来，将会有大量含CO2的废气排到大气中，造成环境污染。因此脱碳装置在合成氨、尿素生产装置中非常重要，多年以来很多研究机构一直致力于完善脱碳工艺，以求在以CO2为原料的化工装置中收到更好的效果[1]。最终产品为尿素的合成氨生产中，脱碳单元处于承前启后的关键位置，其作用既是净化合成气，又是回收高纯度的尿素原料CO2[2]。脱碳系统可以减

3、少甲烷化炉中的氢耗量及合成氨工段的毒物(CO2)，并提高生产效率；同时,可以防止甲烷化炉超温情况的发生[3]。用各种原料和不同气化方法制造合成氨的生产过程中，都有相当数量的CO和CO2需要除去。经过变换后气体中的CO2含量一般在18--35%范围内，CO2的数量在1.2--1.4吨/吨氨的范围内CO2的存在，不仅会使氨合成催化剂中毒，而且也给清除少量CO的过程带来困难[4]。而且，CO2又是制造尿素、纯碱、干冰等产品的原料，应将其很好地回收利用。另外，CO也是氨合成催化剂的毒物，一般要求进入氨合成塔的原

4、料气中CO和CO2总含量小于10PPM。因此，原料气中CO和CO2的脱除是合成氨生产中必不可少的一步[5]。2脱碳出口微量CO2高对系统的影响合成装置脱碳单元主要功能是脱除合成气里的CO2，未脱除的CO2进入甲烷化系统，在甲烷化炉中与氢1：4反应生成甲烷，造成系统能量和氢损失[6]；在满负荷工况下，根据物料平衡图，脱碳系统出口微量每增加0．1(摩尔百分比)，则每小时约少产416kg氨，一年按330d计算，则每年少产3294．7t氨[7]。3脱碳技术的改进方法脱碳技术的改进方法主要有3个：（1）更换脱碳溶

5、剂或改变组成成分；（2）对工艺流程进行优化；（3）对操作设备进行改进。其中，第一种方法由于具有无设备、投资少、操作简便等优点，已经成为脱碳技术改进的重要方法[8]。4脱碳工艺简介根据CO2与溶剂结合的不同方式，脱除CO2的方法基本可分为三大类：物理吸收法、化学吸收法和物理一化学吸收法[9]。其中物理吸收法处理量很小，物理一化学吸收法对H2S的选择性比较差，因此国际上大型氨厂的脱碳工艺都以化学吸收法为主，应用最多的是热钾碱工艺和醇胺工艺，热钾碱工艺脱碳中占主导地位的是苯菲尔法，醇胺工艺中占主导地位的是MD

6、EA法[10]。合成氨老系统脱除变换气中CO2是采用水洗法。该法优点是流程及操作较简单。但是，由于水对CO2的吸收能力低，因而水的循环量很大，从而造成耗电多、耗水多、氮氢气体损失也较大，而付产CO2回收率又低，另外，设备体积庞大，占地面积也大[11]。4.1热钾碱工艺热钾碱工艺是世界上广泛应用的一种CO2脱除方法。在热钾碱工艺中，CO2的吸收过程是在碳酸钾水溶液中的可逆反应过程，碳酸钾溶液吸收CO2反应生成碳酸氢钾；溶液再生是将已吸收CO2的溶液加热到碳酸氢钾分解即可发生逆反应，释放CO2再生成碳酸钾，

7、溶液循环使用。由于该反应十分缓慢，必须加入某些物质作为活化剂对反应起到催化作用，以大幅度提高反应过程的传质速率和溶液的吸收能力[12]。热钾碱工艺被广泛用于合成气、天然气、氢气等工业气体的净化，迄今为止，世界上各种类型的热钾碱脱碳装置已逾千套。热钾碱工艺具有溶液吸收能力强、净化度高、再生气纯度高、溶液价格便宜等优点；但是再生热耗高是碳酸钾脱碳工艺的主要缺点，针对这个问题，国内外开发出各种新技术、新工艺以降低再生热耗[13]。改良苯菲尔法是合成氨工艺脱除转化气中CO2以得到合格的合成氨工艺气的代表性单元操

8、作，其运行的能耗高低、稳定性将直接影响着工厂的经济效益。工艺为两段吸收一段再生流程，采用蒸汽喷射器和蒸汽压缩机回收脱碳贫液中的潜热，产生的闪蒸汽供再生用[14]。自低变经过冷凝液再沸器，温度从230℃降156℃，再经溶液再沸器以及脱盐水加热器温度降到104℃，压力2.81MPa，进人脱碳单元。此时含有16.78%(干基)CO2的工艺气经吸收塔两段吸收后，从吸收塔顶部出来，再经分离器进人下游的甲烷化单元[15]。4.2MDEA法该法由德国巴斯