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子清书屋甲醇原料气的脱碳《煤化工笔记》15
甲醇原料气的脱碳
一、概述
以重油与煤、焦为原料得的粗原料气,经脱硫、变换后,尚含有相当量的二氧化碳,
CO/CO之比太高,气体组成不符合f=(H-CO)/(CO+CO)=2.10~2.15甲醇合成的要求,
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而且经变换后,COS、CS等有机硫转化为HS,也需在送往甲醇合成工序前予以清除。因
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此在甲醇生产总流程中必须设置脱除二氧化碳(同时也可脱除残余硫化氢)的工序,简称脱碳
工序。清除二氧化碳的方法很多,一般均采取湿法净化,与脱硫方法类似。脱碳方法基本上
可分为两大类:
①一类是化学吸收法,常用的有氨水法、乙醇胺法、热钾碱法等,以及在热钾碱的基
础上发展起来的添加不同催化剂的催化热钾碱法,如添加AsO的G-V法,添加二乙醇胺、
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烷基醇胺硼酸盐等有机胺类的无毒催化热碱法。这些方法都可用于甲醇生产,如国内合成氨
装置联合生产甲醇都采用浓氨水脱除二氧化碳,同时得到碳酸氢铵;又如ICI公司以乙炔尾
气生产甲醇的装置采用本菲尔(Benfield)法脱碳。
②另一类是物理吸收法,其中有应用广泛的水洗法,以及低温甲醇(Amisol)法、碳酸丙
烯酯(Flour)法、N-甲基吡咯烷酮(Purisol)法等,其中水洗法仍在我国一部分甲醇装置上应用。
鲁奇公司以重油为原料生产甲醇的装置采用的是N-甲基吡咯烷酮法。
此外,③还有物理-化学综合吸收法,如环丁砜(Sulfinol)法、聚乙二醇二甲醚(Selexol)
法等。
选择净化方法的标准是净化指标、投资费用与动力消耗,再结合具体生产工艺,进行
总的技术经济评价后决定。
溶剂吸收法是最古老,也是已经成熟应用的脱碳方法,分为物理吸收法和化学吸收法,
在我国,吸收法已在合成氨厂变换气脱碳工艺中广泛使用。
物理吸收法的原理是通过交替改变二氧化碳和吸收剂(通常是有机溶剂)之间的操作压
力和操作温度以实现二氧化碳的吸收和解吸,从而达到分离处理二氧化碳的目的。在整个吸
收过程中不发生化学反应,因而消耗的能量要比化学吸收法要少,通常物理吸收法中吸收剂
吸收二氧化碳的能力随着压力增加和温度降低而增大,反之则减小。物理吸收法中常用的吸
收剂有丙烯酸酯、甲醇、乙醇、聚乙二醇及噻吩烷等高沸点有机溶剂。目前,工业上常用的
物理吸收法有Fluor法、Rectisol法、Selexol法等,南化公司研究院于80年代初开发成功一
种较为先进的脱碳技术NHD法,它与国外的Selexol工艺类似,只是二者所用溶剂的组分
不同。NHD溶剂的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物,脱除二氧化碳效率在物理吸收法
中较高。物理吸收法由于CO在溶剂中的溶解服从亨利定律,因此仅适用于CO分压较高
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的条件。
化学吸收法是使原料气和化学溶剂在吸收塔内发生化学反应,二氧化碳进入溶剂形成富
液,富液进入脱吸塔加热分解出二氧化碳,吸收与脱吸交替进行,从而实现二氧化碳的分离
回收。目前工业中广泛采用热碳酸钾法和醇胺法这两种化学吸收法。热碳酸钾法包括苯非尔
德法、砷碱法、卡苏尔法等。以乙醇胺类作吸收剂的方法有MEA法(一乙醇胺)、DEA法(二
乙醇胺)及MDEA(N-甲基二乙醇胺)法等。工业上最先使用的是三乙醇胺(TEA),但由于CO2
的吸收效率低和溶剂的稳定性差,因而逐渐被一乙醇胺(MEA)和二乙醇胺(DEA)所取代。
目前工业上应用较多的化学吸收脱碳的方法为改良的热碳酸钾法和活性MDEA法。改
良的热碳酸钾法通过向溶液中添加活化剂和缓蚀剂,加快了碳酸钾吸收CO2的速率,降低
了溶液对设备的腐蚀。活性MDEA法为德国BASF公司开发的一种脱碳方法,197
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