原料气中二氧化碳的脱除.ppt

原料气中二氧化碳的脱除 金飞 刘佳明 叶杨飞 涂成敏 一、化学吸收法 1.本菲尔特法（改良热钾碱法）脱碳 基本原理 反应如下 是一可逆反应。假定气相中二氧化碳在溶液中的溶解度符合亨利定律，则 以x表示溶液的转化度，并定义为溶液中 转化为碳酸氢钾的碳酸钾的摩尔分数。以N表示溶液中碳酸钾的原始浓度，并令K=KwH，将各参数代入得 表示某浓度碳酸钾水溶液上方的二氧化碳平均分压与温度和转化度之间的关系 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。 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 碳酸钾溶液对其他组分的吸收 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： 溶液的再生 碳酸钾溶液吸收二氧化碳后，溶液再生以使之循环使用。再生反应为吸收反应的逆反应： 工艺流程 由于两段吸收、两段再生充分利用了吸收气体与吸收液之间的浓度差，使再生时无需将全部溶液的再生度都提高到很高地步，从而明显降低了再生过程的能耗。 工艺条件 1溶液组成 2吸收压力 实际生产中化学脱碳的操作压力取决于整个合成氨系统的压力，一般在1.6~2.8MPa之间。 3吸收温度 在两段吸收、两段再生的脱碳流程中，半贫液的温度和再生塔中部的温度几乎相等，约为110~115℃；而贫液温度则根据吸收压力和要求的气体净化度来确定，通常为70~80℃。 4再生液的转化度 吸收角度，溶液的转化度越小越好。转化度越小，吸收速度越快，气体净化度越高。消耗蒸汽，再生塔和再沸器的尺寸也就要求越大。在两段吸收、两段再生的本菲尔特法脱碳流程中，贫液的转化度约为0.15~0.25，半贫液的转化度约为0.35~0.45。 5再生温度和再生压力 提高再生温度，加快碳酸氢钾的分解速度，再生温度，沸点，尽量降低再生压力。再生气二氧化碳，下一工段去继续加工使用，为简化流程，通常再生压力要稍高于大气压力，一般控制在0.12~0.14MPa，再生温度一般为120℃左右。 保证净化气指标：H2S\CO2 吸收系统 降温系统 保证溶液循环使用： 再生系统 保证回收二氧化碳的纯度 保证硫化氢满足后工序要求 合理用能 注意溶液中水分对吸收能力的影响 安全措施 5 主要工艺条件 吸收压力 吸收温度 溶液最小循环量和吸收塔液气比 净化气二氧化碳含量 再生条件 6 工艺流程 * * K2CO3/% DEA用量/% 缓蚀剂（KVO3） 用量/% 消泡剂 硅酮型、聚醚型及高级醇类 开车 正常生产 27~30 2.5~5 0.7~0.8 0.5 微量 物理方法 1、甲醇性质 无色透明易挥发的液体，有毒，沸点64.7 oC。 2、脱碳原理 各种气体在甲醇溶液中的溶解度不同，甲醇对二氧化碳，硫化氢，硫氧化碳等酸性气体有较大的溶解能力，而氢、氮、一氧化碳等气体在其中的溶解度甚微，因而甲醇能从原料气中选择吸收二氧化碳、硫化氢等酸性气体，而氢氮损失很小。 低温甲醇洗涤法 3.3 二氧化碳的脱碳—物理方法 低温甲醇洗涤法 0.01 0.001 0.1 10.0 1.0 -60 -40 -20 0 20 40 ℃ H2 N2 CO CH4 C2H6 CO2 H2S 各种气体在甲醇中溶解度系数 1、低温对气体的吸收有利,且 CO2\H2S随温度的降低增加,H2\N2随温度的降低溶解能力变化小。 2、H2S在甲醇中的溶解度比大，吸收过程先吸收H2S，后吸收 CO2；再生时先解析 CO2 。根据压力不同可分别把两种介质再生。 3、因H2\N2溶解能力小，损失小。 3.3 二氧化碳的脱碳—物理方法 低温甲醇洗涤法的特点 可脱除H2S、COS、CS2、RSH、CO2、HCN、NH3、NO、H2O等 净化度高， H2S0.1cm3/m3 ，CO210cm3/m3 可选择性脱除 H2S，CO2 甲醇热稳定性好，不降解，不起泡，损耗少 和最终净化的液氮洗涤匹配节省投资和动力消耗 流程长、再生复杂，有毒。 吸 收 塔 热量移出 保证低温 原料气 净化气 减压再生 气提再生 空气 热源再生 蒸气 4 流程配置原则 CO2 氮气 再沸器