导读：现在工业所用的脱碳方法主要是用化学、物理技术来吸收二氧化碳，二是化学吸收法，三是物理-化学吸收法，化学吸收主要有热钾碱法，物理―化学吸收法有苯菲尔法和活化MDEA法，化学吸收法即利用CO2是酸性气体的特点，采用含有化学活性物质的溶液对合成气进行洗涤，物理化学吸收法脱除CO2工艺主要有环丁砜法和常温甲醇法，物理化学吸收法常用于中等CO2分压的原料气处理，碳酸丙烯酯法具有无毒、化学性质稳定、无腐蚀
合成氨：合成氨指由氮和氢在高温高压和催化剂存在下直接合成的氨，经反应变为氨气。
甲醇：由合成氨工段出来的气体进入甲醇合成车间，利用一氧化碳和催化剂转变为甲醇。
甲醛：由合成甲醇工段出来的气体进入甲醛合成车间，利用一氧化碳和催化剂转变为甲醛。 其典型流程如图2.1[8]
合成氨典型流程
在氨生产工段中，关键在脱碳单元，为什么脱氮单元是关键呢？因为，第一，脱碳可以净化合成气，防止催化剂中毒；第二，在脱碳工段可以回收二氧化碳，二氧化碳又可以用作尿素的生产；第三，脱去二氧化碳可以提高合成氨的产量。所以说要想提高氨的产量必须脱去原料气中的二氧化碳，以达到净化气体和回收二氧化碳的目的。
3 脱碳方法及工艺的选择
3.1 脱碳方法的选择
3.1.1 脱碳方法简介
现在工业所用的脱碳方法主要是用化学、物理技术来吸收二氧化碳，所以总结出我国乃至全世界的脱除二氧化碳的方法主要有三种：一是物理吸收法；二是化学吸收法；三是物理-化学吸收法。
物理吸收法有加压水洗法、低温甲醇法、碳酸丙烯酯法、硅胶吸附等[9]。
化学吸收主要有热钾碱法，烷基醇胺法，其中苯菲尔法和活性MDEA法应用最多。
物理―化学吸收法有苯菲尔法和活化MDEA法。
3.1.2 脱碳方法的比较
化学吸收法即利用CO2是酸性气体的特点，采用含有化学活性物质的溶液对合成气进行洗涤，CO2与之反应生成介稳化合物或者加合物，然后在减压条件下通过加热使生成物分解并释放CO2，解吸后的溶液循环使用[10]。
物理吸收法是利用不同气体在溶液中溶解度的差异来除去二氧化碳的。一般吸收采用高压及低温，解吸时采用减压或升温，减压解吸所需再生能量相当少。该法的关键是选择优良的吸收剂。所选的吸收剂必须对CO2的溶解度大、选择性好、沸点高、无腐蚀、无毒性、性能稳定。
物理化学吸收法脱除CO2工艺主要有环丁砜法和常温甲醇法，物理化学吸收法常用于中等CO2分压的原料气处理。
分析各种脱碳方法：
MDEA法的主要原理是：利用一种物质与二氧化碳反应生成一种十分稳定的盐类，并且这种盐类对设备没有腐蚀性，一般的在国内外应用比较广泛，原因是：吸收二氧化碳的效率高，而且所用的溶剂价格低廉，无毒，产生的副产物可以充分利用，另外，所需的热量较低，可以降低大部分能耗开支，产生的产物对大气无污染，装置比较简单，且易于维修和清理。一般所选用的设备材料是非常便宜的碳钢材料，具有良好的节能效果。所以优先被国内外广泛使用，但是此工艺适用于大型合成氨厂，不适合年产12万吨的合成氨脱碳技术的设计。
变压吸附气体分离净化技术，是利用压强的改变使吸收塔中的二氧化硅吸收二氧化碳和放出二氧化碳，依据的原理是：当压力升高时，吸附量增多；当压力降低时，吸附量减少。此法所用的是自动化装置，但此自动化装置依然有很大缺陷，例如：当吸收管道中出现压力过高或过低时，真空泵无法应对，就会发生爆炸现象，对此提出的解决方案是：可以安装一个自动报警系统，以便保证工作人员的安全。另外可以减少由于爆炸所引起的经济损失。此工艺的特点是：吸收效果显著，主要的吸收剂是聚硅酸和二氧化硅，硅胶的比表面积大，孔径分布趋向于细孔，有利于硅胶对二氧化碳的吸附；消耗低，无污染，效益较高，但是没有查到相关的工艺计算方法，所以没有办法计算塔径，塔高以及填料层高度等，故而本设计无法采用此方法。
低温甲醇洗工艺是利用溶解度的显著差别，具有气体净化度高、选择性好、溶液吸收能力强，操作费用低等特点，是一种技术先进、经济合理的气体净化工艺。低温甲醇法具有一次性脱除CO2，溶液经济，能耗低，适用范围广泛等特点[11]。
碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯为吸收剂的脱碳方法。其原理是利用在同样压力、温度下，二氧化碳、硫化氢等酸性气体在碳酸丙烯酯中的溶解度比氢、氮气在碳酸丙烯酯中的溶解度大得多来脱除二氧化碳和硫化氢而且二氧化碳在碳酸丙烯酯中溶解度是随压力升高和温度的降低而增加的。碳酸丙烯酯法具有无毒、化学性质稳定、无腐蚀、流程操作简单等优点[12]。
该法CO2的回收率很高，能耗很低，但投资费稍高。适用于吸收压力较高、CO2净化度稍低的流程，国内主要是小中型厂使用。用碳丙液作为溶剂来脱除合成氨变换气中CO2工艺是一项比较适合我国国情的先进技术，加上再生无需热能，能耗较低等优势，在国外合成氨和制氢工业上已得到广泛应用[13]。
3.1.3 脱碳方法的确定及详细介绍
碳酸丙烯酯法是合成氨工业上一种典型的化学吸收脱碳方法，目前国内外都广泛的采用此工艺装置，比较起其他的吸收方法，该工艺能够满足脱碳净化的要求，装置和操作不太复杂，安装成本也比较适合各种规模的生产。碳酸丙烯酯法是以碳酸丙烯酯为吸收剂的脱碳方法。它对CO2、H2S溶解度较大，具有溶解热低、粘度小、蒸汽压低、无毒性、化学性质稳定、无腐蚀等特点。该法CO2的回收率较高，能源消耗较低[14]。
PC是 20世纪80年代新兴的一项技术，是由中国的化学研究院研发的，主要适用范围是中小型合成氨厂，由于它装置简单，价格低廉，易于操作，自动化程度高，条件易于达到，据有关部门统计，国内外多家中小型企业使用该装置，总脱碳能力约600万吨每年，PC技术经过多年的创新与改进，已经越来越满足市场的需求，为小中型企业带来很大的经济效益，带活了多家濒临倒闭的工厂，而且PC技术开工装置数为MDEA、NHD法总和的数倍[15]。
碳丙脱碳纯属物理过程，因而所耗能最高的部位在输送流体时所须的电能上。如果想降低成本，可以在输送流体上寻找更完整的工艺，碳丙溶剂对CO2等酸性气体的吸收能力较大，因此，代替碳酸钾脱除变换气中CO2不但满足铜洗要求，而且回收CO2的浓度和回收率也能满足尿素、甲醇等生产的要求。
3.2 脱碳工艺的选择
3.2.1 脱碳工艺流程的分类及比较
（1）原料气流程
脱碳车间的工艺要求：第一，温度必须应在装置所需范围内，上下不能超过15摄氏度；第二，所需压力为1.8Mpa；第三，开车和停车前都要考虑压力的变化；第四，脱碳工段属于高压车间，必须安装防火防爆墙，来保证工作环境的安全性；第五，要每隔一小时，测量二氧化碳进出口的含量，来保证反应浓度在规定范围内，若二氧化碳含量低于或高于规定范围，应及时调节吸收时间来确保二氧化碳浓度在规定范围内。
1.8MPa的变换气首先进入塔底部与水在塔内逆流接触，洗去变换气中的大部分油污并将气体温度降低，同时还可以降低水蒸汽含量。然后气体出来进入分离器，与塔顶喷淋下来的碳酸丙烯酯溶液逆流接触，将二氧化碳脱至所需要求。净化气进去洗涤塔底部，与自上而下的稀液（或脱盐水）逆流接触，目的是将碳酸丙烯酯液滴与蒸气洗涤下来。
（2）解吸气体回收流程
由吸收塔出来的二氧化碳经过解吸塔与解吸塔中的溶液逆流接触，目的是使接触更充分，可以充分将二氧化碳解析出来，另外，根据温度对解析的影响可知，温度越低越有利于解吸的进行，所以要对溶液进行降温处理。解析出来的二氧化碳，一部分用于合成化肥，另一部分用作日常消费品，例如干冰等。
此时，贫碳酸丙烯酯溶液从二氧化碳吸收塔塔顶喷淋下来，由塔底排出的液体称为富液。富液进入闪蒸槽，与从闪蒸槽出来的碳酸丙烯酯液一部分进入过滤器，二者混合过后进入常解-汽提塔的常解段，由泵加压后经碳酸丙烯酯溶液冷却器降温，进入二氧化碳吸收塔，从而完成了碳酸丙烯酯溶液的整个解吸过程。流程图如图3.1[15]
两段吸收两段再生流程
3.2.2 本设计工艺流程的确定
[9]通过以上的比较，本设计选“两段吸收两段再生”流程。下面简单介绍一下该流程及问题。
碳酸丙烯酯法脱除CO2的工艺流程很多，基本都是分段吸收分段再生的。这种流程有哪些优点呢？第一在吸收塔中吸收二氧化碳要有足够的推动力，由于该反应装置放热所以可以利用此热量来保证所需推动力。第二二氧化碳和pc溶液的反应速率与温度有关，工艺中温度较高有利于反应向正方向进行，因此可以将气体的大部分二氧化碳吸收和回收再利用。总的来说：此装置既加快了吸收二氧化碳的反应速度，又降低了溶液表面的二氧化碳平衡分压。对于能量的综合利用也比较充分，所以目前他能流行。
综合分析PC法脱碳各厂的使用情况，最具代表性的问题有：
（1）溶剂损耗高。造成这一问题原因有三个因素：
a.PC溶剂所需要的蒸汽压较高，热量较大；
b.PC溶剂气相回收系统有待完善，操作管理水平低的影响。
（2）净化气中CO2含量容易过高，吨位耗电量高。此时通过每小时测量的二氧化碳含量知道的，那么就要想尽办法降低二氧化碳含量，多数是通过控制PC装置来增加吸收时间。
目前，碳丙脱碳技术已提高到一个新的阶段，工业应用的或即将应用的最有吸引力的进展都符合现在低碳循环经济的要求。
当今世界基本大趋势是需要更高的氨，所以对氨的技术要求和工艺要求越来越严格。所以我所做的课题是通过多脱碳工艺的研究，来尽量使丙烯酯法脱碳工艺所用成本更少，得到效益更高，更充分合理利用，力求做到污染更小更环保。
3.2.3 本设计工艺流程简述
首先本工艺设计是年产12万吨的合成氨的设计，所选用的是 10分米的煤将水蒸气变换成半水煤气，然后中含二氧化碳28%变换气进入吸收塔中，吸收塔的温度125℃压力是1.8MPa。我所选用的是pc溶液吸收，吸收后进入冷凝器，降低气体出塔温度，再是气体进入分离器，将气体分离，回收二氧化碳，用于碳肥等物质利用。最后是出塔净化气温度约80℃ CO2含量低于1%。
（1）流程图如图3.2[16]
热水塔来的变换气
变换气净化流程
（2）流程概述
首先上一造气与变换工段的原料气从上一工段出来后进入水洗塔中，水洗的作用是降低温度，去除部分杂质，从底端出来的气体进入吸收塔与从再生塔下来的溶液进行热交换升温后进入分离器，目的是分离其中冷凝水，同时，1.8Mpa，温度降至125℃左右的变换气进入CO2吸收塔下部，经吸
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压力管道进行压力试验时，压力表示数随温度变化的问题，求大神解救急急急
最近参与的一个大型化工厂的建设，现在管道打压包已经分配好了，正在打压。打压过程是需要在设计压力下保持半个小时左右的时间，通过观察压力表示数的大小来确定管道系统是否有泄露现象的发生。在理想状态下，只要压力表示数降低，说明没有保住压，那肯定是泄露了。但是现实的情况是，随着环境温度的增加，压力表的示数经常会增大，这样的话即使有些地方稍微有些泄露，也很难通过压力表的示数降低来显示出来，这样就从理论上就很难判断出是否有泄露的发生，打压过程就基本失去了意义。
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随时随地聊科研吸收与解吸有什么不同?
iudollco3068
解吸过程与吸收过程正好相反,故凡不利于吸收的因素(如提高温度,降低压力,通入蒸汽等)对于解吸过程都会产生有利的影响.但需注意:虽然降低压力对解吸有利,有时为了冷凝从吸收油解吸出来的烃类而要求有较高的压力.温度越高越有利于解吸,但由于下列原因的限制,解吸塔内的温度通常不超过一定的范围:(1)解吸温度应低于吸收油开始沸腾的温度;(2)高温使吸收油的稳定性显著降低;(3)如果温度规定高,加热介质的温度也要求高.
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