合成氨工艺脱碳方法评述

合成氨工艺脱碳方法评述

作者：杜发亮

来源：《中国化工贸易·上旬刊》2017年第05期

摘要：合成氨是一种无机化工流程，其主要是指氮、氢在高温环境下合成的产物。在化工生产过程中，合成氨工艺是一种比较常见的化工工艺，在合成氨过程中，受气反应温度的影响，空气的二氧化碳容易与氢气发生反应生成二氧化碳。为了保证合成氨的工艺质量，企业在生产过程中就需要对其进行除碳，以此来保证氨的纯度。基于此，文章主要对合成氨工艺脱碳方法进行了探讨。

关键词：合成氨；脱碳；方法

在合成氨工艺过程中，二氧化碳气体脱除流程、后续回收步骤，都紧密关系着设定好的合成工艺，关系着反应系统的平衡。含有二氧化碳的氨进行清除，对于能耗节省、缩减产出金额，都有着不可替换的凸显价值。因此，在合成氨脱碳过程中，合理选择工艺脱碳方法，提高除碳水平是非常有必要的，需要企业在合成氨工艺过程中，对其脱碳方法进行分析与研究，从而保证合成氨工艺的正常进行。

1 合成氨除碳工艺问题

1.1 活化MDEA法

由于该工艺具有吸收能力大、反应速度快、适应范围广、再生能耗低、净化度高、溶液基本无腐蚀性、大部分设备及填料可用碳钢制作、操作简化等优点，因此，在较短的时间里它被国内20多家中小型合成氨厂广泛采用。然而，该法也存在以下主要问题：MDEA溶液在脱碳过程中有一定的腐蚀和降解；是由于溶液中化学污染物使表面张力降低，导致溶液起泡；污染物通常有：溶解的轻烃、压缩机和阀门的润滑油、溶液降解产物、消蚀剂、微粒悬浮物和氧。

1.2 NHD法

该除碳方法具有以下优势：净化度高，是一种优良的物理吸收剂；具有良好的化学稳定性和热稳定性；溶剂蒸气压低，挥发损失少；NHD溶剂使用时不起泡、操作稳定、不用消泡剂等；NHD溶剂对金属材料不腐蚀，设备材料可用碳钢，投资少，维护成本低。；无臭、无毒，可被生物降解，对环境无污染；流程短，操作稳定、方便。但是，该方法也存在一些不足，在合成氨过程中，气氨的显热并没有得到充分地利用；气氨温度过低，冰机无法正常运行；闪蒸面积小，液体流动阻力大，从而导致液体压差减小，造成N2、H2等气体闪蒸不充分而影响低闪气中CO2的纯度。

1.3 低温甲醇洗

由于该技术成熟，在工业上有着广泛的应用，主要特点为：甲醇具有较好的热稳定性、化学稳定性、传热传质性能；净化度高；吸收选择性好。低温甲醇洗净化工艺存在的问题主要有：羰基铁的生成导致换热器腐蚀，在生产过程中，水含量超标，加剧了CO2、H2S对设备、管道的腐蚀；甲醇单耗大；吸收效果差等的，也是低温甲醇洗去碳方法中存在的主要问题。甲醇吸收效果差主要是由于吸收液中杂质多且污染严重、再生塔和分离塔的效果差等。

2 合成氨工艺脱碳存在问题的解决方法

2.1 PC脱碳问题的解决方法

在合成氨工艺脱碳过程中，为了化解难题，企业技术人员可以缩减初始的吸收温度。这是由于碳酸丙烯特有的酯类经由变换以后，吸收特性被提升，构成温度反比。缩减溶剂温度，提升了净化水准。温度偏低时，碳丙调制好的溶剂含有偏低的蒸汽压，损耗也会很小。

2.2 活化MDEA法的改进方法

对于腐蚀问题，除了要尽量减少降解程度外，仍须加入缓蚀剂；溶剂损失，可采用除雾除沫器等。保持有效的机械过滤和活性炭过滤，不断清除系统中非均相的硫化铁等杂质及有机杂质，是保证溶液清洁、防止起泡的主要方法。

2.3 NHD法

在合成氨工艺过程中，为了保证工艺除碳效率，企业可以将原有立式氨冷器可改为卧式管壳式氨冷器，使气氨与NHD溶液换热，既充分利用了气氨的显热，节约了冷量，也保证了冰机的正常运行。采用立式容器，内装填料，溶液进口设置液体分布器。对于低压闪蒸槽的改进同高压闪蒸槽，即将卧式容器改为立式容器，这样设计可以降低投资。可将气提操作改为负压气提，即将由空气鼓风机向气提塔鼓空气改为从气提塔顶抽引气提气，CO2分压可大大降低，并且降低了空气温度，减少进塔空气量。NHD脱水装置中脱水塔为填料塔，内置加热器，但这样设计影响蒸发效果。为避免这一缺陷，加热器可移至塔外，单独设计换热器。

2.4 3低温甲醇洗

首先，应严格控制除碳装置的入口温度，保证工艺能够顺利进行；技术人员还需要严格控制中压蒸汽的添加量，降低废水中的甲醇含量，从而达到优化工艺操作的目的。

其次，在低温甲醇除碳过程中，为了保证甲醇洗系统的工艺效率，避免生产中杂质的影响，技术人员需要在甲醇循环系统中增加相应的过滤装置，提高甲醇洗系统的工艺质量。

再次，在低温吸收过程中，由于该循环路径下的溶液偏少，系统的总体能耗很低，有利于实现节能讲好的目的。与此同时，其在运行过程中不需要低压蒸汽，电价比较低，在一定程度上能够降低企业的运营成本。

最后，在后续吸收中，甲醇再生出来的液体携带着杂质，甲醇没能全被吸收，干扰了吸收成效；甲醇被添加至水分离塔，循环出来的甲醇仍携带偏多的水分。对此，技术人员应，减小排放出来的废弃水体，缩减总的甲醇。

3 结束语

总而言之，在合成氨工艺脱碳过程中，不同的脱碳方法，都存在相应的优势与不足，这就需要企业在合成氨工艺除碳方法选择过程中，既要考虑方法特点，也要考虑到工艺流程，根据CO2用途、能耗等进行综合考虑，从而在除碳过程中，能够选取适宜方式，应能辨识它的特性，拟定最优流程。

参考文献：

[1]南亚娥，许亚茹，李振铭.合成氨工艺脱碳方法研究[J].石化技术，2015（09）：89.