无机工艺 第5章 脱碳1.pptVIP

第二节 化学吸收法 优点：即脱除二氧化碳又生产出产品碳酸氢铵 方法要点：氨水的制备、结晶和塔温的控制 原理：CO2+NH3+H2O=NH4HCO3 1．吸氨过程 NH3(气)十H2O(液)＝NH3.H2O(溶液) 2．碳化过程 首先，二氧化碳从气相溶解于液相： CO2(气)=CO2(液) 溶解态的二氧化碳与溶液中的游离氨形成氨基甲酸铵 (NH2COONH4)： 碳化生产物料流向图： 碳化生产过程中的传质和传热 碳化塔内二氧化碳的吸收 碳化塔内碳酸氢铵的结晶 工艺指标 压力 溶液温度 氨水组成 氨水浓度 碳化度 变换气中二氧化碳含量 气体成份 尾气二氧化碳含量 3.5　闪蒸压力 3. 6　填料高度 吸收塔填料高度越高,则净化度越高。以某合成氨装置的NHD脱碳塔为例,采用不同的填料高度,出脱碳塔顶的净化气中CO2含量。 (2) 吸收压力 提高吸收压力可以增加吸收的推动力，从而减少吸收设备的尺寸、提高气体的净化度，同时也增加溶液的吸收能力，减少溶液的循环量。 如以天然气为原料流程，压力为2.7～2.8MPa 以煤为原料，吸收压力多为1.8 ~ 2.0MPa。 (3) 吸收温度 提高吸收温度可以使吸收系数加大，但却使吸收的推动力降低、通常应在保持有足够的推动力的前提下，尽量将吸收温度提高到和再生温度相同或者接近的程度，以节省再生的耗热量。在两段吸收、两段再生流程中，半贫液的温度和再生塔中部温度几乎相等，约为110 ～ 115℃，取决于再生操作压力；而贫液温度则根据吸收压力和要求的净化气二氧化碳浓度来确定，通常为70 ～ 80℃。 (4)溶液的转化度 再生后贫液、半贫液的转化度的大小是再生好坏的标志。从吸收角度而言，要求溶液的转化度越小越好。转化度越小，吸收速率越快，吸收后气体中二氮化碳浓度就越低，同时溶液的吸收能力也越大。然而在再生时，为了使溶液达到较低的转化度就要消耗更多的热量，再生塔和再沸器的尺寸也要相应加大。 贫液0.15~0.25 半贫液0.350.45 （5）再生温度和再生压力 提高溶液的温度可以加快碳酸氢钾的分解速度，这对再生是有利的，但受操作压力的限制。为了提高溶液的温度而去提高操作压力显然不经济，因为操作压力略为提高，将使解吸推动力明显下降，再生的耗热量以及溶液对设备的腐蚀性也大大增加，同时要求再沸器有更大的传热面积。 所以生产上都尽力降低再生塔的操作压力和减少再生塔的压力。但再生出来的二氧化碳气大多送到下一工序继续加工、使用(如作为尿素原料)。为了简化流程、方便操作和降低尿素生产中的压缩费用(增加二氧化碳压缩机入口压力)，通常将再生压力保持在略高于大气压力下(如0.12 ～ 0.14MPa)操作。 （6）再生塔顶水气比(H2O/CO2 ＝1.8 ～ 2.2) 塔顶出口气中水气比越大，说明从溶液中蒸发出来的水分越多，即表明再沸器的热负荷越大。此时塔内各点气相中二氧化碳气相分压也相应降低，所以再生速度也必然加快。再沸器的热负荷加大也意味着再生的耗热量增加。实践表明，当塔顶出口气中，水/二氧化碳＝1.8 ～ 2.2时，通常的再生塔可以得到满意的再生效果而再沸器的耗热量也不致太大。 （7）溶液的起泡和对碳钢设备的腐蚀 ①溶液起泡的原因和防止 用胺～碳酸钾镕液吸收二氧化碳时，操作上的一个重要问题是溶液起泡。在操作中，溶液一旦起泡，吸收塔和再生塔的阻力即明显增加，严重时则发生拦液．造成泵的抽空或溶液被气体大量带出。 溶液中混入某些有机杂质降低了其表面张力； 溶液中的某些物质增加了气泡的稳定性。 如某些可溶性物质聚附在气泡的液膜表面增加了膜的强度； 某些憎水性固体颗粒(如铁锈、催化剂杨尘等)附着在气泡表面使相邻气泡间的液膜不易粘结，从而使气泡更加稳定。 造成起泡的原因 ②溶液对碳钢设备的腐蚀 在以胺～碳酸钾溶液脱除二氧化碳的系统中，除了酸性气体及其冷凝液对设备有所腐蚀以外，碳酸钾溶液本身对设备也有较强的腐蚀性。 多向溶液中加入缓蚀剂，降低溶液的腐蚀 偏钒酸钠，硅酸盐。 4．工艺流程 (1)流程的选择 用碳酸钾溶液脱除二氧化碳的流程可有几种组合，其中最简单的是一段吸收、一段再生流程 一段吸收、一段再生流程 二段吸收、二段再生流程 ５．主要设备：吸收塔和再生塔 在用甲烷化脱除微量一氧化碳、二氧化碳的流程中，净化气中二氧化碳浓度瞬间