1.5 二氧化碳脱除在线视频

各位同学好

这几个知识点呢

我们重点介绍一下

在天燃气

制合成氨的过程中的

二氧化碳的脱除

我们大家首先回顾一下上节课内容

我们首先是拿天燃气

和水反应来制备氢气

在制备氢气之后呢

我们有副产的一氧化碳和二氧化碳

上节课的重点讲述了

一氧化碳的转化过程

那么这节课重点讲述

我们的二氧化碳的脱除过程

在整个反应到副产物中

我们含有二氧化碳

和一氧化碳转化

所生成的二氧化碳

那么所生产这些二氧化碳

不仅对合成氨反应不大

而且我们副产物二氧化碳

还可以作为

合成尿素的原料进行使用

也可以作为

生产食品级的二氧化碳进行使用

因此

在工业过程中

必须要对二氧化碳进行分离

我们也把它称作为脱碳过程

脱出二氧化碳的方法

有很多

有物理吸收法

化学吸收法

和物理化学吸收法等等

化学吸收是利用

二氧化碳等酸性气体的特点

用一种含碱溶液

或碱性熔剂

来吸收二氧化碳

化学吸收法脱碳的工艺中

有两类溶剂占主导的地位

也就是烷链醇胺法和碳酸钾法

我们首先介绍

烷链醇胺法脱除的工艺

那么对于这种工艺

有一乙醇胺方法

甲基二醇胺方法

活化MDEA法

第二种碳酸钾溶液作为吸收剂的

脱碳工艺中

有无毒的G-V法

苯菲尔法

催化热钾碱法

那么本节主要介绍

现在合成氨厂里面

普遍采用的化学吸收法

苯菲尔法

也就是我们常说的二乙醇胺

热钾碱溶液吸收法

苯菲尔法

是在二氧化碳吸收过程中

属于化学吸收的范围

既速度较慢的化学反应

是一个吸热过程的控制步骤

二氧化碳吸收

及其再生的过程

可以用如下的

可逆反应方程式表示

首先在气相中的二氧化碳

通过气液平衡的关系

溶解到我们的吸收液中

吸收液中的二氧化碳

在与我们的碳酸钾

进行一个可逆反应

生成碳酸氢钾的这样一个过程

从理论上讲

二氧化碳的吸收过程

是二氧化碳与碳酸钾反应生成

碳酸氢钾的这样的过程

但是由于受反应速度的限制

气体中二氧化碳

与溶液中的碳酸钾

的反应速度较慢

那么在工业过程中

为了加快二氧化碳

在碳酸钾溶液中的吸收速度

通常采用在碳酸钾溶液中

添加一种催化剂

叫二乙醇胺

简称为DEA的物质

进行催化

苯菲尔溶液是由碳酸钾

碳酸氢钾和DEA组成的缓冲溶液

各反应平衡常数计算如下

凡平常数是温度的函数

那么这种

所涉及的ABCDE

这个为反应的平衡常数的一些参数

那么参数如下表所示

大家在计算反应平衡常数的时候

可以把相关的参数带入里面

加入我们反应过程中的温度

来进行有效的计算

下面讲述一下二氧化碳

在苯菲尔溶液中的吸收机理

在有DEA作为活化剂的

碳酸钾溶液中

二氧化碳的吸收反应式

如下所示

一种是二氧化碳和水中

电离的氢氧根离子

形成碳酸氢根离子的方式

另外一种方式

是我们二化碳和DEA

形成一种两性离子

这种两性离子

为二氧化碳与苯菲尔溶液反应

的一个中间体

再由碳酸钾

碳酸氢钾

和EDA组成的缓冲溶液中

该两性离子会进一步的反应

反应方式如下所示

那么我们这种DEA

都可以和我们的水

氢氧根离子和三氧化碳离子

形成我们的碳酸氢根

也就是我们这种两性离子中间体的

催化机理

在后面的

有关苯本菲尔溶液吸收二氧化碳的设计中

和计算中

大多采用这一理论

那么下来

我们介绍两个概念

一个是碳化度

一个是再生指数

苯菲尔溶液在吸收和再生之间

被循环使用

吸收过程和再生过程

都只能达到一定的程度

所以大家一定记住

任何一个过程

通常不会百分之百地进行

那么修过程用碳化度

用FC来进行表示

再生程度

用再生指数来进行表示

碳化度和再生指数

第一式是相同的

因此

吸收二氧化碳之后的苯菲尔溶液中

也不完全是碳酸氢钾

再生之后的网费尔溶液中

也不完全是碳酸钾

也就是在整个吸收和解吸过程中

我们的溶液中

均存在碳酸钾

和碳酸氢钾这两种物质

碳化度和再生指数被定义为

每摩尔碳酸钾

所已经吸收的二氧化碳的摩尔数

即溶液中的碳酸钾

有多少转化为碳酸氢钾的转化程度

下面就是我们总吸收的二氧化碳的摩尔数

为二分之一的碳酸氢钾的摩尔数

总到碳酸钾的摩尔数

等于溶液中的碳酸钾的溶液数

加上二分之一的碳酸氢钾的摩尔数

再生指数的表达式

如下式所示

下面我们了解一下

苯菲尔脱碳工艺条件和流程

这是苯菲尔工艺的

一个设备流程简图

在看流程简图的时候

我们首先要了解

该流程简图主要的功能是

一个是二氧化碳的吸收

一个是二氧化碳的解析

我们先看图片中的吸收塔

吸收塔的作用是对

二氧化碳吸收的设备

那我们从前面变换炉的合成器

经过我们的一个废热锅炉

将其的热量进行吸收之后

进入我们的吸收塔

这里面进入的位置

大家可以看一下

是在塔的底部进入的

那么塔顶

是我们循环的

苯菲尔吸收液

由塔顶进入

与我们的变换炉合成器

进行塔内逆流

传至传热过程

从而完成吸收的工作

经过苯菲尔溶液修之后的合成器

再由我们的液滴分离器进行

气液分离之后

由达到我们的甲烷化的工段

进行甲烷化

那么我们的苯波尔溶液

进行循环使用

大家知道

在吸收过程中我们是

高压低温条件下是有利的

所以我们在吸收塔内的压力控制比较高

那么吸收液在吸收二氧化碳之后

我们要经过透平

来使它的压力降低

在进入我们的再生塔

由塔顶部进入

那么再生塔大家可以看到

塔的上面有几条红线

这个地方我们叫折流板

主要起的目的是

再生之后的气体

与我们的液体

能够通过折流板的方式

进行一个气液分离的作用

然后再经过冷却器

和液滴分离器

最后所再生出来的二氧化碳

用于去生产尿素

那么塔底的循环液

经过我们的泵来处理

进入我们的闪蒸槽

进行一个压力的释放

进一步释放出我们的二氧化碳的气体

然后再通过压缩机

压缩冷却

再进入我们的吸收塔

进行吸收二氧化碳

从而完成吸收界的一个循环过程

那么 在整个

苯菲尔溶液吸收二氧化碳

和解析过程的

工艺条件是什么呢

我们下面简要介绍一下

在溶液组成方面

我们的吸收液质量浓度

也就是碳酸钾的浓度

一般在27%到30%之间

我们的催化剂DEA

它的浓度是在2.5%到5%之间

我们加入一些缓释剂

总钒的含量在0.5%左右

同时要加入几十个PPM的消泡剂

消泡剂的目的是为了防止塔内

由于企业接触所形成气泡太多

导致闷塔的这样的情况

同时这种情况也会导致

我们的气液夹带的数量更多一些

所以要在这个过程中

加入一定的消泡剂

第二方面是我们的吸收压力

天燃气为原料的时候

我们整个吸收塔的吸收压力

可以控制2.7到2.8兆帕

如果是以煤焦为原料的时候

我们对应的压力有所降低

控制在1.8到2.0兆帕

第三方面是吸收温度

对于不同的这个吸收剂的组分

我们的吸收温度是有变化的

半贫液吸收

是由再生塔中部

操作的温度所决定的

一般吸收温度控制在

110到115摄氏度

若是贫液吸收

那么贫液温度

是由净化器的二氧化碳

含量的要求来决定的

常为70到80摄氏度

第四个条件是转化度

对于贫液而言

我们的转化度一般在0.15到0.25

对于半贫液而言

我们的转化度一般在0.35到0.45

我们简单回顾一下

本知识点重点讲的是

二氧化碳的吸收

介绍了二氧化碳的

吸收的一些基本原理

介绍了我们的吸收剂的组成

我们的吸收的工艺条件

还有我们的吸收的

对应的一些流程

请各位同学下来好好复习

谢谢