高效低能耗mdea脱除二氧化碳新工艺

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1、高效低能耗MDEA脱除二氧化碳新工艺张学模作者简介：张学模(1941年～)，男，本科，1965年毕业于南京化工学院，教授级高级工程师，原为南化集团研究院副总工程师，学科带头人，一直从事气体净化中酸性气体CO2、硫化氢及有机硫脱除的研究工作，中国化工协会会员，多次获得原化工部及国家科技进步奖，发明专利及享受政府特殊津贴。E-mail:wulinzhan@sohu.comTel13605155308。陆峰21.原南化集团研究院，南京2100002.江苏省常州市宇平化工有限公司常州213169摘要：该文叙述了多胺法（改良MDEA）脱除CO2的基本原理——MDEA与CO2的反

2、应机理和MDEA对CO2具有物理吸收及化学吸收的双重性，以及本工艺的双活化剂的独特性。本文介绍了在合成氨及甲醇生产中采用本工艺脱CO2具有净化度高，能同时脱除硫化物，吸收能力高，热能耗低，溶液损失少，可利用闪蒸提高再生气CO2纯度等特点，以及在各种工况下的工艺流程和消耗指标。本文还叙述了本工艺近几年来的技术新进展,新装置的投运情况和利用本工艺的CO2再生气生产食品级CO2。最后文中叙述部分工厂生产误区造成的设备腐蚀、溶剂起泡，热能耗高，净化度差等问题以及解决办法。关键词：多胺法；脱CO2工艺；净化；吸收；再生1概况活化MDEA是20世纪70年代初西德巴斯夫(BASF)

3、公司开发的一种以甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液为基础的脱CO2新工艺，近30年来，这种溶剂系统已被成功地应用于许多工业装置。由于MDEA对CO2有特殊的溶解性，因而具有许多优点，工艺过程能耗低。通过加入特种活化剂进一步改进该溶剂，开发了高效活性MDEA脱除CO2新工艺。这种工艺在投资和公用工程、物料消耗、费用等方面与其它脱CO2方法相比是经济的，具有很强的竞争性。该方法是当今低能耗的脱除CO2的方法之一。1971年西德的一个30万吨氨厂首次成功应用。由于它的低能耗高效率，目前世界上已有近百个大型氨厂采用，我国也在新疆、宁夏、沪天化、海南等30、45万吨氨厂引进了该工艺

4、。作者于81年负责开发MDEA溶液脱硫工艺，83年通过部级鉴定,已广泛成功应用于天然气脱硫及炼厂气脱硫的工业装置。85年开始作者负责多胺法脱除CO2的研究，92年底通过部级鉴定，从91年第一套工业装置投入运行以来，至今已有几百套装置投入应用。操作压力从0.7MPa至2.8MPa，生产能力有年产氨1～40万吨不同规格，总处理能力超过300万吨氨/年。该工艺94年获化工部科技进步二等奖，96年获国家科技进步三等奖，96年列为国家“九五”重点科技成果推广计划项目，并获国家发明专利。经过几百套的应用，工艺流程几经改进，目前已有一整套完整的技术及施工图设计和开车经验。2基本原理

5、N-甲基二乙醇胺与CO2反应如下：10…………(1)…………(2)(1)+(2)式:…………(3)反应受⑴控制，反应⑴是CO2水化反应，在25℃时反应速度常数KOH=104升/克分子·秒，[OH]=10-3～10-5克分子。所以反应⑶是很慢的反应。当在MDEA溶液中加入少量的活化剂R'2NH时，吸收CO2反应按下面的历程进行。…………(4)…(5)(4)+(5)式:…(6)反应式⑹受反应式⑷控制，反应式⑷是二级反应，在25℃时反应速度常数KAM=104升/克分子·秒，加入1～4%活化剂，其游离胺[R'2NH]＞10-2克分子。由此看出，反应⑷的反应速度大大快于反应⑴。

6、综上所述，加入活化剂后改变了MDEA溶液吸收CO2的历程。活化剂起到了传递CO2的作用，加快反应速度。活化剂在表面吸收了CO2，然后向液相(MDEA)传递CO2，而活化剂又被再生。从化学观点来看，MDEA含有一个叔氮原子作为活性基团，这就意味这个溶液吸收CO2仅生成碳酸氢盐，因此可以进行加热再生，它的蒸汽消耗远比伯、仲胺与CO2生成颇为稳定的氨基甲酸盐进行加热再生时低。MDEA溶液另一个重要性能表现在不同CO2分压的等温溶解度曲线上，此曲线表明它介于物性溶剂与化学溶剂之间，我们称MDEA溶液是一种“物理”化学吸收剂。如溶液中的MDEA浓度为4.28mol/L，温度为7

7、0℃时，分压为0.5MPa的CO2溶解度为57L/L，分压为0.1MPa的CO2溶解度为27L/L,意味着差额△X＝30L/L。利用这一特性，工艺流程中采用常压闪蒸而使溶剂得到部分再生，从而减少整个工艺的再生热能耗。而且在吸收过程中它对非极性气体---例如：氢、氮、甲烷和高级烃类化合物的溶解度低，因此，被净化气体的损失很少。我们通过研究采用双活化剂，这样可以克服BASF工艺中存在的①单一活化剂浓度高、蒸汽分压高，净化气及再生CO2需用水洗涤来回收活化剂；10②BASF的活化剂浓度超高时会使碳钢腐蚀等问题，而我们的双活化剂采用双低浓度，远离腐蚀区。加入