合成氨脱碳系统的优化及稳定(NHD脱炭)

摘　要：合成氨脱碳系统中NHD脱硫、脱碳技术具有能耗低、净化度高、设备和流程简单等特点，已在舍成氨、甲醇和醋酸生产企业的脱硫、脱碳中得到了成功应用，并取得了丰富的实践经验。近年来，又全力开发 NHD技术在焦炉气脱硫中的应用，并取得了突破性的成果。为实现焦炉气制甲醇技术的工业化提供了有效的脱硫工艺。

关键词：NHD　脱硫　脱碳　优化　稳定

一、合成氨脱碳系统中NHD溶剂性质、吸收机理及工艺特点

1.物理性质

NHD（脱碳）溶剂的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式为CH3一O一(C2HO) CH ，式中凡=2―8，为浅黄色液体。在 25cI：时，其密度为 l027kg／m ，蒸气压为 0．093Pa，冰点 为 一2一 29cI：，闪点为 l5l℃，燃点为 157cI：。

2.工艺原理

NHD（脱碳）溶剂吸收 H：S、COS、CO：的过程具有典型的物理吸收特征，在 H：S、COS、CO：一NHD溶剂系统，当上述气体分压低于 lMPa时，气相压力与液相浓度基本符合亨利定律。

HS、COS、CO在 NHD溶剂中的溶解度随压力升高、温度降低而增大，因此宜在高压、低温下进行 }{2S、COS、CO 的吸收过程；当系统压力降低、温度升高时，溶液中溶解的气体得以释放，实现溶液的再生过程。

3.工艺特点

3.1净化度高

正常操作工况下，在 l台吸收塔内可将 H S和 COS脱 除至 l×10～，CO：脱除至 0．1％以下。

3.2能选择性吸收 H：S和有机硫。

3.3吸收 H：S、有机硫、CO：等气体的能力强。

3.4溶剂蒸气压低，挥发损失少。流程中不设置洗涤回收溶液的装置，企业实际吨氨溶剂消耗一般为 0．2kg。

3.5溶剂无腐蚀性

实践经验表明，即使溶剂含水量达10％ 、累积含硫 量达 300mg/L，也未发现设备有明显腐蚀，工艺装置基本采用碳钢材料，投资少，维护和维修费用低。

二、合成氨 NHD（脱碳）技术的优化与稳定

1.合成氨NHD（脱碳）溶液工艺条件的优化

NHD溶液的脱碳能力、脱碳指标与很多工艺条件有关，在压力基本不变的前提下，影响因素还有温度、溶液循环量和溶液含水量。降低温度会增加冰机电耗 ，增加溶液循环量会增加泵的电耗，而降低溶液含水量会增加蒸汽消耗和冰机电耗，因此操作时需权衡兼顾。脱碳溶液温度和脱碳溶液含水量不必追求太低，达 一2℃及5％以下即可，这时选择适当的溶液循环量即可达到很好的脱碳效果。

2.合成氨NHD（脱碳）溶液的稳定

NHD溶液是脱碳的根本要素，溶液的污染一般来自变脱气中所含的硫及气提空气中的灰尘。因此要强化变脱气脱硫及气提空气的过滤。如果溶液已经被污染，就要及时过滤，以免影响脱碳效果。

3.合成氨NHD（脱碳）系统的技术要点

NHD工艺有它特有的技术要点，这对于工艺软件包的设计是非常重要的，设计必须精心。如真空罗茨风机后的真空闪蒸气温度已经很高了，但仍有个别设计把它与低温低压闪蒸气混合后进换热器作为冷流体用，显然这是不合理的。

三、合成氨 NHD（脱碳）脱硫技术的开拓意义和工艺流程

1.合成氨NHD（脱碳）脱硫技术开拓意义

合成氨中焦炉煤气是炼焦行业最主要的副产品之一，炼1t焦炭可副产 430m 焦炉气，其中54％用于炼焦生产，其余都被引至火炬燃烧，我国只有不足10％的焦炉气被回收利用。2004年全国焦 炭总产量按180Mt计 ，则产生的焦炉气中有 360亿m被白白烧掉，如能用于生产甲醇，则可生产近14Mt。据统计，中国每年要消耗100Mt成品油用作汽车燃料，若烧15％的甲醇，可以节省l5Mt成品油，折合30Mt原油。因此，利用焦炉气生产甲醇有很可观的经济效益，对缓解中国能源紧缺也有重要意义。

2.合成氨（NHD脱碳）系统的工艺流程

2.1工艺流程

进入脱硫工段的焦炉气一般含有一定量的煤焦油等杂质 ，因此在设计中采用先预脱后脱硫 的二段流程。在预脱部分 ，用 NHD溶液吸收焦炉气 中的煤焦油等杂质 ，通过某些分离手段将预脱液中的煤焦油等固体杂质除去，溶剂得以回收利用。焦炉气经预脱后进入脱硫部分，利用 NHD溶液优 良的吸收无机硫 、有机硫和其它杂质的性能。对焦炉气脱硫、脱杂质，形成的脱硫富液经蒸汽加热再生后循环使用。通过上述流程，可以达到净化指标，满足焦炉气脱硫制甲醇的生产要求。

2.2塔的选型

NHD溶剂脱除 HS、COS和 CO：是个物理吸收过程 其传质速率较慢，而且操作温度较低、溶剂黏度大 、流动性差 ，所以需要较大的气液传质界面，因此填料塔比板式塔更合适，操作弹性大。

2.3吸收温度

在一定的吸收压力下，HS、COS和 CO：在NHD溶剂中的平衡溶解度随温度降低而升高，所以低温吸收对提高溶剂的吸收能力有利，从而减少溶液循环量和输送功率，或提高净化度。更由于溶剂蒸气压随温度降低而降低，可使系统溶剂损耗减少。但溶液温度低，黏度增大，传质速率下降，需增加填料高度，且由于散冷引起的冷量损失也增大。本设计的脱硫贫液温度以0~10℃为宜。

四、结语

合成氨NHD（脱碳）技术是一种高效节能的物理吸收脱硫、脱碳方法，具有吸收能力大、选择性好、操作弹性大、溶剂损耗少、工艺流程简单、经济效益和节能效果好等优点。该技术已日趋成熟和完善，在应用中已取得了丰富的实践经验。近年来，南化集团研究院全力开发 NHD技术在焦炉气脱硫中的应用，并取得了突破性的成果，为实现焦炉气制甲醇技术的工业化提供了有效的脱硫工艺。

参考文献

[1]谭广.合成氨脱碳系统MDEA溶液的净化处理[J].小氮肥.2010年10期.

[2]赵波.合成氨脱碳系统的稳定与优化[D].四川大学.2003年.

[3]李永清.合成氨脱碳系统的模拟与研究[D].大连理工大学.2001年.