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摘 要：国外一些较为先进的合成氨工艺流程均选用了低能耗脱碳工艺。我国合成氨工艺能耗普遍较高，脱碳工艺技术也比较落后。目前脱碳系统采用的方法很多，各有优缺点，近年我国对国际领先水平的活化MDEA脱碳工艺也进行了广泛的理论研究，较为成功地将该项技术运用于生产实践[1]。本论文大致介绍了脱除CO2的三类方法及应用情况。
关键词：脱碳 MDEA 应用
脱CO2方法大致分成三类。物理吸收法：适用于CO2分压较高，净化度要求低一些的情况，再生时不用加热，只需降压或气提予以再生，总能耗比化学吸收法低。但CO2回收率低一些，一般情况脱CO2前需将硫化物去除。物理化学吸收法：净化度较高，总能耗介于物理吸收法和化学吸收法之间。化学吸收法：适合于CO2分压较低，净化度要求较高的情况下，但再生时需要靠加热，热能耗大。
一、物理吸收法
物理吸收法由于投资少，能耗低，再生容易，工艺流程简单，倍受人们青睐。
1.Selexol法
Selexol法被认为是目前能耗最低的脱碳工艺之一，最初由Alled Chemical公司开发的，现属Norfon Company所有。该工艺使用的溶剂为聚乙二醇甲醚的混合物，对设备无腐蚀，稳定性好，无毒，不降解，不挥发，还能同时脱除CO2和硫化物。目前，全世界已建有40多套Selexol装置。南化公司研究院开发的NHD脱碳溶剂及脱碳工艺与Selexol相近。NHD法已成功应用于鲁南化肥厂的合成甲醇装置中。试车表明NHD具有能耗低，运行稳定，操作费用低等优点。
2.Flour法
用碳酸丙烯酯脱CO2是Flour公司在1960年取得的专利，至今已建有10套装置，其中用于合成气净化的只有3套。Flour法的缺点是溶剂不稳定，蒸汽压力高，因此，用此法的厂家很少。[2]
3.低温甲醇法（Rel Sol）
Rel Sol法最初由德国Linde公司和Lu公司合作并开发的第一套工业化装置，建在南非的Susolburg，用于净化加压鲁奇炉煤气。目前，已在全世界建立70多套装置。我国引进了4套，均为大型氨厂。该法多用于煤或重油部分氧化后的气体脱硫和CO2，很少见到单独用来脱CO2。该法具有一次性脱除H2S和CO2，溶剂便宜易得，能耗低，适用范围广泛等特点，缺点是投资很大。
4.其他物理吸收法
属于物理吸收法脱碳的还有：N-甲基吡咯烷酮法（PUHSOL），由鲁奇公司开发的，目前共建设有6套装置，齐鲁石化第二化肥厂既是其中一套，该法溶剂昂贵，已很少采用。而加压水洗法只在国内一些小型氨厂使用，属于淘汰技术。
二、物理-化学吸收法
属于物理-化学吸收法只有环丁砜和常温甲醇法。环丁砜法的溶剂是环丁砜、一乙醇胺和水组成的，该法现在全国各氨厂已都停止使用。Amisol法在甲醇中加入了二异醇胺，当CO2分压较高时，以CO2在甲醇溶解的物理吸收为主，而CO2分压较低时，以CO2与二异醇胺其化学反应的化学吸收为主。
三、化学吸收法
化学吸收法是以碳酸钾和有机胺等碱性溶液为吸收剂，利用CO2呈酸性的特性进行反应将其吸收，化学吸收法具有吸收选择性高，净化度好，CO2纯度和回收率均高的优点。
1.热钾碱法
热钾碱法就是用碳酸氢钾缓冲溶液在高温下脱除酸性气体的方法，为加快吸收速率，往往在碳酸钾缓冲溶液中添加各种活化剂。最早工业化是以三氧化二砷为活化剂的改良砷碱法（G-V法）。后因活化剂有剧毒，该法被逐渐淘汰。目前，工业上应用的有以氨基乙酸为活化剂的氨基乙酸法（我国称无毒脱碳法）：以乙二醇氨为活化剂的改良热钾碱法（BenReld法）；以乙二醇氨和硼酸的无机盐为活化剂的催化热钾碱法（Catacarb）；以及二乙撑三胺为活化剂的二乙撑三胺法等。他们所用的缓蚀剂均为无氧化二钒。
2.醇胺法
用醇胺作为酸性气体的吸收剂，其发展当归功于R·R安特汤姆斯。一乙醇胺（MEA）与二乙醇胺（DEA）是早期气体净化工业中最重要的胺类吸收剂[3]。由于MEA的价格低廉，反应能力强，一度广泛应用于脱除天然气和合成气中的CO2和H2S，DEA法多年来用于炼油气的处理。
3.MDEA脱碳法
MDEA是最近开发的新颖吸收剂，MDEA 为叔胺，再水溶液中呈弱碱性，能有效的脱除原料气中的CO2和H2S等酸性气体，MDEA在水溶液中与CO2反应仅生产亚稳定的碳酸氢盐，而不向伯胺和仲胺，能与CO2生成稳定的胺基甲酸盐。因此对同样的原料气流量所需溶液循环量极少，而且碳氢化合物在吸收剂中的溶解度损失也较少。[4，5]
为了进一步提高吸收和解析速率，在MDEA吸收剂中往往加活化剂。西德BASF公司开发的活化MDEA脱碳技术早在1971年就开车成功，长期运行表明，溶液不发泡，结构稳定，不易热降解和化学降解，且无腐蚀性。在西德BPS下活化MDEA过程中的运行中，平均11年溶液才更换一次。[6，7]
四、结束语
我国现有的大中型合成氨厂采用的脱碳方法主要是热钾碱法，一些小厂则较多采用碳丙吸收法。在七十年代引进的十三套大型装置中，十套采用传统的苯菲尔法脱碳，三套采用无毒G-U脱碳工艺，随着合成氨技术的发展，八十年代各厂纷纷进行技术革新，将这些传统的高能耗的脱碳工艺改为较先进的蒸汽喷射等工艺，缩小了与国外先进水平的差距。八十年代中期我国注重了国内新型工艺的开发，对国际领先水平的活化MDEA脱碳工艺也进行了广泛的理论研究，较为成功地将该项技术运用于生产实践。[8]
参考文献
[1] 苑元、张成芳等，《MDEA脱碳溶液工业活化剂性能的研究》，华东理工大学（1996-6）.
[2] 周学良、詹方瑜等《碳酸丙烯酯脱除CO2技术》.
[3] 张学，《高效低能耗改良甲基二乙醇胺法脱除二氧化碳和硫化氢》。
[4] 丁和平，《改良MDEA法脱碳生产总结》，化肥工业.
[5] 徐朔等，《一种新的低能耗脱碳工艺-活化MDEA脱碳法》，1988 .
[6] 张成芳，《改良MDEA法脱碳》，小氮肥，94、（3）.
[7] 张学模、陆峰，《多胺法（改良MDEA）脱碳工藝的应用及部分工厂操作误区[A]》.
[8] 李秉毅《氨厂脱碳工艺进展》.
关键词：脱碳 MDEA 应用
脱CO2方法大致分成三类。物理吸收法：适用于CO2分压较高，净化度要求低一些的情况，再生时不用加热，只需降压或气提予以再生，总能耗比化学吸收法低。但CO2回收率低一些，一般情况脱CO2前需将硫化物去除。物理化学吸收法：净化度较高，总能耗介于物理吸收法和化学吸收法之间。化学吸收法：适合于CO2分压较低，净化度要求较高的情况下，但再生时需要靠加热，热能耗大。
一、物理吸收法
物理吸收法由于投资少，能耗低，再生容易，工艺流程简单，倍受人们青睐。
1.Selexol法
Selexol法被认为是目前能耗最低的脱碳工艺之一，最初由Alled Chemical公司开发的，现属Norfon Company所有。该工艺使用的溶剂为聚乙二醇甲醚的混合物，对设备无腐蚀，稳定性好，无毒，不降解，不挥发，还能同时脱除CO2和硫化物。目前，全世界已建有40多套Selexol装置。南化公司研究院开发的NHD脱碳溶剂及脱碳工艺与Selexol相近。NHD法已成功应用于鲁南化肥厂的合成甲醇装置中。试车表明NHD具有能耗低，运行稳定，操作费用低等优点。
2.Flour法
用碳酸丙烯酯脱CO2是Flour公司在1960年取得的专利，至今已建有10套装置，其中用于合成气净化的只有3套。Flour法的缺点是溶剂不稳定，蒸汽压力高，因此，用此法的厂家很少。[2]
3.低温甲醇法（Rel Sol）
Rel Sol法最初由德国Linde公司和Lu公司合作并开发的第一套工业化装置，建在南非的Susolburg，用于净化加压鲁奇炉煤气。目前，已在全世界建立70多套装置。我国引进了4套，均为大型氨厂。该法多用于煤或重油部分氧化后的气体脱硫和CO2，很少见到单独用来脱CO2。该法具有一次性脱除H2S和CO2，溶剂便宜易得，能耗低，适用范围广泛等特点，缺点是投资很大。
4.其他物理吸收法
属于物理吸收法脱碳的还有：N-甲基吡咯烷酮法（PUHSOL），由鲁奇公司开发的，目前共建设有6套装置，齐鲁石化第二化肥厂既是其中一套，该法溶剂昂贵，已很少采用。而加压水洗法只在国内一些小型氨厂使用，属于淘汰技术。
二、物理-化学吸收法
属于物理-化学吸收法只有环丁砜和常温甲醇法。环丁砜法的溶剂是环丁砜、一乙醇胺和水组成的，该法现在全国各氨厂已都停止使用。Amisol法在甲醇中加入了二异醇胺，当CO2分压较高时，以CO2在甲醇溶解的物理吸收为主，而CO2分压较低时，以CO2与二异醇胺其化学反应的化学吸收为主。
三、化学吸收法
化学吸收法是以碳酸钾和有机胺等碱性溶液为吸收剂，利用CO2呈酸性的特性进行反应将其吸收，化学吸收法具有吸收选择性高，净化度好，CO2纯度和回收率均高的优点。
1.热钾碱法
热钾碱法就是用碳酸氢钾缓冲溶液在高温下脱除酸性气体的方法，为加快吸收速率，往往在碳酸钾缓冲溶液中添加各种活化剂。最早工业化是以三氧化二砷为活化剂的改良砷碱法（G-V法）。后因活化剂有剧毒，该法被逐渐淘汰。目前，工业上应用的有以氨基乙酸为活化剂的氨基乙酸法（我国称无毒脱碳法）：以乙二醇氨为活化剂的改良热钾碱法（BenReld法）；以乙二醇氨和硼酸的无机盐为活化剂的催化热钾碱法（Catacarb）；以及二乙撑三胺为活化剂的二乙撑三胺法等。他们所用的缓蚀剂均为无氧化二钒。
2.醇胺法
用醇胺作为酸性气体的吸收剂，其发展当归功于R·R安特汤姆斯。一乙醇胺（MEA）与二乙醇胺（DEA）是早期气体净化工业中最重要的胺类吸收剂[3]。由于MEA的价格低廉，反应能力强，一度广泛应用于脱除天然气和合成气中的CO2和H2S，DEA法多年来用于炼油气的处理。
3.MDEA脱碳法
MDEA是最近开发的新颖吸收剂，MDEA 为叔胺，再水溶液中呈弱碱性，能有效的脱除原料气中的CO2和H2S等酸性气体，MDEA在水溶液中与CO2反应仅生产亚稳定的碳酸氢盐，而不向伯胺和仲胺，能与CO2生成稳定的胺基甲酸盐。因此对同样的原料气流量所需溶液循环量极少，而且碳氢化合物在吸收剂中的溶解度损失也较少。[4，5]
为了进一步提高吸收和解析速率，在MDEA吸收剂中往往加活化剂。西德BASF公司开发的活化MDEA脱碳技术早在1971年就开车成功，长期运行表明，溶液不发泡，结构稳定，不易热降解和化学降解，且无腐蚀性。在西德BPS下活化MDEA过程中的运行中，平均11年溶液才更换一次。[6，7]
四、结束语
我国现有的大中型合成氨厂采用的脱碳方法主要是热钾碱法，一些小厂则较多采用碳丙吸收法。在七十年代引进的十三套大型装置中，十套采用传统的苯菲尔法脱碳，三套采用无毒G-U脱碳工艺，随着合成氨技术的发展，八十年代各厂纷纷进行技术革新，将这些传统的高能耗的脱碳工艺改为较先进的蒸汽喷射等工艺，缩小了与国外先进水平的差距。八十年代中期我国注重了国内新型工艺的开发，对国际领先水平的活化MDEA脱碳工艺也进行了广泛的理论研究，较为成功地将该项技术运用于生产实践。[8]
参考文献
[1] 苑元、张成芳等，《MDEA脱碳溶液工业活化剂性能的研究》，华东理工大学（1996-6）.
[2] 周学良、詹方瑜等《碳酸丙烯酯脱除CO2技术》.
[3] 张学，《高效低能耗改良甲基二乙醇胺法脱除二氧化碳和硫化氢》。
[4] 丁和平，《改良MDEA法脱碳生产总结》，化肥工业.
[5] 徐朔等，《一种新的低能耗脱碳工艺-活化MDEA脱碳法》，1988 .
[6] 张成芳，《改良MDEA法脱碳》，小氮肥，94、（3）.
[7] 张学模、陆峰，《多胺法（改良MDEA）脱碳工藝的应用及部分工厂操作误区[A]》.
[8] 李秉毅《氨厂脱碳工艺进展》.