几种脱碳方法的分析比较
第四节 铸件脱碳缺陷分析
中的脱碳反应随着加热温度的提高而加剧，温度 每升高10℃，反应速度增加2～4倍。加热温度一 定时，脱碳层随着保温时间的延长而增加。
图5 碳钢的脱碳层深度与加热温 度的关系
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
二、产生原因
（2）与加热炉的气氛（介质）有关 脱碳反应是在铸件与空气接触的界面上进行的。在氧化
看法，归纳起来，大致有三种： （1）金属的成份与气体介质（O2、CO2 、H2和
H2O等）相互发生化学反应； （2）碳与二氧化硅发生化学反应； （3）主要是气体介质中的氧与金属液中的碳相互发
生化学反应。
第（3）种观点在产生脱碳的机理上是主要的。
从分析铸件表面产生脱碳的机理可知：凡是促进碳 与氧反应的因素，都是影响铸件脱碳的原因。
的温度范围是在A1线以上，随着温度的提高，脱碳反应 加剧，脱碳层加深。
需要指出的是，此时由于碳的扩散速度很快，可以部分地 补充铸件表面被烧损的碳量（当碳的补充量等于碳的烧 损量时，铸件表面不脱碳，使铸件的总含碳量降低；当 碳的补充量低于碳的烧损量时，铸件表面产生脱碳）。
一、概述
3、形成机程 目前对熔模铸件表面产生脱碳的机理还没有统一的
一、概述
（1）铸态脱碳的温度范围 金属液在大气中注入型 腔开始凝固时，铸件的表面就开始产生脱碳，在 温度高于1300℃时，不存在氧化皮对扩散的阻碍 作用，脱碳反应加剧。随着铸件冷却速度的降低 ，冷却时间的延长，铸件的脱碳层加深。如图1：
图1 ZG200-500铸态脱碳 ×100 脱碳层0.30mm
性气氛中加热，铸件表面产生脱碳；在中性气氛中加 热，铸件表面即不脱碳又不增碳；在还原性气氛中加 热，铸件表面增碳。
脱碳反应动力学分析
4、 氧的脱碳效率
当用氧气脱碳时，氧的脱碳效率的定义如下式：
O2
[C] 0.933 100% Q
式中△[C]—碳的氧化量，kg； 0.933—22.4/ (2×12)氧化单位质量的碳所消耗的
氧气体积，m3·kg-1； Q—实际的供氧量，m3。
5、 底吹气体对脱碳速率的影响
当熔池中碳含量低于某一临界碳含量时，脱碳速率逐渐降 低。在实际生产中临界碳含量则可为0.1一0.2％或0.2一0.3 ％，甚至可高达1.0一1.2％。利用底吹气体搅拌可使临界 碳含量降低 。 底吹气体Ar、N2、天然气等有降低CO分压和加速传质的 作用。基于热力学和动力学两方面因素，加强熔池搅拌， 既有利于脱碳，又降低铁的损失。
2、 [C]和[O]的传质
[C]和[O]不断地向气泡界面扩散，由于实际的熔池中金属 液的强烈运动，所以不是单纯的分子扩散而是对流]高时， [C]的扩散为限制性环节。
3、 CO气泡产生的条件
在均质的钢液内部产生新的气泡实际上是不可能的 。 CO气泡只有可能在异相界面上产生（即非均质形核）。 粗糙的炉衬耐火材料上有许多小孔洞，是产生气泡的主 要部位。已形成而在上浮中的CO气泡，底吹气流破裂生 成的氦气或氩气气泡，都是脱碳反应能顺利进行的地点。 这就是为什么底吹和复吹转妒，在熔池含碳量很低时仍 有较大的脱碳速率的原因。
脱碳反应动力学分析
1、脱碳反应的步骤
熔池中碳和氧生成CO的反应应包括三个步骤，它们是： （1）熔池内[C]和[O]向金属一气泡界面层的扩散传质； （2）[C]和[O]在气泡表面吸附并进行化学反应； （3）生成的CO进入气泡，气泡长大并上浮。
碳氧反应的限制性环节是在扩散过程，即碳或氧向 反应区扩散是整个脱碳反应的限制性环节 。 另外，在某些情况下CO气泡生核困难时，新相生 成也可能是成为脱碳反应的限制性环节。
脱碳方法介绍
工业上采用的气体吸收方法，主要包括物理吸收法、化学吸收法、物理吸附法及膜分离法等。
物理吸收物理吸收是利用原料气中的溶质(CO2)在吸收剂中的溶解度较大而除去的方法。
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。
典型的物理吸收法有加压水洗法、N-甲基吡咯烷酮法、Selexol法、低温甲醇法(Rectisol法)、碳酸丙烯酯法(Flour法)等。
早期的合成氨厂中的脱碳多采用加压水洗法。
加压水洗脱碳常在填料塔或筛板塔中进行,此法设备简单，但CO2的净化度差，且水洗的喷淋密度大，动力消耗高，因此近年来合成氨厂的新建脱碳工艺已为其他方法所取代。
以N-甲基吡咯烷酮为吸收剂的方法称为吡咯烷酮法。
吡咯烷酮具有对CO2溶解度高、粘度较小、沸点较高、蒸汽压较低等优点。
该法特别适应气体压力大于7MPa的场合，但由于N-甲基吡咯烷酮较贵，因此应用受到限制。
以聚乙二醇二甲醚为吸收剂的脱碳过程称为Selexol法。
聚乙二醇二甲醚是一种淡黄色透明的有机液体,无毒、无特殊气味、冰点低、沸点高、化学性质稳定、腐蚀性低，是一理想的物理溶剂。
但由于聚乙二醇二甲醚价格昂贵，投资及操作费用均较高，因此该法在国内实际应用较少。
低温甲醇法是由德国林德和鲁奇公司联合开发的，吸收剂是甲醇，在1～2MPa，温度为-75～0℃范围内可同时脱除CO2和H2S。
CO2可脱至1～2E-5，H2S可脱至0.1E-6。
该法的特点是不会加湿原料气，并且再生能耗低。
此法在国内外均有较广泛的应用。
碳酸丙烯酯法是碳酸丙烯酯为吸收剂的脱碳方法。
碳酸丙烯酯对CO2、H2S的溶解度较大,具有溶解热低、粘度小、蒸汽压低、无毒、化学性质稳定、无腐蚀等优点。
该法CO2的回收率较高,能耗较低,但投资费用较高。
此法在国内也有一定的应用。
化学吸收法化学吸收法主要有热钾碱法(苯菲尔法、砷碱法及空间位阻法等)和烷基醇胺法(MEA法、DEA法、MDEA法等)，其中苯菲尔法和活性MDEA 法应用最多。
10种脱碳工艺技术比较及优缺点
10种脱碳工艺技术比较及优缺点低温甲醇洗法工艺与液氮洗工艺结合一起用，因为低温甲醇洗装置已用作下游一氧化碳脱除工段的预冷阶段。
不用再进行脱硫。
1.低温甲醇洗低温甲醇洗是基于物理吸收的气体净化方法。
该法是用甲醇同时或分段脱除CO2、H2S和各种有机硫，HCN、C2H2、C3、及C4以上的气态烃，水蒸气等，可以达到很高的净化度。
气体中的总硫可脱至，二氧化碳可脱至＜0.2mg/m3（标），CO2可脱至10～20 ml/m3。
甲醇对H2、N2、CO的溶解度相当小，而且在溶液减压闪蒸过程中优先解吸，于是可通过分级闪蒸来回收，使气体在净化过程中有效成分的损失减至最少。
低温甲醇洗较适合于由含硫渣油或煤部分氧化法制合成气的脱硫和脱碳。
原理：低温甲醇洗是基于物理吸收的气体净化法。
该法事用甲醇同时或分段脱出硫化氢、二氧化碳和各种有机硫，氰化物、烯烃、碳三及碳四以上的气态烃，水蒸气等，可以达到很高的净化度。
主要设备甲醇洗的洗涤塔、再生塔、浓缩塔、精馏塔内部都用带浮阀的塔板，根据流量大小选用双溢流或单溢流。
甲醇泵都是单端面离心泵，以防甲醇泄露。
低温甲醇洗所用的换热器很多，面积很大，一般都为缠绕式。
深度冷冻设备用釜式。
冷却器使用列管式。
煮沸器则用热虹吸式。
低温甲醇洗设备内部不涂防腐涂料，也不用缓蚀剂，腐蚀不严重。
工艺特点：（1）甲醇廉价。
（2）硫化氢和二氧化碳在甲醇中的溶解度高，溶剂循环量低，导致电能、蒸汽、冷却水的耗量低。
（3）甲醇溶液不仅能能脱除硫化氢、二氧化碳还能脱除其他有机硫和杂质。
（4）可以选择性脱除硫化氢，是变换气中硫化氢浓缩成高浓度的，便于硫磺回收。
（5）获得的净化气纯度高，并绝对干燥。
（6）低温甲醇洗法工艺与液氮洗工艺结合一起用，特别经济，因为低温甲醇洗装置已用作下游一氧化碳脱除工段的预冷阶段。
不用再进行脱硫。
（7）过剩的只含很少硫化物的二氧化碳可放空，不存在环保问题。
低温甲醇洗的优缺点优点（1）甲醇在低温高压下，对CO2，H2S，COS有极大的溶解度。
几种脱碳方法的分析比较
H2回收率,φ/ %≥99. 598. 098. 099. 599. 5
N2回收率,φ/ %≥97≥96≥96≥98≥99
CO回收率,φ/ %≥96≥94≥94≥98≥98
净化气中CO2,φ/ %≤0. 2≤ 0. 2≤0.≥98. 5≥98. 5≥98.5≥98.5≥98.5
外供热能 。
针对化学吸收法存在的缺陷 ,人们相继研究开发出膜分离和变压吸附分离等新型脱碳方法 。20世纪60年代,在美国联合碳化物公司(UCC)首次采用变压吸附技术从含氢废气中提纯氢气获得成功后 ,国内外也先后开发出变压吸附提纯工业级一氧化碳 、变压吸附制富氧 、变压吸附制纯氮 、变压吸附提纯工业级二氧化碳以及变压吸附脱碳 (仅用于精制合成气 、生产液氨 )等技术 从20世纪70年代开始 ,人们一直希望将变压吸附技术应用于合成氨 、尿素生产中 ,从变换气中同时提纯二氧化碳和精制合成气 ,以代替传统的物理吸收法和化学吸收法 。20 世纪70 年代初期 ,美国空气产品和化学品公司就开始把变压吸附气体分离技术用于合成氨变换气 、尿素脱碳的研究 ,并分别于1979年和1988年申请了专利 。在该变压吸附尿素脱碳技术中 ,氢气回收率最高可达95% ,二氧化碳回收率大于94%。该技术已应用于500 t / d的合成氨 、尿素生产装置中 。除了美国空气产品和化学品公司外 ,英国IC I(英国帝国化学公司 )公司 、荷兰KTI公司以及日本东洋工程公司分别于20 世纪80年代开发出了应用于合成氨 、尿素生产装置中的变压吸附技术 ,并分别应用于450 t / d、600 t / d和550 t / d的合成氨 、尿素生产装置中 。但是 ,由于上述各大公司开发的变压吸附尿素脱碳技术 ,其精制的合成气中氢气回收率较低 ,最高只有95%左右 ,而且吨氨电耗比传统的物理吸收法和化学吸收法还高30% ～60% ,总体经济效益远不如传统的物理吸收法和化学吸收法 ,因此国外变压吸附尿素脱碳技术只停留在工业试验装置上 ,无法推广应用 。在国内 ,变压吸附脱碳技术的发展经历了下述3个阶段 。
轴承圈淬火脱碳和变形分析
造成零件报废 的 原 因 有 两 种 情 况：一 是 脱 碳，二 是 变 形 超差。脱碳产生的原因有：第一，由于煤油作为保护气氛，在 B"$F下裂解的效果很差，产生的活性碳原子很少，而且易生 成大量的碳黑，所 以 造 成 零 件 的 脱 碳。第 二，采 用 箱 式 炉 加 热，零件每 次 出 炉 时 都 要 打 开 炉 门，用 钩 子 将 零 件 挑 出 来。 每炉零件在操作过程中要开启五次炉门，而炉门口没有火帘 装置，很容易使炉内形成负压，从而使空气进入炉内造成零 件的脱碳。第三，采用的淬火介质是上海!"油，该淬火介质 使用时间长，冷却能力也降低，致使工件局部冷却速度低于 临界淬火速度而产生屈氏体转变，有可能造成部分轴承套圈 淬火后局 部 硬 度 不 合 格。第 四，零 件 出 炉 采 用 的 是 手 工 操
图" 轴承圈挂装示意图
$ 问题的解决
根据零件的脱碳分析和生产厂的实际情况，选用小贝力 克保护气氛箱式炉，保护气氛采用吸热式保护气氛，即丙烷 加空气混合裂解产生活性碳原子。炉体为双炉门结构，分前 后两室，可保证 炉 膛 的 密 封 性 很 好，维 持 正 压。零 件 的 装 炉 和出炉由电机带动链条自动完成，这样不仅很好地解决了零 件的脱碳问题，而且降低了工人的劳动强度。
西安航空技术高等专科学校学报 JOURNAL OF XI'AN AEROTECHNICAL COLLEGE 2006,24(1)
参考文献(2条) 1.王广生 金属热处理缺陷分析及案例 2002 2.李泉华 热处理实用技术 2002
本文链接：/Periodical_xahkjsgdzkxxxb200601006.aspx
二氧化碳脱除方法的分析与比较
二氧化碳脱除方法的分析与讨论摘要：作为主要的温室气体，CO2减排问题引起全球范围的广泛关注。
本文阐述了燃煤烟气中二氧化碳脱除的多种方法。
研究了各种CO2的吸收方法,包括物理吸收法中的膜吸收法、吸附剂等,物化吸附法,还有化学吸收剂中的氨水、有机氨等吸收方法,并分析各种方法的特点及优缺点。
关键词：温室效应二氧化碳脱除1 引言近年来,越来越多的学者认为全球气候变暖和海平面上升是由CO2为主导因子的温室效应引发的[1-4]。
CO2的排放速度正随着人类利用能源速度的增长而迅速地增长，据政府间气候变化专门委员会(IPCC)预测，人类活动产生的CO2将从1997年的271亿t/a增长到2100年的950亿t/a，而大气中CO2的体积分数也将从现有的360×10-6增长到2050年的720×10-6 [5]。
温室效应的严重性迫使越来越多的国家和国际机构表示出对CO2排放问题的关切。
我国在CO2排放方面正面临着日益增加的巨大压力,预计2030年前后CO2排放问题有可能成为制约我国经济增长最主要的约束之一[6]。
2 物理法2.1物理溶剂吸收法[7]物理溶剂吸收法利用吸收剂对二氧化碳的溶解度与其它气体组份不同而进行分离。
常用的溶剂有水、甲醇、碳酸丙烯酯等。
(1)水洗法应用最早,具有流程简单、运行可靠、溶剂水廉价易得等优点,但其设备庞大、电耗高、产品纯度低并造成污染等特点,一般不采用。
(2)低温甲醇法应用较早,具有流程简单、运行可靠外,能耗比水洗法低,产品纯度较高,但是为获得吸收操作所需低温需设置制冷系统,设备材料需用低温钢材,因此装置投资较高。
(3)碳酸丙烯酯法(简称PC法)是近年来中小型氨厂常用脱碳和回收二氧化碳的方法。
它具有溶液无毒、浓溶液对碳钢腐蚀性小,能耗比甲醇法低等优点,缺点是PC溶剂循环量大,造成溶剂损耗大,操作费用较高。
2.2膜分离法膜分离法利用各种气体在薄膜材料中的渗透率不同来实现分离,用于二氧化碳分离的膜分离器有中空纤维管束和螺旋卷板式两种[7]。
高速工具钢盐浴淬火脱碳分析
＞０ ． ６ ０
０ ． ４ ０ ～０ ． ５ Ｏ Ｏ ． ２ ０ ～０ － ３ Ｏ ＜０ ． ２ ０
３ ０ ～ ４ ０ 可以
５ ０～６ ｏ 一般 ７ ０～８ ０ ８ ０ ～９ ０ 否 否
（ ３ ）工件 或淬火夹具 上有锈 ，在盐浴加 热过 程中 ，这些氧化皮增加 了盐浴 中的氧化物含量 ，相 应地 增加 了盐浴中的氧含量 ，于是促进工件脱碳。 （ ４ ）淬火钩 上粘有硝盐 ，或氯化盐 中混 有硝 盐 ，也会使盐浴中氧含量增加 。 （ ５ ）盐浴脱氧不充分或捞渣不彻底。 （ ６ ）盐浴老化未及时更换 。
Ｈ
中促进脱碳 。 （ ２ ）空 气中的水分溶 入盐浴 中的量越 多 ，则
越 易 引起 脱 碳 。
品格
表２ 钢箔判定标准
破断情况 钢箔含碳量 钢箔的脱 盐浴 （ 质量分数 ，％） 碳率 （ ％） 适 否
１
。２ ３ ４
折断时很脆
折断时有弹性 曲折到底才折断 曲折到底也不断
存，但盐浴最终还是要退 出历史舞 台。生产中抓好
盐浴淬火质量十分重要 ，特别是防脱碳 ，只有认真
抓 好 每 一 个环 节 ，才 能保 证 少 脱碳 、不 脱 碳 ，从 而
保证工具 高寿命。ＭＷ
（ ２ ０ １ ３ ０ ５ ０ ８ ）
参磊 …
熬
２ ７
备 ，尽管真空炉发展神速 ，但它还 不能完全取 代盐
浴 炉 ，在 较长 的一 段 时期 ，两 者优 势 互 补 ，长 期 共
工件 脱 碳 的表 面 层 上 晶粒 度 比 较粗 大 。
表 １ 钢箔在盐 浴中的加热时间
盐浴加 热温度／ ＇ Ｃ ８ ０ ０ ９ ０ ０ １ ０ ０ ０ １ １ ０ ０ １ ２ ０ ０ ｌ ３ ０ ０ 加热时 间／ ｍｉ ｎ ２ ０ １ ５ １ ０ ５ ３ ２
撬式天然气MDEA法脱碳装置模拟分析与公式拟合
撬式天然气MDEA法脱碳装置模拟分析与公式拟合王博弘;吴梦雨;易继荣;马虎强【摘要】用HYSYS对MDEA法脱碳工艺进行软件模拟,并通过对关键参数进行分析,得出了来气流量越小、来气碳含量越低、吸收塔温度越高,脱碳效果越佳的结论.并通过联合这三个自变量,考虑到脱碳装置不变的情况下,分析三个变量对脱碳效果的共同作用过程,拟合出方程,达到在输入三个自变量之后,直接得出脱碳结果的目的.将拟合值与原始值进行检验后,拟合效果良好.可以用此方程来判断页岩气田脱碳撬式装备能否满足新区块页岩气生产的脱碳要求.并以某气田撬式MDEA法脱碳装置为例,对公式拟合方法进行了详细阐述.【期刊名称】《当代化工》【年(卷),期】2015(044)012【总页数】3页(P2910-2912)【关键词】天然气;脱碳;MDEA;工艺模拟;公式拟合【作者】王博弘;吴梦雨;易继荣;马虎强【作者单位】中国石油大学(北京),北京102249;中国石油大学(北京),北京102249;中国石油北京油气调控中心,北京100007;中国石油大学(北京),北京102249【正文语种】中文【中图分类】TE624目前，页岩气具有很好的勘探前景和开发价值［1］。
考虑到页岩气在开采时，中后期压力和产量与前期相比，变化较大，为实现经济开发，需要设备有一定的适应性。
对于中央处理站设备，大多选择采用橇装方式，以便于针对不同工况进行组合、搬迁，保障设备的高效利用［2，3］。
在中央处理站对页岩气的处理过程中，为了降低CO2的腐蚀并达到商品气质量要求，需要将其中的CO2脱除。
对气体净化后的CO2含量或是CO2脱除率是判断脱碳工艺可行的最主要指标。
根据天然气管输相关规范，用于长输管道的天然气含碳量应该在3%以下，用于液化的天然气应该达到更高的脱碳要求［4］。
由于撬式装置在设计组装完毕之后各参数已经确定，而开发气田其他区块时或是气体性质变化后，就需要判断该套装置能否直接用于气田其他区块的开发或是满足不同特性气体的脱碳要求。
轴承钢脱碳层解析
(一)脱碳过程脱碳是钢加热时表面碳含量降低的现象。
脱碳的过程就是钢中碳在高温下与氢或氧发生作用生成甲烷或一氧化碳。
其化学方程式如下;2Fe3C+O2=6Fe+2COFe3C+2H2=3Fe+CH4Fe3C+H2O=3Fe+CO+H2Fe3C+CO2=3Fe+2CO这些反应是可逆的,即氢、氧和二氧化碳使钢脱碳,而甲烷和一氧化碳则使钢增碳。
脱碳是扩散作用的结果,脱碳时一方面是氧向钢内扩散;另一方面钢中的碳向外扩散。
从最后的结果看,脱碳层只在脱碳速度超过氧化速度时才能形成。
当氧化速度很大时,可以不发生明显的脱碳现象,即脱碳层产生后铁即被氧化而成氧化铁皮。
因此,在氧化作用相对较弱的气氛中,可以形成较深的脱碳层。
变压器硅钢片要求合碳量尽量低,除在冶炼上应加以控制外,在锻轧加热时还应利用脱碳现象,使碳含量进一步下降,从而获得容易磁化的性能。
但对大多数钢来说,脱碳会使其性能变坏,故均视为缺陷。
特别是高碳工具钢、轴承钢、高速钢及弹簧钢,脱碳更是一种严重的缺陷。
脱碳层的组织特征:脱碳层由于碳被氧化,反映在化学成分上其含碳量较正常组织低;反映在金相组织上其渗碳体(Fe3C)的数量较正常组织少;反映在力学性能上其强度或硬度较正常组织低。
钢的脱碳层包括全脱碳层和部分脱碳层(过渡层)两部分。
部分脱碳层是指在全脱碳层之后到钢含碳量正常的组织处。
在脱碳不严重的情况下,有时仅看到部分脱碳层而没有全脱碳层。
关于脱碳层深度可根据脱碳成分、组织及性能的变化,采用多种方法测定。
例如逐层取样化学分析钢的含碳量,观察钢的表面到心部的金相组织变化,测定钢的表层到心部的显微硬度变化等等。
实际生产中以金相法测定钢的脱碳层最为普遍。
[编辑本段](二)脱碳对钢性能的影响1.对锻造和热处理等工艺性能的影响1)2Cr13不锈钢加热温度过高,保温时间过长时,能促使高温δ铁素体在表面过早的形成,使锻件表面的塑性大大降低,模锻时容易开裂。
2)奥氏体锰钢脱碳后,表层将得不到均匀的奥氏体组织。
行业脱碳趋势分析报告
行业脱碳趋势分析报告引言随着全球气候变化的加剧，减少温室气体排放已成为全球共识。
近年来，脱碳已逐渐成为各行各业发展的趋势，包括能源、交通、建筑等行业。
本报告旨在分析当前行业脱碳的趋势，并探讨脱碳在未来的发展方向。
背景全球温室气体排放对气候变化产生了严重影响。
各国政府和国际组织开始加强对温室气体排放的控制，并提出了减少碳排放的目标。
脱碳则成为了实现这一目标的重要途径之一。
行业脱碳趋势能源行业能源行业是碳排放的主要来源之一，因此在能源行业实施脱碳政策至关重要。
目前，可再生能源已成为脱碳的主要趋势之一，包括太阳能和风能等。
此外，能源行业也在积极改进传统能源的生产方式，例如煤电转输变电的方式，以减少对环境的影响。
交通行业交通行业的碳排放在全球总排放中占据重要地位。
为了减少交通行业的碳排放，许多国家开始推广电动汽车的普及，并建设充电设施。
此外，推广可再生能源的使用，例如生物燃料和氢燃料电池等，也是减少交通行业碳排放的重要途径。
建筑行业建筑行业的能耗对碳排放的影响同样巨大。
因此，推动建筑行业脱碳成为了当前的主要趋势之一。
建筑行业通过节能标准的提升、建筑材料的改进和建筑物的能源管理等措施，来减少碳排放并提高能源效率。
其他行业除了能源、交通和建筑行业外，其他行业也在采取措施减少碳排放。
例如，制造业通过优化生产工艺和使用环保材料，旨在降低碳排放。
农业和林业行业通过改进农业和林业管理方式来减少温室气体的排放。
脱碳的挑战和机遇脱碳虽然是当今的趋势，但也面临一些挑战。
首先，脱碳需要投入大量的资金和技术支持。
同时，传统行业的转型也需要时间和资源。
然而，脱碳也带来了机遇。
例如，推动可再生能源和绿色技术的发展将促进相关行业的创新和发展。
未来的发展方向在未来，行业脱碳将继续深化。
政府将加强对脱碳行动的监管和支持，推动相关行业实施更严格的脱碳政策。
同时，新的技术和创新将不断涌现，推动脱碳技术的进一步发展。
此外，加强国际合作，共同应对气候变化也是未来的发展方向之一。
制氢增加脱碳工序的分析-联络站
CO2销售的情况下氢气车间生产成本
项目
增加CO2销售收入（元 /h） 单位氢气成本（元 /Nm3）
方案一
0 1.391
方案二
-400 1.387
方案三
-350 1.353
方案四
-350 1.354
方案五
-350 1.389
结
论
1、脱碳工序设在PSA氢提纯单元前的优点是：1)由于变换气的压力较高，可以节省原料
方案四：在PSA氢提纯后设置VPSA脱碳
副产蒸汽 天然气 转化 变换 解吸气作燃料
PSA氢提纯
产品氢气
VPSA脱碳
副产CO2
该流程的特点是： a. VPSA脱碳的原料为低压解吸气，需要升压后才能进行VPSA脱碳，电耗较高。 b. CO2脱除率约90%，CO2产品纯度略低（约90%）
c. VPSA脱碳不影响PSA氢气提纯收率。 d.解析气热值大幅度提高,提高转化炉的热效率,降低了转化炉的投资和电耗。
-456
190 13884.4 1.389
-444
190 14238.9 1.424
计算基准：10年折旧，天然气价格3.0元/Nm3，脱盐水价格5.0元/t，循环 水价格0.4元/t，电价：0.6元/kwh，净化风价格0.2元/Nm3，外送蒸汽价 格120元/t，CO2放空不计价。
3、在制氢装置的CO2无销路的情况下，无论采用任何工艺，增加脱碳工序都是没有任何
效益的； 4、在制氢装置的CO2有销路的情况下，采用在PSA氢提纯单元前用VPSA工艺回收CO2的效
益是最好的；
谢 谢
上海华西化工科技有限公司 2011年10月
问题的提出
• 轻烃水蒸汽转化制氢装置在制得氢气的同时也副产
关于天然气脱硫脱碳工艺的选择分析
关于天然气脱硫脱碳工艺的选择分析摘要：目前，随着国内经济的快速增长，国内资源的消耗不断攀升，天然气在我国能源结构体系中所占比例逐年增加。
从气场采出天然气中含有硫化氢、硫化物和二氧化碳酸性气体等酸性气体，气体中的硫化氢在生产运输中腐蚀管道及设备，使催化剂中毒，对集气站以及天然气外输产生巨大影响；在一定的条件下，天然气在运输过程中二氧化碳与水结合生成二氧化碳水合物造成堵塞管道，引起生产事故。
所以对天然气中硫化氢和二氧化碳等酸性气体的脱除是必要的。
关键词：天然气脱硫；天然气脱碳；工艺；选择1脱硫脱碳方法概述近年来，随着生产力的不断提高，脱硫脱碳的方法得到了一定程度上的改进和创新，取得了良好的成效。
根据脱硫脱碳过程中的物态特征，可将脱硫脱碳工艺分为干法和湿法。
湿法通过吸收剂和溶液完成脱硫脱碳，干法脱硫脱碳则通过将固体作为吸收剂的方式完成脱硫脱碳。
根据脱硫脱碳方法的实现原理，脱硫脱碳的过程又应用了化学溶剂吸收法、物理溶剂吸收法、膜分离法和吸附法等脱硫脱碳方法。
2天然气脱硫脱碳工艺2.1天然气脱碳技术2.1.1活化MDEA技术这项技术是因为醇胺的分子结构，这种分子结构当中至少拥有一个羟基和一个胺基，因此通过羟基对化合物在降低蒸气压和提高水溶性方面的作用，同时胺基能够使水溶液显碱性，因此能够与天然气当中含有的二氧化碳和硫化氢等呈酸性的气体发生反应，从而将其脱除。
而在应用醇胺法脱除天然气中的碳元素时最为常用的就是活化MDEA工艺。
2.1.2膜+醇胺法处理工艺这项工艺属于一项集成工艺，主要包括膜分离单元和醇胺法单元两个部分。
膜分离单元主要是通过各种气体在高分子聚合物的溶解和扩散的速度差异，通过膜两侧的分压差作用来促进气体渗透通过纤维壁，由于不同气体导致速率有所差异，从而实现分离，然后再通过醇胺法再将气体进行更加细致的分离，达到分离气体的目的。
在这种方法当中，常见的推动力主要包括膜两侧相应组分的分压差、膜的面积及膜的选择分离性，这也是膜分离的三要素。
几种燃气脱碳方法的比较
0. 23
3. 68
由表 2 可见, 3 只地面水样品经 6 次重复 测试后, 变异系数均小于 4% , 精密度较为满
意.
3. 3 准确度试验
随机取 2 只地面水样品作铍的加标试验,
测试结果见表 3.
表 3 地面水中铍的准确度测试
(Λg L )
编号 样品浓度 加标浓度 加样样浓度 回收率
1
0. 67
表 1 物理吸收方法技术经济指标
低温甲醇法
N , 2- 甲基吡咯烷酮法
甲醇
n, 2- 甲基吡咯烷酮水 1%
28
40
- 40
25
21
35
60ppm
35ppm
0. 1
20
4. 5～ 6. 0
14
1. 5～ 2
0. 45 70～ 90
0. 1 43. 2
水洗法 水 14. 5 30
2. 88
碳酸丙烯酯法 碳酸丙烯酯
14
28 1. 5
913 913
收稿日期 1999- 08- 10
— 20 —
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方 法
溶 剂
总第 96 期
提要 对比 10 种脱二氧化碳方法, 推荐应用低温甲醇法和碳酸丙烯酯法. 关键词 脱碳 吸收 比较 Abstract This pa pe r com pa re s te n s o rts of m e thods fo r de ca rboniza tion, a nd re comm e nds a dop ting the low - tem pe ra ture
煤化工尾气脱碳与低温甲醇洗集成工艺对比分析
势。
吸收气体的过程是必要的。
主体的吸收能力不是尽可能的大。
应根据饱和蒸汽压、沸点、热容、粘度、高化学稳定性和热稳定性，选择较大和较小的吸附剂。
无毒、价廉、无腐蚀、无泡沫吸收。
含HCN 和NH 3的甲醇从吸收塔加热，从闪蒸器预洗。
闪蒸蒸汽注入循环气体压缩机，循环气体和液体注入热再生塔。
含硫丰富的甲醇从塔中被重新吸收到热再生塔中，在那里它会发光并在高温下蒸发，进一步释放二氧化碳和酸性气体。
闪蒸后，液态甲醇进入下部，经甲醇汽提完全再生。
甲醇蒸汽混合物从蓄热器顶部流出，经过一系列换热器的局部冷凝。
由此产生的气体与蓄热式回流罐中的冷凝液分离。
分离出的酸性气体进一步冷却，以降低其中甲醇的含量，然后进入克劳斯气体分离器。
各种磺酸冷凝物被收集并返回到热再生塔。
甲醇在热再生塔中完全再生后，泵入吸收塔顶部以提高甲醇。
甲醇萃取法从水热再生塔中提取甲醇，并与供水泵甲醇水柱的主循环相分离，以保证水中甲醇含量处于较低水平。
甲醇水塔顶部装有再沸器，再沸器形成甲醇蒸汽。
蒸汽作为汽提介质送至热再生塔，底产物送至塔外污水。
在尾气洗涤器中，边界外的脱盐水洗涤再吸收器的尾气降低了尾气中的甲醇含量。
塔顶的气体在烟囱不够高的情况下被释放到大气中。
然后污水被加热并返回甲醇水塔。
4 工艺优化4.1 原料煤以煤为原料的低温甲醇洗涤工艺可分为预处理阶段、脱硫阶段、主要二氧化碳洗涤阶段和细二氧化氮洗涤阶段。
其主要工艺是除油、脱硫和脱碳。
然后从脱硫装置中除去甲醇萃取和石脑油、不饱和烃和水的净化。
在脱硫步骤中，甲醇被单独洗涤以去除硫化氢。
在主要的CO 2洗涤阶段，闪蒸器使用含CO 2的甲醇来洗涤掉大量的CO 2。
在二氧化碳净化阶段，甲醇来自再生塔，再生塔对二氧化碳的最终净化起着至关重要的作用。
整个工艺分别回收石脑油、硫化氢、二氧化碳和气体。
预洗回收系统，FN 回收，甲醇回收，废水生化处理。
根据净化程度的要求，确定了整个过程的条件。
总能量回收率高，回收率低可利用气体多，利用率高损耗低，以保证标准质量，符合环保排放要求。
胺法脱碳技术参数确定原则分析
•36•气体净化2019年第19卷第2期胺法脱碳技术参数确定原则分析田佳玉(大庆油田工程冇限公司，黑龙江大庆163000)摘要：天然气脱除二氧化碳是一个重要的分离过程.对此，国内外已开发了许多处理技术其中胺法(MDEA)脱碳技术成熟，能耗适中，该工艺主要影响参数包括贫液质量、酸气负荷和再生斥力在设计和生产中对贫液质量、酸气负荷和再生圧力进行优化比选，选取合适的运行参数，能有效提高装置处理效果，降低消耗.提高经济效益关键词：天然气脱碳溶剂吸收胺法(MDEA)1胺法脱碳工艺现状从天然气中脱除二氧化碳的工艺过程称为天然气脱碳。
天然气脱碳方法一般町分为湿法和干法。
其中，湿法是采用溶液或溶剂作脱碳剂的脱碳方法的统称，干法是采用固体吸附剂或膜分离方法的统称冃前国内常用的天然气湿法脱碳方法是MDEA活化配方脱除法。
MDEA配方溶液是近年来广泛采用的一类天然气脱碳溶液。
它以MDEA为主剂，复配有其它醇胺、缓蚀剂和促进剂等化学剂，可控制溶液与IS、C()2的反应速度与程度，常规流程为贫液一段吸收一段再生的工艺。
近年来，根据原料气组成及净化气含碳要求.出现了半贫液一段吸收一段再生的工艺，这些工艺技术均已成熟。
2工艺参数确定(1)贫液质量。
天然气脱碳是利用贫MDEA溶液与含二氧化碳天然气在吸收塔内进行逆向接触,发生化学反应，从而脱除天然气中的二氧化碳。
贫液质量直接影响到脱碳吸收塔顶的平衡及其推动力，对保证净化气质量起关键作用在贫液质量较差时，不论其它条件如何有利，包括采用很低的酸气负荷和较大的胺液循环量，都不可能保证净化气指标合格因此，装置要保证净化气指标合格，必须保证贫液质量。
保证贫液质量，溶液再生系统重沸器的热负荷是关键因素。
对于处理高含二氧化碳的天然气，国内有两种流程。
一种流程为一段吸收一段再生，贫液的再生温度为115T,此种流程多用于对净化气中二氧化碳含量要求较低的丁艺装置；另一种流程为一段吸收一段再生加闪蒸流程，冉生温度为75-80七，类似于半贫液吸收，此种流程多用于要求产品气满足《天然气》GB17820-2012二类商品气指标的工艺装置。
机械产品脱碳及其裂纹的分析
机械产品脱碳及其裂纹的分析摘要:本文对钢铁进行热处理时脱碳及其裂纹进行了分析,也列举了若干个实例,以及避免缺陷出现的措施.关键词:脱碳淬火开裂产品在进行热处理时,由于各种原因会导致零件的缺陷甚至失效,比如过热,过烧,氧化,脱碳,变形,裂纹等,下面就一些实例进行列举和分析.某调质钢制成的圆环外径1015毫米,内径830毫米,高50毫米,圆环内侧发现不完全淬火组织,圆环是由外径385毫米,内径355毫米的圆形毛坯经过镦粗,模锻,钻孔以及压延加工制造而成.分析缺陷的类型及其产生的原因:对送来的圆弧试样进行切片,并对它的内外表面分别车削15毫米,可以看到横向研磨面有大小不一的多个孔洞,从空洞所处的位置来看,不是收缩孔,半径方向的研磨面上,也没有发现往往和收缩孔同时出现的偏析和脱碳,在另一个断面上,有些贝壳状组织,经过盐酸水溶液腐蚀,孔与孔之间有沟槽,用显微镜观察,是奥氏体晶界,且晶界上覆盖一层圆形的硅酸盐夹杂物,由此判断,损坏事故的原因是制造过程中过热引起的锻造裂纹所致.在钢铁产品中,有鳞片组织生成的同时,多数时候会有脱碳伴随.与鳞片组织一样,脱碳也是由氧气和水蒸气引起的.某些特殊情况下,也会由氢气引起.根源是氧化性气氛,脱碳往往在钢铁表面进行,消耗的碳会由内部向表面扩散补充,含湿气的弱氧化性气氛中脱碳会困难一些,原因是生成的鳞片状组织,阻碍了脱碳反应的生成物co向外排除.所以脱碳不明显,消耗的碳与时间的平方根成正比.与温度之间的关系较为复杂,不能一言以蔽之.虽然碳在γ-铁中扩散系数小于同一温度下α-铁中扩散系数,800度时扩散系数与浓度梯度的乘积最大,脱碳反应达到最大,超过800度之后,进入γ区域,扩散逐渐减少,不久,随着温度的继续攀升,原子间隙加大,脱碳及其扩散会再次上升.在空气,氧气这些强氧化性气氛中,脱碳量与时间的关系,与弱氧化性气氛是不一样的.脱碳的轻重程度,还与组织的类型及其形态大有关系.柱状晶的铁素体一般情况下很难出现.因为常见的强氧化性气氛中,鳞片状组织在低温下不发生脱碳,在平衡状态图中γ区域小的合金钢的表面难以生成鳞片状组织.从以上叙述的事例中可以看出,在弱氧化性气氛中进行低温加热时,鳞片状组织阻碍了脱碳,我们不希望脱碳,箱式炉退火或保护性气氛中退火可以达到这个效果.裂纹引起的损伤事故,对之进行调查和研究发发现,何时发生裂纹,在何种工作过程中发生裂纹,是相当重要的.一般情况下,处于裂纹边缘的组织可以给我们以一定的启示.比如,整个裂纹上都有脱碳,这个裂纹就可以排除淬火裂纹,应该在更早的时候就产生了,最迟是淬火前加热保温初期就形成了裂纹.另外,在调质或淬火产品中,如果从很宽的外部一直扩展到封闭的内部都有严重的脱碳,这往往是淬火裂纹.但是也不绝对.也有如下的情况,即先产生了裂纹,在淬火及其回火时裂纹扩展,同时,裂纹的边缘发生了脱碳.表面脱碳其实也算一种事故,因为,脱碳后,材料的表面硬度,疲劳性能,淬火性能,耐磨性,尤其是弯曲强度,扭转疲劳强度,都会明显降低.因为:脱碳导致淬火时,脱碳层内奥氏体向马氏体的转变提前发生,产生内应力,从而可能导致变形和裂纹.比如,奥氏体系列的锰钢表面脱碳后,形成局部的马氏体,产生组织应力,材料脆性增加,往往发生破裂损坏.某汽车板弹簧调质后抗拉强度达1270兆帕,在负荷不大的情况下,由于很多疲劳裂纹造成了破坏,大部分疲劳裂纹从板弹簧的上侧开始产生,板弹簧的心部全是细小均匀的针状组织,没有一点铁素体,就是表面有脱碳,没有其它的缺陷.破断面很小,是脱碳造成的损坏.某铅浴淬火拉制的弹簧钢丝制成的往复干草递送机的拨叉,试机时工作了15000次就破坏了,正常情况下,试验条件相同的情况下,应该工作40000次以上,所有的破坏都发生在第二批.断口由两个部分组成,疲劳断口和终断口,疲劳断口光滑,从受力最大的内侧表面开始扩展,终断口呈撕裂状的延性断裂,.去除拨叉表面油漆,发现断面附近有许多裂纹,这些裂纹同疲劳裂纹一样.对拨叉进行金相分析,拨叉表面有明显的脱碳,这也印证了上述的分析.钢丝的拉拔性能与其组织有密切关系,球状珠光体的塑性比层片状珠光体的塑性好,对过共析钢进行软化退火处理时,要在临界温度以下反复进行加热,从γ+Fe3C冷却到临界温度以下时,碳往往以未熔碳化物为晶核,在其周围形成新的Fe3C,这样,原始的Fe3C很快球化,这样的钢如果要脱碳,要经过Fe3C的脱落才能实现,这是很困难的.例如,某轴承钢拉拔加工钢丝发生了破坏,断口上,表面组织比心部组织明亮,而且表面有许多的细小初期裂纹,通过显微镜观察发现,表面是层片状珠光体组织,心部是球状珠光体组织.正常情况下,这种钢的表层,应该有网状过共析Fe3C分布在粗大晶粒的晶界上.实际上却几乎完全没有,究其原因,表面发生了脱碳,使得钢丝的拉拔性能下降.用40Cr钢制造调质螺栓,采用螺纹轧制法,部分螺丝有淬火裂纹,出现较多次品.为了找出原因,从次品螺栓中和合格的螺栓中各选30根进行检查,化学成分都符合标准,并且合格螺栓的铝及其氮的含量高些,是细晶粒钢.次品螺栓的铝及其氮含量低些,是粗晶粒钢,次品螺栓的脱碳层深得多.尤其完全不同的是合格品没有完全脱碳层.次品钢丝容易产生淬火裂纹的原因是由于它是粗晶粒钢,容易被强烈淬火.可以通过试验来进行比较.在钢丝上制造缺口进行淬火试验.一个用凿子制造缺口,另一个用刨削制造缺口,结果是,前者出现淬火裂纹,后者不出现.除了脱碳,钢的表面增碳,也会引起损伤事故.某钢丝在拉丝之前没有除尽硬质酸盐,造成碳原子的逆扩散而形成增碳,加大了材料的脆性,导致拉丝时断裂.热处理是工业生产中的一个重要环节,由加热,保温和冷却三个环节组成,过热,过烧,氧化,脱碳,变形,裂纹等都是常见的缺陷,必须加以高度的重视,最大程度地加以预防和消除.上面进行了一些列举和分析,供大家参考.。
天然气脱碳处理工艺的原理分析
的Ｍ Ｄ Ｅ Ａ溶液冷却 之后 ，由溶液进入吸 艺 的优 点 就 是 操 作 简 单 ，压 力 损 失 比较 收 的 顶部 ，这 样 才 能 完 成 溶 液 的 整 个 循 小 ，在 脱 二 氧 化 碳 的 同 时 完成 脱 水 ，净 环 过 程 。除 此 之 外 ，为 了 有 效 保证 溶 液 化 汽水 ，从 而完 全满 足外 输 的要求 。 可 以再 次 循 环 清 洁 ，需要 将 １ ５ ％ 的 溶 液 ２ － ３ Ｍ Ｄ Ｅ Ａ脱碳 工 艺处理
了天 然气脱碳 工艺 处理 的原理 分 析 。 关键 词 ：天然 气 ；工 艺处理 ；脱碳
中 图分 类号 ：Ｔ Ｅ ６ ４
文献 标识 码 ：Ａ
引言
对 于 天然 气 中 二 氧 化碳 的脱 除 ，我 国 已 经开 发 了很 多脱 碳 工 艺 技 术 。 归 纳 起 来 这 些 技 术 主要 分 为 干法 与 湿 法 。 由 于油 气 井 下 的油 管 具 有 一 定 的腐 蚀 性 ， 其 中二 氧 化 碳 具 有 腐 蚀 性 ，因此 二 氧化 碳 导 致 在 水 介 质 中引 起 钢 铁 迅 速 的全 面 腐 蚀 ，以 及 严 重 的 部 分 组 织 ，这 样 就 会 直 接 造 成 油 气 管 道 与设 备 之 间发 生 的腐 蚀 ，从 而造 成 严 重 的经 济 损 失 与 社 会 后 果 。所 以 ，为 了使 天 然 气 的质 量 达 到 一 定 的 标 准 ，同 时减 少 二 氧 化 碳 的腐 蚀 程 度 ，必 须 对 天 然 气 进 行 脱 碳 的工 艺 处 理 方法。 １ 天然 气脱 碳 工艺 处理 原理 天然 气 的脱 碳 处 理 都 有 各 自的 特 点 与适 用条 件 。在 进 行 工 艺 选 择 时 ，主 要 针 对 脱 二 氧化 碳 组 的工 艺 进 行 处 理 ，因 为天 然 气 在 脱 碳 处 理 过 程 中 脱碳 处 理 技 术 还 不 断 发 展 ， 目前 还 没有 改 变 现有 的 脱 碳 溶 剂 配 方 ，这 样 就 不 可 能导 致 脱 碳 处 理 的范 围变 大 ，并 且 其 脱 碳 处 理 的操 作 成 本 变 高 。 因 此 ，在 这 种 天 然 气 脱 碳 处 理 Ｔ 艺 技 术 的 方 法 还 不 能代 替 一 些 细 微 的判 断 。 因此 ， 针对 天然 气脱 碳 处理 的需 求 ， 需 要 字 脱 碳 处 理 的 过程 中具 有 较 强 的热 效 应 ，因此 会 在 加 湿 热 处 理 过 程 后 的天 然气 不 合 适 作 为 天 然气 的脱 碳 处 理 。但 是 如果 不 考 虑 天然 气脱 碳 处 理 的产 品 ， 而采 用低 温分 离 的 方法 ，这 样 就 会 直 接 导 致 天 然 气脱 碳 处 理 的 效 率 。而 目前 ， 使 用 天然 气脱碳 处 理 只能使 醇氨 法 。 根 据 ＭＤ Ｅ Ａ技 术 的特 点 ，天 然 气 脱 碳 的工 艺 处 理 需 要 采 用 部 分 再 生 工 艺 。 其 中天 然 气 主 要 采 用 自下 部 进 入 的 吸 收 塔 ，并 且 在 塔 内 与 自上 而 下 的 ＭＤ Ｅ Ａ溶 液进行接触 ，但 是天然气 大部分中的二 氧 化 碳 溶 液 脱 碳 处 理 。湿 净化 的 天然 气 主 要 是 采 用 吸 收 塔 顶 出来 并 经 过冷 却 之 后 进 行 分 离 ，最 后 进 行 天 然 气 的脱 水 处 理 。 吸 收 塔 底 出 来 的 ＭＥ Ｄ Ａ 都 需 要 经 过 能 量 才 能 进 入 脱 水 处 理 ，吸 收 上 部 进 塔 ，经 过 减 压 解 析 出 吸 收 的二 氧化 碳 ， 并 在再 生塔 中 间 经 过 蒸 汽 加热 。只 有 这 样 ，才 能 维 持 溶 液 温 度 。 经 过 塔 底 ｈ
脱碳溶液的分析 2
脱碳溶液的分析一、无毒脱碳方法概述：K2CO3·NH2CH2COOH溶液吸收CO2是热碳酸钾法脱碳发展而来的。
普通热钾碱溶液脱除CO2的过程，总反应式如下：吸收K2CO3+ CO2+H2O=======2KHCO3①再生这一反应不是一步完成的，通常认为按下列步骤进行的H2O=======H﹢＋OH¯②K2CO3=======2K﹢+CO3²¯③CO2+OH¯======HCO3¯④H﹢+CO3²¯=======HCO3¯⑤K+HCO3======KHCO3⑥反应②、③、⑤、⑥实际上都是瞬时的，其中以OH¯与CO2的反应④速度最慢，为吸收过程的控制步骤，加入氨基酸后改变了反应历程，提高了反映速度，一般认为是：NH2CH2COOH=======NH2CH2COO¯H+ ⑦NH2CH2COO¯=======COCNHCH2COO¯+ H+ ⑧氨基甲酸酯H+＋CO3²¯=========HCO3¯⑨¯OOCNHCH2COO¯＋H2O========NH2CH2COO¯＋HCO3¯⑩除上述化学吸收外，脱碳过程中还伴随着有物理吸收过程。
脱碳溶液各组份含量如下：K2Og/L NH2CH2COOHg/L H3BO3g/L KVO3g/L80～180 15～30 5～10 2～3再生度的要求如下：上段：1.25～1.35 下段： 1.10～1.15二、总碱度的测定：1、分析意义：K2CO3是脱碳的基本物质，含量高低对脱碳净化度和再生度影响很大。
碱度低影响吸收效率，碱度过高，虽有利于吸收但使消耗定额增高，同时会造成溶液浓度高，粘度大，雾沫不易消除，以至出现拦液，液泛及影响溶液再生等毛病，故应通过分析加以控制。
2、分析原理：以甲基橙为指示剂，用H2SO4标准液直接滴定试样，根据H2SO4标准溶液消耗量，计算求出溶液的总碱度。
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H2回收率,φ/ %≥99. 598. 098. 099. 599. 5
N2回收率,φ/ %≥97≥96≥96≥98≥99
CO回收率,φ/ %≥96≥94≥94≥98≥98
净化气中CO2,φ/ %≤0. 2≤ 0. 2≤0.2≤0. 2≤0. 2
产品 CO2纯度 / %≥98. 5≥98. 5≥98.5≥98.5≥98.5
溶剂吸收法
溶剂吸收法是最古老 、成熟的脱碳方法 ,分为物理吸收法和化学吸收法 。在合氨厂变换气脱碳工艺中吸收法被广泛使用 。物理吸收法的原理是通过交替改变操作压力和操作温度来实现吸收剂对二
氧化碳的吸收和解吸 ,从而达到分离处理二氧化碳的目的 。由于整个吸收过程不发生化学反应 ,因而消耗的能量比化学吸收法要少 。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Fluo r法 、Rectiso l法 、Selexo l法等 。南京化学工业公司 (集团 )研究院于 20世纪 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Selexo l工艺类似 ,只是二者所用溶剂的组分不同 。NHD 是一种优良的物理吸收溶剂 , 溶剂的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物 ,其沸点高 ,冰点低 ,蒸汽压低 ,对H2S和 CO2及COS等酸性气体有很强的选择吸收性能 ,脱除二氧化碳效率在物理吸收法中较高 。在物理吸收法中 ,由于CO2在溶剂中的溶解服从亨利定律 ,因此仅适用于CO2分压较高的条件 。化学吸收法是使原料气与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的热碳酸钾法和醇胺法均属于化学吸收法 。热碳酸钾法包括苯非尔德法 、坤碱法 、卡苏尔法等 。以乙醇胺类作吸收剂的方法有M EA 法(一乙醇胺 ) 、DEA 法(二乙醇胺 )及 MD EA (N —甲基二乙醇胺 )法等 。工业上较早使用的是三乙醇胺( TEA ) ,但由于对CO2的吸收效率低和溶剂的稳定性差 , 因 而 逐 渐 被 一 乙 醇 胺(M EA ) 和 二 乙 醇 胺(DEA )所取代 。在合成氨厂应用M EA 脱除CO2 的主要优点为 :①溶液对CO2的吸收能力大 ,对其他组分的吸收能力相对较小 ;②对CO2的吸收速率快 ;③解吸彻底 ,贫中CO2含量可低于500 ×10- 6;④吸收过程中循环量较小 ,动力消耗少 。主要缺点是 :①再生所需的热量大 ;②对碳钢制作的热交换设备腐蚀严重 ;③不适宜从氧含量较高的烟气中回收CO2;④溶液容易发生氧化降解和高温降解 ,损耗量较大 。因此 ,从20世纪60年代以后在工业上使用渐少 。目前工业上应用较多的化学吸收脱碳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 MD EA 法为德国BA SF公司所开发 , 1970年开始工业化生产 ,所用吸收剂为45% ～50%的MD EA 水溶液 ,添加少量活化剂 ,例如哌嗪 ,以增加吸收速率 。化学吸收法是传统的脱除二氧化碳的方法 ,脱除后产品气纯度高且处理量大 ,目前已得到广泛深入的研究和应用 。化学吸收法也存在着一定的不足之处 ,主要表现为 :①化学吸收法脱除CO2时 ,要考虑吸收剂的再生循环使用问题 ,操作上比较繁琐 。②化学吸收法对含CO2原料气适应性不强 ,需要复杂的预处理系统 ,而且设备腐蚀和环境污染问题也比较严重 ,因此对一些关键设备的材质要求很高 ,加大了设备的投资 。③化学吸收法作为湿法工艺相对而言流程比较复杂 ,流体需要周期性升温 、降温 ,并且溶剂再生还要消耗大的
几种脱碳方法的分析比较
摘要：分析了溶剂吸收法脱除变换气中二氧化碳技术的优缺点 ;阐述了变压吸附气体分离技术应用于合成氨 、尿素脱碳的发展历程和工业应用现状 ;将二段法变压吸附脱碳的工艺技术指标和运行费用与目前国内常用的脱碳方法进行了对比 ,结果表明 ,该法可简化流程 、方便操作 、降低运行成本 ,且有效气体回收率高于溶剂吸收法脱碳技术 。
湖北金源公司二氧化碳脱除工段,脱除变换气中的二氧化碳是其中一个极其重要的工段 。根据工艺要求 ,该工段的作用是将变换气中的二氧化碳体积分数脱除到小于4.0% ,经联醇生产粗醇产品后，铜洗后获得的合格氢氮气供给合成氨生产 ,还要将得到的浓度大于98.5%的二氧化碳气供给二氧化碳回收段。因此 ,选择一种较为理想的脱碳方料气中氢氮气损失小 、分离出的二氧化碳浓度高 ,有利于后工序生产顺利行 ,显得尤为重要 。目前 ,我国中 、小型化肥厂大多采用溶剂吸收法脱除变换气中二氧化碳 ,例如NHD(聚乙二醇二甲醚 )法 、碳酸丙烯酯法( PC法 ) 、改良MD EA (N —甲基二乙醇胺 ) 法 、改良热钾碱法等 。随着变压吸附技术的进步 ,特别是二段法变压吸附专利技术在甲醇和尿素装置中的推广使用 ,目前越来越多的大 、中型化肥厂的脱碳装置采用了二段法变压吸附技术 。选取国内较有代表性的脱碳装置进行了分析比较,现将分析结果进行如下论述 。
脱碳方法比较
脱碳方法工艺技术指标比较见表1,吨氨综合运行费用比较见表2
表1 工艺技术指标比较
项目二段变 碳丙法改良 改良热
NHD法
压吸附 (PC法)MDEA法 钾碱法
操作压力 /M Pa1. 7～1. 8 1. 7～1. 8 2. 7～2. 8 1. 7～1. 81. 7～1. 8
操作温度 /℃≤40- 5～0≤4040～6055～85
吹风气补充 ;③放入气柜回收的混合气含有50%的二氧化碳 。这两部分气体将返回压缩机重新循环 ,不仅增加压缩机的电耗 ,而且影响压缩机的有效打气量。
( 3)第3 个阶段 2001 年至今 ,针对上述情况 ,通过对已建成的大型工业装置中获取的数据 ,从吸附剂选型 、工艺技术 、程控阀寿命 、程序控制等方面进行深入细致的开发研究和不断改进后 ,变压吸附脱碳技术取得了长足的进步 ,并已成功应用于大 、中型工业脱碳装置中 。调查显示 : 贵州开磷集团都匀氮肥厂55 000 m3/ h变换气脱碳 (生产液氨 )装置,氢气回收率可达99.5% ,氮气回收率大于96. 0% ,吨氨电耗小于22 kW・h。湖北宜化集团原处理变换气60 000 m3/ h和70000m3/h变压吸附脱碳装置(生产尿素 )经改造后 ,氢气回收率大于99. 35% ,氮气回收率大于96.0% ,吨氨电耗小于69kW・h (吸附压力为0.8 M Pa)。山东肥城阿斯德化工股份有限公司50 000 m3/ h变换气脱碳(生产尿素)中，氢气回收率为99.61%，氮气回收率为97.08% ,一氧化碳回收率为96.31%，吨氨电耗为43.88kW.h。广东中成公司(中港合资企业 )兼并的湖南湘氮实业有限公司88 000 m3/ h变压吸附脱碳装置(生产尿素)和24 300 m3/h变压吸附脱碳装置(生产单醇 )中 ,氢气回收率为99. 60% ,氮气回收率为98. 5% ,一氧化碳回收率为98.0% ,吨氨电耗为25 kW・h; 山东瑞星生物化工股份有限公司运行成本相当低 。通过调查 ,以上装置均采用了二段法变压吸附脱碳技术 ,其主要特点是脱碳过程分段行 。第1段脱除大部分二氧化碳 ,将出口气中二氧化碳控制在8% ～12% ,吸附结束后 ,通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气 。多次均压结束后 ,吸附塔解吸气中的二氧化碳含量平均大于93% ,其余为氢气、氮气 、一氧化碳及甲烷 。由于第1 段出口气中二氧化碳控制在8% ～12% ,与单段法变压吸附脱碳技术出口气中二氧化碳控制在0. 2%相比较 ,吸附塔内有效气体少 ,二氧化碳分压高 ,自然降压解吸推动力大 ,解吸出的二氧化碳较多 ,有相当一部分二氧化碳无须依靠真空泵抽出 ,因此吨氨电耗较低 。第2段将第1段吸附塔出口气中的二氧化碳脱至0.2%以下 ,吸附结束后 ,通过多次均压步骤回收吸附塔中的氢氮气 。多次均压结束后 ,吸附塔内的气体通过降压进入中间缓冲罐 ,再返回到第1段吸附塔内加以回收 。因此 ,二段法变压吸附脱碳专利技术具有氢氮气损失小 、吨氨电耗低的优势。( 1)当吸附压力为0. 8 M Pa时,氢气回收率为99. 2% ,氮气回收率为97% ,一氧 化 碳 回 收率为96%，吨氨电耗约为55kW・h。( 2)当吸附压力为1. 6～2. 0 M Pa时 ,氢气回收率为99.5% ,氮气回收率为98% ,一氧化碳回收率为97% ,吨氨电耗约为22 kW・h。投资比湿法脱碳低5%～20% (含变脱投资 ) 。
( 1)第1阶段 1988年国内开始尝试把变压吸附技术用于合成氨 、尿素脱碳生产的研究 。由于技术难度很大 ,存在氢和氮的回收率低 、电耗高 、投资大以及程控阀寿命短等诸多问题 ,一直未能取得突破性进展 ,因此 ,几乎没有实质性的用户 。 20 世纪90年代初 ,随着以上问题的逐步解决 ,变压吸附脱碳技术开始应用于国内合成氨变换气脱碳 ,因其具有运行费用低 、自动化程度高 、操作简单 、适应性强等特点 ,受到业界普遍关注 。
外供热能 。
针对化学吸收法存在的缺陷 ,人们相继研究开发出膜分离和变压吸附分离等新型脱碳方法 。20世纪60年代,在美国联合碳化物公司(UCC)首次采用变压吸附技术从含氢废气中提纯氢气获得成功后 ,国内外也先后开发出变压吸附提纯工业级一氧化碳 、变压吸附制富氧 、变压吸附制纯氮 、变压吸附提纯工业级二氧化碳以及变压吸附脱碳 (仅用于精制合成气 、生产液氨 )等技术 从20世纪70年代开始 ,人们一直希望将变压吸附技术应用于合成氨 、尿素生产中 ,从变换气中同时提纯二氧化碳和精制合成气 ,以代替传统的物理吸收法和化学吸收法 。20 世纪70 年代初期 ,美国空气产品和化学品公司就开始把变压吸附气体分离技术用于合成氨变换气 、尿素脱碳的研究 ,并分别于1979年和1988年申请了专利 。在该变压吸附尿素脱碳技术中 ,氢气回收率最高可达95% ,二氧化碳回收率大于94%。该技术已应用于500 t / d的合成氨 、尿素生产装置中 。除了美国空气产品和化学品公司外 ,英国IC I(英国帝国化学公司 )公司 、荷兰KTI公司以及日本东洋工程公司分别于20 世纪80年代开发出了应用于合成氨 、尿素生产装置中的变压吸附技术 ,并分别应用于450 t / d、600 t / d和550 t / d的合成氨 、尿素生产装置中 。但是 ,由于上述各大公司开发的变压吸附尿素脱碳技术 ,其精制的合成气中氢气回收率较低 ,最高只有95%左右 ,而且吨氨电耗比传统的物理吸收法和化学吸收法还高30% ～60% ,总体经济效益远不如传统的物理吸收法和化学吸收法 ,因此国外变压吸附尿素脱碳技术只停留在工业试验装置上 ,无法推广应用 。在国内 ,变压吸附脱碳技术的发展经历了下述3个阶段 。