论现代合成气中脱硫脱碳技术

论现代合成气中脱硫脱碳技术
关键词：合成气二氧化碳硫化物脱除技术
引言
在现代化工中合成气是不可缺少，对于我们也不陌生。

合成气是指一氧化碳和氢气的混合气，其中一氧化碳和氢气的比值随原料和生产方法的不同而异。

它是有机合成中的重要原料之一也是氢和二氧化碳的来源。

制造合成气的原料是多种多样的包括：煤，天然气，石油馏分，农林废料，城市垃圾等均可用来制造合成气。

那么其中在制造的过程中脱硫脱碳是必不可少的，也是其中关键的部分，下面就来简单的介绍一下脱硫脱碳的技术和设备。

目录
第1章：二氧化碳的脱碳方法 (2)
1.1多胺法（改良MDEA）及其应用 (3)
1.2基本原理和应用设备 (3)
第2章：硫化物的脱除方法 (4)
2.1脱硫方法及工艺 (6)
第1章二氧化碳的脱除方法二氧化碳的脱除方法包括物理吸收法和化学及吸收法，他们的根本不同点是吸收剂与分子溶质之间的力不同。

物理吸收是因为范德华引力而化学吸收是化学键力。

其中物理吸收法包括：加压水洗法其溶剂是水，低温甲醇洗涤法溶剂是甲醇，Fluor法溶剂是碳酸丙烯酯，Selexol法溶剂是聚乙二醇二甲醚NHD。

化学吸收法有苯菲尔法DEA，MDEA，有机胺，浓氨水。

如果精制方法采用甲烷化法，宜采用使脱碳气中二氧化碳降至0.1%的脱碳方法，如苯菲尔法和MDEA法。

如果精制法为铜洗法，由于铜洗法能洗涤少量二氧化碳，通常采用净化度不高的常温物理吸收法。

例如碳酸丙烯酯法，聚乙二醇二甲醚法等
当采用以高碳氢比的重油，煤为原料，部分氧化法制取原料气时，对大型合成氨装置而言，可以选用低温甲醇洗等物理吸收法较为合适。

即采用“冷法净化”流程。

这是因为高碳氢比的原料，须脱除的二氧化碳量较多，而低温甲醇洗涤法在低温加压的条件下，可以达到比其任何方法都大地吸收能力，而且在系统能量利用上也比较经济。

下面大致介绍一下氨水中和联产碳铵法：
1，吸氨过程：NH3+H2O=NH3H2O
2,碳化过程：二氧化碳从气相溶解于液相
CO2(气)=CO2（液）
游离氨的碳化
2NH3+CO2=NH2COONH4
3，氨基甲酸铵水解形式碳酸氢铵或碳酸铵
NH2COONH4+H2O=NH4HCO3+NH3
下面大致介绍一下热钾碱法的基本原理
CO2(g)=CO2(l)+K2CO3+H2O=2KHCO3
次反应常温下反应速率较慢，须将温度升至120—130℃．提高碳酸钾溶液的浓度可以得到较快的反应速率。

在120—130℃温度下，碳酸钾溶液对碳钢设备有极强的腐蚀性。

热钾碱法
CO2(g)=CO2（l）+K2CO3+H2O=2KHCO3
加入DEA改变机理，反应速度提高10—100倍。

下面介绍一种高效的方法。

1.1多胺法（改良MDEA）及其应用
活化MDEA是20世纪70年代初西德巴斯夫公司开发的一种以甲基二乙胺水溶液为基础的脱CO2新工艺。

近30年来，这种溶剂系统已被成功地应用于许多工业装置。

由于MDEA对CO2有特殊的溶解性，因而具有许多优点，工艺过程能耗低。

通过加入特种活化剂进一步改进该溶剂，开发了高效活性MDEA脱除CO2新工艺。

这种工艺在投资和共用工程，物料消耗，费用等方面与其它脱碳方法相比是经济的，具有很轻的竞争性。

该方法是对当今最低能耗的脱碳方法之一。

1971年西德的第一个30万吨氨厂首次成功应用，由于它的低能耗高效率，目前世界百个大型氨厂采用，我国近年来也在新疆，宁夏，沪天化，海南等30.45万吨厂引进了该工艺。

1.2基本原理和应用设备
N—甲基二乙醇胺与CO2反应如下：
CO2+H2O→H++HCO-3 (1)
H++R2CH3N→R2CH3NH+ (2)
（1）+（2）式：
R2CH3N+CO2+H2O→R2CH3N+•HCO3- (3)
反应受（1）控制，反应（1）是CO2水化反应，在25℃时反应速度常数K=104升、克分。

所以反应（3）是很慢的反应。

当在MDEA溶液中加入少量的活化剂R+2NH时，吸收CO2反应按下面的历程进行。

R2NH+CO2→R2NCOOH (4)
R2NCOOH+R2CH3N+H2O→R2NH+R2CH3NH+•HCO3- (5)
（4）+（5）式：
R2CH3N+CO2+H2O→R2CH3NH+•HCO-3 (6)
综上所述加入活化季候改变了MDEA溶液吸收CO2的历程。

活化剂起了传递CO2的作用加快了反应进度。

工艺流程图如下：
第2章：硫化物的脱除方法
根据净化方法的特点，可把净化硫化氢气体的方法分为一，吸收法：物理溶剂吸收，化学溶剂吸收；二，吸附法：不可再生的吸附剂吸附；可再生的吸附剂吸附；三，氧化法：干法氧化；湿法氧化；四，分解法：热分解，微波技术分解；五，生物法。

而生产中大量采用的是前三类。

1，吸收法：吸收过程均由吸收和再生两部分组成，各种洗手方法的不同在于吸收剂，吸收装置，再生装置，再生方法。

1.1物理吸收：常用的物理吸收溶剂有甲醇，丙烯碳酸酯，聚乙二醇二甲醚，N—甲基吡咯烷酮等。

对溶剂要求为：吸收容量高，对不需要除去气体的溶解度小，操作温度下溶剂的蒸汽压低，粘度小，热稳定性好，不与气体成分反应，污
染及腐蚀设备较轻，费用合理。

1.2化学吸收：吸收液一般是弱碱水溶液。

按吸收剂分为胺法和热碳酸盐法两类。

胺法用链烷醇胺做碱性溶剂，如单乙醇胺，乙二醇胺，二异丙醇胺，甲基二乙醇胺和三乙醇胺等。

2，吸附法：是利用某些多孔物质的吸附性能净化气体的方法，常用于处理含硫化氢浓度较低的气体。

2.1不可再生的吸附剂：常用的是氧化锌，300摄氏度时经氧化锌吸附脱硫后的净化气中硫化氢浓度在1PPm下。

氧化锌吸附剂的主要缺点是不能通过氧化就地再生，必须更换新催化剂。

因为再生中活性表面会因烧结而明显减少，机械强度也大大降低。

2.2可再生的吸附剂：19世纪中叶以来采用的水和氧化铁是最早的可再生的吸附剂再循环的惰性气流中添加少量氧气，就能把硫化物再转化为氧化物，从而可以有限次的再生。

此法主要缺点是反应速度慢，设备庞大笨重，耗费刚才多，占地面积大。

目前常用吸附剂是活性炭，分子筛，他们的吸附过程均为物理吸收过程。

3，氧化法：氧化法净化硫化氢尾气，一般是把硫化氢氧化为单质硫。

在气相中氧化过程叫干法氧化，再也相中氧化过程叫湿法氧化。

3.1干法氧化：典型的为克劳斯法和选择性氧化法。

近年来选择性氧化技术有突破性进展，成功的关键是研制出选择型号，对水和过量氧均不敏感的高活性催化剂。

3.2湿法氧化：目前有液相催化分解，湿式吸收-电解再生和超声波辐射氧化技术等。

可以把湿法氧化氛围水溶液湿法氧化和废水溶液湿法氧化。

2.1脱硫方法及工艺。