《典型化工工艺》专题十八合成氨 （5）（举一反三考点练） -讲义

山东省《典型化工工艺》 举一反三考点练

专题十八 合成氨（5）-讲义

 

1.      理解脱除二氧化碳工艺条件的选择及工艺流程。
2.      理解铜氨吸收法的基本原理和工艺流程。
3.      掌握铜氨吸收法工艺条件的选择。

 

知识点一  脱除二氧化碳工艺条件及工艺流程

1.   物理吸收法    碳酸丙烯酯法

经变换后的原料气进人吸收塔1的下部，吸收塔通常在低于室温下操作，吸收 CO₂以后的碳酸丙烯酯溶液(富液)由吸收塔下部引出，经水力透平6回收动能后进入中压闪蒸槽3,溶解于溶剂中的 H₂、N₂ 等气体首先闪蒸出来，这些气体经压缩机2压缩后返系统。从中压闪蒸槽流出的溶剂继续在低压闪蒸槽4解吸，

膨胀气作为 CO₂产品回收。为了提高吸收塔出口气体的净化度，再生后的碳酸丙烯酯溶液送到气提塔5,用空气或惰性气体气提，进一步使溶剂中CO₂ 逸出，之后溶剂返回吸收塔循环使用。

2.化学吸收法一有机胺催化热钾碱法

(1)用碳酸钾水溶液吸收 CO₂是日前应用最广泛的工业脱碳方法，最常用方法为本菲尔特法。本菲尔特法所使用 的溶液是由碳酸钾水溶液、催化剂DEA、 缓蚀剂KVO₃以及消泡剂硅酮等组成。

①碳酸钾的含量：生产上通常维持溶液中碳酸钾质量分数在27%～30%

②活化剂的含量：在本菲尔特法中，活化剂 DEA  的含量约为2 . 5%~5 . 0%

③缓蚀剂含量：在本菲尔特法中，多以偏钒酸盐作缓蚀剂。在系统开车时，为了在设备表面生成牢固的钝化膜，此时溶液中总钒(以KVO₃计)质量分数控制在0.7%~0.8%以上，而在正常生产时，溶液中总钒含量可保持在0.5%左右，其中五价钒的含量为总钒含量的10%以上即可。

(2)工艺条件的选择

①吸收压力：如以天然气为原料的合成氨流程中，吸收压力为2.7~2.8 MPa, 而以煤为原料的合成氨流程 中，吸收压力多为1.8~2.0 MPa。

②吸收温度：在两段吸收、两段再生流程中，半贫液的温度约为110~115℃;贫液温度通常取为70~80℃

③溶液的再生：一般采用二段再生。

④防止溶液起泡：应当加入消泡剂硅酮能抑制溶液起泡

(3)工艺流程及主要设备

工艺流程 ：目前工业上常用的是两段吸收与两段再生流程。

压力为2.6 MPa、温度为240℃的低温变换气用水冷凝到露点。然后进入再生塔底的再沸器，冷却至125℃

左右。气体被分离水分后进入吸收塔底，自下而上通过四层填料，与吸收液逆流接触。含CO₂0.1%左右的净化气送往甲烷化工序。

吸收塔有两个溶液进口，进入塔顶的是温度为71℃、再生较为完全的贫液，塔中部进入的是温度为 112℃、部分再生的半贫液。温度约120℃的富液从吸收塔底流出，经水力透平回收能量，送至再生塔顶部进行再生。

富液在再生塔入口处减至常压，当即有部分CO₂解吸。液体自上而下流经填料层，与向上流动的蒸汽逆流接触，温度不断上升，CO₂不断析出。自塔中部把部分再生的溶液抽出，用泵送往吸收塔中部。少部分溶液继续向下流动进一步再生，最后进入再沸器加热至沸腾，将溶液中的CO₂脱除。溶液随即从塔底引出，经冷却后送往吸收塔顶。

再生塔顶部有三层泡罩塔板作为洗涤段，用水把气体夹带的碱液洗涤下来。气体自塔顶排出，经冷却冷凝后送去生产尿素或放空。冷凝液一部分送回洗段，维持系统的水平衡，一部分排出系统。

主要设备：吸收塔是加压吸收设备。由于采用两段吸收，进入上塔的溶液量仅为整个溶液量的四分之一左右，同时气体中大部分 CO₂都在塔下部被吸收，上塔直径较小而下塔直径较大。整个塔内装有填料。为了使溶液均匀地润湿填料表面，除了在填料层上部装有液体分布器以外，上下塔的填料又分为两层，每层中间设有液体再分布器。

关于工业脱碳方法（碳酸丙烯酯法和有机胺催化热钾碱法）的叙述，以下哪些选项是正确的（   ）

A. 碳酸丙烯酯法中，富液先经中压闪蒸槽解吸H₂和N₂，再经低压闪蒸槽回收CO₂。

B. 本菲尔特法使用的溶液中，正常生产时五价钒的含量需占总钒含量的50%以上。

C. 有机胺催化热钾碱法的吸收塔中，半贫液从塔顶进入，贫液从塔中部进入。

D. 碳酸丙烯酯法采用气提塔，利用空气或惰性气体进一步降低溶剂中CO₂含量，提高净化度。

E. 两段再生流程中，再生塔顶部的洗涤段用水回收气体夹带的碱液，并维持系统水平衡。

【答案】A、D、E

【解析】A正确：碳酸丙烯酯法中，富液先在中压闪蒸槽解吸H₂和N₂，再进入低压闪蒸槽回收CO₂。B错误：五价钒只需占总钒含量的10%以上，而非50%。C错误：吸收塔中，贫液（再生完全的溶液）从塔顶进入，半贫液（部分再生溶液）从塔中部进入。D正确：碳酸丙烯酯法使用气提塔，通入空气或惰性气体进一步降低溶剂中残留的CO₂，提高气体净化度。E正确：再生塔顶部的洗涤段用水回收碱液，防止碱液损