专利名称：一种解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法
技术领域：
本发明涉及一种解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，亦涉及超重力技术在吸收剂富液解析中的应用。
背景技术：
在合成氨生产工艺过程中，天然气二段转化气，经高温转化后CO2含量高达18 19%，由于CO2会使催化剂中毒，因此变换气在进入合成回路之前必须彻底除去；此外CO2又是尿素装置的原料，必须加以回收，CO2的脱除与回收直接关系到合成氨工艺系统的碳平衡，因此，CO2的脱除与回收至关重要。脱碳能耗约占整个氨生产能耗的10%左右，因此脱除CO2工艺的能耗高低，对氨厂总能耗的影响很大。目前工业上解析脱碳富液的方法很多，但是原理都相同，主要因吸收过程的不同而稍有不同，均是以再生塔为传质设备，低压蒸汽从塔的底部进入，富液从塔顶进入，气液在填料层内逆流接触，进而达到再生的目的.但是，无论采用任何方法脱碳，塔器设备的传质效率直接影响着吸收CO2后的富液的循环量和CO2回收，也就影响着脱碳过程的再生成本。解析装置的效率高，富液的循环量就相应减少，同时再生负荷降低，从而节省了能源，降低了再生过程的成本。因此，提高解析设备的传质效率是降低成本、提高经济效益的最直接有效的途径。传统设备中汽液之间逆向接触的动力来源是重力场。因重力加速度值有限(9.Sm/s2)，造成液体下流速度较慢，为防止液泛和严重雾沫夹带，汽相上升速度亦不大，因此两相之间相对速度较小，传质效果不佳。超重力技术是利用比地球重力加速度大得多的超重力环境对传质、传热过程和微观混合过程进行强化的新技术，在地球上通过旋转产生模拟的超重力环境而获得。它能够大幅度提高反应的转化率和选择性，显著地缩小反应器的体积，简化工艺、流程，实现过程的高效节能，减少污染排放。研究和分析表明，在超重力环境下，不同大小分子间的分子扩散和相间传质过程均比在地球重力场下的要快得多，气一液、液一液、液一固两相在比地球重力场大数百倍至千倍的超重力环境下的多孔介质中产生流动接触，巨大的剪切力使液体破碎成纳米级的膜、丝和滴，产生巨大的和快速更新的相界面，使相间传质速率比传统的塔器中提高I 3个数量级，传质过程得到极大强化。在开发新流程节能再生技术方面，UOP公司较早开发出蒸汽喷射器闪蒸再生贫液技术，近年来的变压再生节能技术和双塔再生技术，以及用膜分离方法分离出再生气中的水蒸气和其他可凝性气体，将其压缩后返回再生塔作为热源。在超重力技术脱碳方面，美国FlourDaniel公司，对H2S和CO2选择性吸收进行了研究，利用两组份反应速率的不同，达到了较好分离效果。国内在超重力技术研发方面，最具代表性的是北京化工大学，开展了一系列的创新性研究工作。1998年在国际上首先将超重力水脱氧技术实现工业化应用；1999年与美国DOW化学公司合作，成功地将超重力技术应用于氯碱工业中的气液反应分离过程。而采用超重力技术解析合成氨流程净化部分溶液循环系统中的富液的研究，国内外至今未见报导。
发明内容
本发明的目的是提供一种深度解析合成氨变换气脱碳工艺中吸收剂富液的方法，它是以超重力反应器作为解析设备来解析吸收剂富液，KHCO3含量为24.5%的苯菲尔溶液与低压蒸气在超重力旋转床反应器内逆流或错流接触，从而完成吸收剂富液的解析过程。本发明的主要技术方案:(a)将吸收剂富液送入原料液罐，打开蒸汽阀门，调整蒸汽量分别将原料液和反应系统加热至相应的温度，通过变频调速器调整超重力反应器的转数，启动超重力反应器，待超重力反应器稳定后，打开反应器液体入口阀门，通过液体流量计向反应器送入液体。(b)将吸收剂富液和蒸气送入到超重力旋转床反应器中，吸收剂富液在离心力的作用下由转子内缘流向转子外缘，与蒸气在超重力旋转床反应器内逆流或错流接触，完成吸收剂的解析过程。在本发明提供的深度解析合成氨变换气脱碳工艺中吸收剂富液的方法中，所用的超重力旋转床包括但不局限于旋转填充床、折流式、螺旋通道、定-转子、旋转碟片等超重力旋转装置。超重力旋转床转子的转速为100 3000转/分钟，优选为300 2000转/分钟，最优选为450 1500转/分钟。本发明所用的吸收剂，采用的是工业上常用的添加活化剂的热钾碱溶液、氢氧化钠溶液或氢氧化钾溶液等。当采用热甲碱溶液为吸收剂时，所用的活化剂包括但不局限于二乙醇胺、ACT-1等。所述的吸收剂富液中热钾碱在溶液中的质量百分比浓度为20 60%，优选25 40 %，尤其优选30 35 %，活化剂在溶液中的质量百分比浓度为I 5 %，优选1.5 4%，尤其优选2 3.5%。解析时系统的压力为0.1 0.5MPa，优选为0.1 0.3MPa，最优选为0.1 0.2MPa。系统的温度在80 140°C，优选为100 130°C，最优选为110 120°C。发明效果本发明提供了一种采用超重力旋转床解析吸收剂富液的方法，本发明的目的提供一种新的工艺技术来取代传统的以塔器设备为主体的工艺技术来完成吸收剂富液的解析过程，本发明相对于以塔器解析吸收剂富液的现有技术，具有吸收剂富液解析彻底，设备投资少，能耗低、设备所占空间小等优点。富液中KHCO3含量为24.5%的苯菲尔溶液经过超重力旋转床反应器后，KHCO3含量能够降到10%以下。
图1是本发明的工艺流程图。其中:1-液相进口 2-气相进口3-超重力旋转床4-转子 5-气相出口6-液相出口
具体实施例方式本发明的一种实 施方案的反应流程图如图1所示。开启超重力旋转床3，调节转速至预定转速。吸收剂富液经由液相进口管I由液体分布器喷淋到超重力旋转床转子4的内缘，低压蒸气经由气相进口管2进入到超重力旋转床反应器，与吸收液在超重力旋转床的转子中逆流或错流接触，在超重力条件下完成KHCO3的分解，排出的C02从气相出口 5排出，进入后续工段。吸收剂贫液从位于超重力旋转床反应器下部的液相出口6流出。采用Q/SY DHO126.02-2001滴定仪分析超重力旋转床反应器出口液体中HC03_含量。实施例1表I吸收剂富液组成
权利要求
1.一种解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，其特征在于:将吸收剂富液和蒸气送入到超重力旋转床反应器中，吸收剂富液在离心力的作用下由转子内缘流向转子外缘，与低压蒸气在超重力旋转床反应器内逆流或错流接触，在超重力条件下进行富液再生；解析后的C02和进行热量传递后的低压蒸汽从气相出口排出，再生后的溶液从位于超重力反应器下部的液相出口流出；解析时系统的压力为0.1 0.5MPa，温度在90 160°C;超重力旋转床反应器转子的转速为100 3000转/分钟； 所述的吸收剂富液为碳酸甲在溶液中的质量百分比浓度为20 60% ;活化剂在溶液中的质量百分比浓度为I 5%。
2.根据权利要求1所述的解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，其特征在于:所使用的设备是超重力旋转床反应器，包括旋转填充床、折流式超重力旋转装置、螺旋通道超重力旋转装置、定-转子超重力旋转装置或旋转碟片超重力旋转装置。
3.根据权利要求1所述的解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，其特征在于:超重力旋转床反应器转子的转速为300 2000转/分钟分钟。
4.根据权利要求1所述的解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，其特征在于:吸收剂富液为采用工业上常用的添加活化剂的热钾碱溶液、氨水或醇胺类水溶液吸收C02后的溶液。
5.根据权利要求1所述的解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，其特征在于:进行解析时系统的压力为0.1 0.3MPa。
6.根据权利要求1所述的解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，其特征在于:进行解析时系统的温度为100 140°C。
全文摘要
本发明涉及一种解析合成氨变换气脱碳吸收剂富液的方法，将吸收剂富液和蒸气送入到超重力旋转床反应器中，吸收剂富液在离心力的作用下由转子内缘流向转子外缘，与蒸气在超重力旋转床反应器内逆流或错流接触，在超重力条件下进行富液再生；解析后的CO2和进行热量传递后的低压蒸汽从气相出口排出，再生后的溶液从位于超重力反应器下部的液相出口流出；解析时系统的压力为0.1～0.5MPa，温度在90～160℃；超重力旋转床反应器转子的转速为100～3000转/分钟；吸收剂富液为碳酸甲在溶液中的质量百分比浓度为20～60％；活化剂在溶液中的质量百分比浓度为1～5％；本发明富液解析率高，能耗低、设备占空间小。
文档编号C01B31/20GK103212275SQ20121001674
公开日2013年7月24日 申请日期2012年1月18日 优先权日2012年1月18日
发明者杨春基, 陈建峰, 白玉洁, 杜海, 关伟宏, 邹海魁, 初广文, 曾群英, 肖海成, 李建忠, 王桂芝, 张宝军, 贺德福, 徐显明, 王刚, 张永军, 冯英杰, 孟锐, 苑慧敏, 孙建林, 刘玉香 申请人:中国石油天然气股份有限公司