[发明专利]一种合成氨脱碳工艺

说明书

技术领域

本发明涉及到化工工艺领域，具体指一种合成氨脱碳工艺。

背景技术

热钾碱工艺（Hot potassium carbonate process）是世界上广泛使用的一种二氧化碳脱除方法。在热钾碱工艺中，碳酸钾溶液吸收二氧化碳反应生成碳酸氢钾；CO₂在碳酸钾水溶液中的吸收过程是一种可逆反应。溶液的再生则是将已吸收二氧化碳的碳酸氢钾溶液加热分解，释放二氧化碳再生成碳酸钾。反应方程式如下所示：

CO₂+K₂CO₃+H₂O←→2KHCO₃+Q  式（1）

由于该反应进行得十分缓慢，必须加入某些物质作为活化剂对反应起到催化作用，大幅度提高反应过程的传质速率和溶液的吸收能力。最常见的活化剂为有机胺。有机胺加速热钾碱吸收CO₂的机理为：

首先，CO₂与有机胺反应形成复合物：

CO₂+RRˊNH→RRˊNCOO^-+H⁺  式（2）

形成的复合物水解：

RRˊNHCOO^-+H₂O←→HCO₃^-+RRˊNH  式（3）

离子瞬间平衡：

H⁺+OH^-←→H₂O  式（4）

在以上的反应历程中，式（3）的反应速率最为缓慢，换言之有机胺吸收CO2反应的控制步骤在于氨基甲酸酯的水解反应。早期开发的有机胺活化剂，如二乙醇胺因其在水溶液中与碳酸氢根形成较为稳定的氨基甲酸盐，其水解反应（3）不能迅速的进行，在临近界面的反应带中有机胺被消耗生成氨基甲酸盐，造成有效活化剂浓度的下降和催化作用的降低。

传统的热钾碱法，根据多年的操作实际来看，合成气净化度不高，溶液再生度不好，提高生产负荷较困难。针对现有需改造装置而言，由于吸收塔、再生塔及塔底再沸器等关键设备的设计裕量小，若改为MDEA脱碳工艺则需要增加的设备较多，改造投资大，并且受现有设备、管道等的限制，改为MDEA后效果并不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状提供一种CO₂吸收能力强、溶液吸收和传质效率高、节约能耗且净化度高的合成氨脱碳工艺用活化剂及脱碳工艺。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为：该合成氨脱碳工艺，其特征在于包括下述步骤：

上游工序送来的220～240℃、2～3MPa的变换气经过淬冷水泵喷水冷却降温至170～180℃后，进入CO₂再生塔塔底再沸器与再生塔底溶液换热，降温至125～135℃；进入变换气/富液换热器换热出吸收塔的富液，温度降至约115～120℃，经变换气锅炉给水换热器温度降至70～80℃后，进入变换气分离器分离出冷凝水，气相部分进入CO₂吸收塔塔底，在CO₂吸收塔内与从CO₂吸收塔塔顶部进塔的加有消泡剂的200～210t/h的贫液以及从CO₂吸收塔塔中部进塔的1150～1180t/h的半贫液逆流接触脱除二氧化碳，CO₂吸收塔塔顶出口送出的净化气中CO₂体积含量降到0.1%以下，经CO₂吸收塔顶分离器气液分离后去甲烷化炉；

从CO₂吸收塔塔底出来的压力2.4～2.8MpaG、温度为110～120℃的富液经水力透平回收能量，压力降至0.6～1.0MpaG；进入变换气/富液换热器换热后送入富液闪蒸塔进行一级闪蒸，闪蒸出溶解在富液中的大部分H₂和CO，闪蒸汽进入闪蒸汽洗涤塔经来自CO₂吸收塔中部的18～22m³/h的半贫液洗涤掉其中的CO₂后，送燃气管网利用；