小氮肥设计技术(doc 15).docx

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1、小氮肥设计技术摘要简要叙述了几种脱碳方法的发展及现状，并进行了比较和评述。关键词脱碳技术评述1NHD（SeIeXOD法1958年美国联合化学公司福朗克波特（FrankPorter）发明了在高压下能溶解酸性气体的良好溶剂聚乙二醇二甲醛，商品名称为Se1eXO1。利用此溶剂发展起来的气体净化方法称SeIeXo1法。6o年代初。联合化学公司进行了净化合成气、天然气的中型试验，1964年冬建立了第一座工业性试验工厂用来净化合成氨装置的合成气。1996年世界上已有50多个工业生产装置。南化集团研究院于1980年起，经过静态平衡和模型试验，筛选出用于脱除H2s、c02的聚乙二醇二甲解溶剂（商品名称N助），

2、测定了cO2、H2s等组份在溶剂中的溶解度及其它热力学数据，在模试中得出了脱硫、脱碳的较佳工艺条件，开发了与SeIeXO1法相似的工艺过程，命名为NHD法。1984年通过化工部鉴定。由化工部第一设计院设计的鲁南化肥厂II期工程脱碳装置（8X104t/a合成氨）和郑城化肥厂第二套脱碳系统（4X104t/a合成氨）均采用此技术，并分别于1993.10、1993.12.20投运。至今运转正常。NHD法已正式批准为我国第一批化工设计专有技术。据不完全统计，国内运转的生产装置50多个。NHD法脱碳装置的主要操作数据为：吸收压力2.7MPa,处理气量26000Nm3/h。入吸收塔贫液温度13,溶剂循环量2

3、60360m3/h,变换气C0226%28%,净化气C020.2%,再生气c0299%。电耗125kw?h/tNH3汽耗25kgtNH3,溶剂消耗0.23kgtNH32MDEA法和改良I或活化）MDEA法20世纪40年代末，美国FIOUr公司就研究过MDEA水溶液选择吸收H2s的问题.70年代，Dow化学公司又在中型试验及工业装置中研究了MDEA工艺。70年代末，我国四川天然气研究所、南化集团研究院开展了MDEA水溶液选择吸收H2s的研究，并逐步实现工业化。主要用于天然气脱硫。这就是早期的MDEA法。MDEA与C02的反应过程受co2与H20反应步骤的控制，而使整个脱碳过程的速率不快。为了加快

4、吸收与再生速率，70年代初。西德BASF公司在MDEA水溶液中加入了少量与C02进行微弱反应的活化成份，用来脱除C02,形成了改良MDAE法。或称活化MDEA法。1971年西德的一个30X104ta合成氨厂首次应用成功。据统计，至1996年，国外已有60多个工业装置在运转。建设和设计中的装置有125个以上。一般使用的活化剂有哌嗪、二乙二醇、味畔或甲基取代味哇等有机物。改良MDEA法是当今能耗较低的脱碳方法之一。1985年南化集团研究院、华东化工学院着手进行活化MDEA脱碳的研究工作，筛选了活化剂。进行了小型中试。测定了平衡数据并研究了过程动力学。1989年南化集团研究院的活化MDEA法成功地应

5、用于一个小氮肥厂脱除部分c02的工业装置。1991年湖北襄樊氮肥厂将此法用于年产万吨氨的全脱碳装置并投入生产，1992年通过部级小氮肥设计技术22鉴定，并获国家专利。目前已有80多个厂采用活化MDEA法脱碳，总能力超过10104ta氨。据资料介绍，南化集团研究院的技术采用的是30%MDEA水溶液，活化剂是DEA。江西永丰氮肥厂、安徽东至氮肥厂采用华东化工学院的技术,使用50%MDEA水溶液,活化剂是派嗪。DMEA脱碳装置的主要操作数据为:吸收压力2.7MPa,处理气量2200Nm3h,溶液循环量：贫液2om3h,半贫液70m3h0人吸收塔贫液温度60?80飞，出吸收塔富液温度85C,再生塔底温

6、度75,变换气co226%28%,净化气co20.1%,再生气co299%,蒸汽消耗0.802t/tNH3,电耗85.7kw?h/tNH3。某中型氮肥厂利用余热作为再生热源，做到了脱碳不耗蒸汽。使该装置运行更经济。3PSA法变压吸附(PSA)是气体分离技术中发展迅速和日益成熟的工艺过程。在气体工业中有广泛用途。将变压吸附技术用于脱除变换气中的co2还是近几年的事。早期的PSA脱碳装置处理能力小，有效气体损失大，一度影响推广应用。1999年宜化投资1900万元新建一套大型PSA脱碳装置，采用03200吸附塔10台内装吸附剂I1oOt,实际处理气量6110Nm3h,操作压力0.8MPa,净化气co

7、20.1%一0.2%(V),H2回收率99.06%,N2回收率96.31%。回收C02纯度N98.5%,电耗103kw?h/tNH304碳酸丙烯酯脱碳技术国内的碳酸丙烯酯脱碳技术是南京化工研究院等单位开发的。1979年通过化工部鉴定，据不完全统计国内已有大型装置2个，中型装置2个，小型装置160多个。大部分用于从变换气中脱除CO2。初期，碳酸丙烯酯法用于代替水洗法脱碳取得了明显的节能效果和经济效益。80年代此法用于老厂碳钱改产尿素工程获得成功，为我国氮肥工业的发展作出了贡献。如果说上世纪80年代碳酸丙稀酯脱碳技术存在着气体净化度差，溶剂消耗高，能耗高，硫磺堵塔等问题，那么当今碳酸丙烯酯脱碳技术

8、更有新的改进和发展。(1)1998年新设计的8X104ta合成氨，2.65MPa的脱碳装置满负荷运行时净化气co2稳定的保持在0.1%(夏季)。当负荷增加到13X104ta合成氨时，净化气co2仍能保持在0.1%1998年设计的K)XK)4t/a合成氨，1.7MPa的脱碳装置，生产负荷提到12X104ta合成氨时，净化气C020.2%o(2)吸收压力1.7MPa,0240吸收塔的脱碳装置，改造后生产能力达6X104t/a合成氨时，净化气C020.2%。(3)2.7MPa的脱碳装置动力消耗降到75kwh/tNH30(4)某装置连续运转7年多未发现堵塔。5I-IS脱酸气技术碳酸丙烯酯溶剂中加入少量

9、添加剂，在脱除c02的同时，可将变换气中的硫化物一次脱除至0.11026o所脱除的硫化物，可立即转化为溶解在溶剂中的单质硫，并通过简易方法，有效地将单质硫从溶剂中分离出来。该方法集脱硫、脱碳、硫回收于一体，在工艺、设备、投资、环保、操作费用方面具有很强的竞争能力。该技术为南化集团研究院开发，1994年10月通过化工部鉴定，命名为ITS脱除酸性气体技术。6几种脱碳方法的比较(1)吸收压力在1.8MPa(绝)以上时，几种方法的气体净化度都能满足铜洗、甲烷化流程对进气co2含量的要求。其中改良MDEA法，PSA法在较低压力(如0.8SPa)下也能达到高净化度(C020.1%),而NHD和碳酸丙烯酯法

10、则需要较高的吸收压力，NHD还要求吸收过程在低于常温的条件下操作。(2)再生气co2纯度，C02回收率都能满足尿素生产的要求。其中MDEA法的C02纯度和回收率最好，都可达99%以上。(3)溶液的脱硫能力以HS法为最好，在一定条件下可将净化气总硫降到0.1X1O?6以下。MDEA法和NHD法可脱到IX10，PC法可脱到5n,.g/m3左右。(下转62页)小氮肥设计技术62工程项目设计合同：按工程设计合同实施监督和管理；审核设计图纸和设计概预算，严格控制工程造价。3充分发挥企业领导者在建设实施阶段的作用工程建设的实施阶段是工程项目实体形成阶段：是人力、物力、财力消耗的主要阶段。工作量大，涉及面广

11、，影响因素多，环境复杂，施工周期长，露天作业多，政策性变化多，材料价格、市场供应波动大。尤其在市场经济的新形势下，在计划经济和市场经济交错复杂的过渡阶段，提高建设质量，控制工程造价，充分发挥投资效益，加强企业领导者在实施阶段的管理和监督职能，对工程建设实行全方位、全过程的管理和监督更显其重要。(1)加强工程投标、招标管理，克服“地方保护主义”，加大投标、招标的透明度，严格优选施工队伍：(2)加强隐蔽工程验收会签制度，杜绝工程掺假和漏洞，全面准确反映工程造价的全貌：(3)选用和配备职业道德过硬，业务水平高的专业技术人员担负工程预算决算工作，严把工程决算关，控制工程造价；(4)严格照图纸施工。设计

12、变更，必然引起工程量的变化，造成工程造价的波动，往往使工程投资失控。施工图纸一经三方会审确定，进入施工阶段后，要严格坚持照图施工的原则。按照设计(4)HS法再生气中H2S含量15mg/m3(其它方法15Omg/m3)。(5)影响系统稳定运行的因素很多。除工艺过程本身的性能外，很大程度上还取决于外界因素和管理水平。当前最突出的问题是，PC法的硫堵问题尚未彻底解决，ITS法尤为严重。系统中析出的硫磺堵塞换热管和塔填料、内件。少则数月，多则，两年就需停车清理。N1TD法系统未发现过硫堵问题，据反映，某装置运行近两年溶剂中硫含量已达14002000m/EMDEA法系统中有硫析出，PSA法也一样。(6)

13、几种溶液对碳钢的腐蚀性不同。MDEA温度高时有腐蚀：N1TD基本无腐蚀：PC浓溶液无腐蚀，稀溶液有腐蚀：PSA系统不存在溶液腐蚀问题。运行经济性。西广GuangxiChemica1Industry第28卷第2期1999年6月活化MDEA脱碳技术应用王建国(中国石化兰州设计院，甘肃兰州730060)摘要：结合柳州化肥厂的脱瑶技术改造方案，论述了MDEA的性质、脱磺机理、工艺抗程及生产运行情关键词：MDEA；坠怠旦堡些文献标识号：B中田分类号：T-Q113,264,5自1971年BAsF的活化MDEA法脱碳工艺问世以来，受到广泛的关注。该工艺具有能耗低，气体净化度高，溶液稳定，挥发度低，对碳钢设备

14、无腐蚀等优点。据统计，目前国内外约有66套已建成的的大型合成氨装置采用活化MDEA脱碳技术。80年代中期，国内开始对活化MDEA脱碳技术进行消化吸收和创新研究，并成功地应用于合成氨工业中。目前国内小型合成氨厂采用活化MDEA法脱碳较多，但中型化肥厂采用此法还很少。柳州化肥厂属一宗中型化肥厂，为降低脱碳装置能耗，决定对其进行技术改造，并使生产能力满足12万t-ST合成氨的要求。在国内尚无同等规模未菲尔法改为活化MDEA脱碳装置的前提下，我院于1998年7月成功地对其进行了脱碳技术改造，并于10月份一次开车成功。本文结合柳州化肥厂脱碳装置的技术改造，介绍活化MDEA法脱碳的机理、特点、工艺流程及其

15、应用。1MDEA的特点、脱碳机理MDEA(N-MethyIdiethanoIaI11iDe)即N-甲基二乙醇胺，分子式CIT-N(CH2C0H)z,分子量119.2,沸点246248C,闪点260C,凝固点-21,汽化潜热519.16kJI【g-,蒸发比热1.71kJ(kgK),能与水和醇混溶，微溶于酸。在一定条件下，对8Z等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，化学性质稳定，无毒不降解。工业上采用的MDEA水溶液(40MDEA)沸维普资讯VOJ.28No.2工化Jun.1999、，飞6文章编号：1003-0840(1999)02-0052-04点110120C,凝固点一5七0纯MDEA与COZ不能直接发生反应，但其水溶液与COz可按下式反应：(1) C02+H0钉+HCOa-(2) H+R2NCHI=:NCHIH式受掖膜控制，反应极慢，式制系瞬间可逆反应，因此式(1)为MDEA吸收C0：的控和步骤，为加快吸收速度，在MDEA溶液中加人15%的活化剂DEA(R：NH)后，反应按下式进行：(3) R：NH+0NCOOHR,NC00H+R2Na+HIO-(4) R2Ni1+R：aNHHC()a-(3)+(4)：(5) R2NC-h+C+HIO-CH1NHHCOI一由可知，活化剂吸收