无机化工生产技术与操作 教学课件 作者 颜鑫 主编 田伟军张桃先 副主编 项目四 原料气的脱碳.ppt

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化学工业出版社 项目四 原料气的脱碳 项目四 主要内容 1 原料气脱碳的重要意义 2 脱碳方法 3 碳酸丙烯酯脱碳法 4 改良热钾碱法脱碳 5 脱碳方法的选择 变换气中含有大量CO2,一般为28~32%。CO2是合成氨催化剂致命的毒物,必须进行彻底的清除; CO2又是一种可用于生产尿素、碳铵、纯碱、纳米碳酸钙等产品的重要化工原料。 CO2又是一种温室气体,必须加以回收利用。 1 原料气脱碳的重要意义 2.脱碳方法 ⑴ 湿法脱碳法 ⑵ 干法脱碳法 变压吸附法 化学吸收法、物理吸收法 热钾碱法 联碱法 联尿法 氨水法 (碳化法) 醇胺法 化学吸收法 加压水洗法 NHD法 碳酸丙烯 酯法 低温甲醇 洗涤法 物理吸收法 2 ⑵工艺条件 3.碳酸丙烯酯脱碳法(Fluor法) ⑴基本原理 1 3 ⑶工艺流程 ⑴基本原理 碳酸丙烯酯,极性溶剂。性质稳定,无毒,对碳钢设备无腐蚀,可选择性脱除二氧化碳、硫化氢和有机硫,而对氢、氮、一氧化碳等有效气体的溶解度甚微。 具有净化度高、能耗低、回收二氧化碳纯度高等优点,在工业上广泛应用。 表1 0.1MPa,25℃时各气体在碳酸丙烯酯中的溶解度(m3/m3) ⑵工艺条件 ①温度 温度升高,CO2和H2S在碳丙中的吸收过程不利; 相反,增大H2、N2的损失。 因此,降温有利于CO2和H2S的吸收,减少溶剂循环量,降低贫液泵的电耗,并减少氢氮气的损失; 同时,温度降低还可降低溶剂蒸汽损失。 放热反应过程,循环水做冷却剂,夏季温度为40℃左右,冬季温度为25℃左右。 ②压力 吸收压力越大,越有利于CO2和H2S的吸收脱除,从而有效提高其吸收能力。碳酸丙烯酯溶剂的循环量将减小。 实际生产中,脱碳吸收压力主要取决于变换过程的压力大小,一般为1.2MPa~2.8MPa。 ③溶剂贫度 溶剂贫度是指贫液中残余CO2的量,单位为m3CO2/m3溶剂。 贫度越低,气体净化度将越高,但贫度受再生方法和能耗的限制,并与后续的气体精炼净化方法有关。 如铜洗流程,则净化气中CO2含量应控制在1%左右,溶剂贫度控制在0.1~0.2 。 如联醇工艺,则净化气中CO2含量可控制在3%~5%,此时,溶剂贫度可控制在0.3~0.5。 ④吸收气液比 吸收气液比是指单位时间内进吸收塔的原料气体积与进塔贫液体积之比。 吸收气液比影响工艺的经济性和气体净化度。气液比增大,单位体积溶剂可处理的原料气量也大,所需溶剂量就少,电耗和操作费用就可降低。 总的来说,单纯氨厂的净化度要求较高,其吸收气液比较小;而联醇厂的净化度要求较低,其吸收气液比较大,一般吸收气液比控制在6~12。 此外,溶剂中水分含量也是一个重要指标之一。水分增加会降低溶液吸收CO2的能力,使净化度下降,且会增加对碳钢的腐蚀。一般认为,溶剂中水分含量应控制在1%~2%以下。 ⑶工艺流程与主要设备 1—油水分离器;2—脱碳塔;3—碳丙分离器;4、11—泵;5—冷却器;6—闪蒸槽; 7—常压再生塔;8—气提鼓风机;9—中间贮槽;10—洗涤塔;12—罗茨鼓风机 4.改良热钾碱法 ⑴基本原理 也称本菲尔特法,其脱碳反应式为: 体积缩小、气液相放热反应;加压、降温操作有利于脱碳反应向右边移动,有利于提高溶液中碳酸钾的转化率。 实际生产中,为了降低再生能耗,吸收温度和再生温度相近,但单纯的热碳酸钾溶液吸收二氧化碳的速度很慢、净化度不佳、腐蚀性很大,尤其是吸收了二氧化碳后的富液对碳钢的腐蚀性更大。 添加活化剂以加快吸收反应、加入缓蚀剂以降低溶液对设备的腐蚀。 以碳酸钾为吸收剂的主要脱碳方法 本菲尔特法的活化剂为DEA。DEA的化学名称为2,2二羟基二乙胺,简写为R2NH。其氨基与液相中的CO2进行反应,当碳酸钾溶液中含有少量DEA时,其吸收反应过程如下: (5-3)式是整个过程的控制步骤 ⑵碳酸钾溶液对其他组分的吸收 胺-碳酸钾溶液除了能脱除原料气中CO2外,还能将原料气中的H2S、各种有机硫、氰氢酸(HCN)及少量不饱和烃等有害杂质加以全部或部分吸收脱除。 其吸收反应的反应式如下: 溶液吸收H2S的速度比CO2的速度快30~50倍,经脱碳后,净化气中H2S的净化度仍相当高。 HCN是强酸

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