[发明专利]一种变换气变压吸附与氨水联合脱碳用于纯碱生产的工艺

说明书

技术领域

本发明涉及化工与环保领域，是一种有效利用生产废气降低生产能耗与降低原料消耗的方法。

背景技术

1、对于1.7MPa变换气脱碳用于生产纯碱的方法，一般采用液相脱碳技术，是因为液相脱碳技术氮气损失小，获得的解析气二氧化碳浓度高达96%~99%，但是液相脱碳技术能耗高，而且通常环境友好程度不如变压吸附技术。

2、对于1.7MPa变换气脱碳用于生产纯碱的技术，通常采用两段法脱碳，可以在第一段获得96%~99%浓度二氧化碳解吸气，直接用于联合碳化，与液相脱碳法技术相比工艺路线完全相同。变压吸附第二段净化气二氧化碳达到0.2%以下（联醇净化气二氧化碳达到0.8~1.0%），解吸气二氧化碳浓度一般都在55%左右，由于含氢气与一氧化碳，不能用于联合碳化，是因为存在安全隐患。而且二段解吸气中氮气损失很大，要在造气过程补充比液相法脱碳更多的氮气，影响了压缩机出功率。

3、一段法变换气变压吸附脱碳装置解吸气二氧化碳浓度通常只能达到90~91%，二氧化碳几乎全部利用来做联合碳化，净化气二氧化碳浓度可以达到0.2%以下（联醇净化气二氧化碳达到0.8~1.0%），但是氮气损失仍然很大，需要在造气过程补充比液相法脱碳更多的氮气，影响了压缩机出功率。

4、100000NM³/H变换气脱碳装置，1.7MPa一段法变压吸附脱碳装置出口二氧化碳浓度控制在0.1~0.2%，再生气体二氧化碳平均浓度通常为89~91%，真空泵需要1440kw。氢氮气损失占脱碳进口原料气的2.7%。

5、100000NM³/H变换气脱碳装置，1.7MPa一段法变压吸附脱碳装置出口二氧化碳浓度控制在4~5%，再生气体二氧化碳浓度通常为95~99%，真空泵需要800kw。氢氮气损失占脱碳进口原料气的0.9%。

6、昊华西南化工有限责任公司魏小魏等人发表了《联碱-过程加入碳铵的工艺变革》一文，阐述了加入碳酸氢铵固体在联碱生产工艺中能有效提高生产效率与降低消耗的事实。

7、《变换气生产碳酸氢铵工艺技术》，变换气进入0.8~1.3MPa碳化主塔出口气体为二氧化碳8-10%，付塔出口气体二氧化碳0.8-1.0%，固定付塔出口二氧化碳0.1~0.2%。固定付塔出口气体采用回收清洗塔净化氨气。

发明内容

变换气进入变压吸附装置脱除二氧化碳浓度达到4~5%称为粗脱碳气，同时获得浓度达到94%~99%的富二氧化碳解吸气称为产品气，产品气送联碱碳化工段。这个过程所需要的脱碳电耗只有脱碳气二氧化碳浓度控制在0.1~0.2%时的~60%。4~5%二氧化碳浓度的粗脱碳气进入浓氨水碳化塔与稀氨水碳化塔（这与普通的碳酸氢铵两个碳化塔流程相反，是因为碳酸氢铵碳化塔是为了获得碳酸氢铵结晶，而本发明不要求获得任何形式的晶体物质，因此氨水滴度远小于碳酸氢铵碳化塔氨水滴度，带出气氨量将远少于碳酸氢铵碳化过程）深度净化二氧化碳到浓度0.1~0.2%（有联醇的装置可以控制在0.8~1.0%），碳化塔出口气体进入回收氨气洗涤塔，从回收氨气洗涤塔出口的气体送氨合成压缩机，回收气洗涤塔底部流出稀氨水直接用于稀氨水碳化塔，稀氨水碳化塔碳化氨水送气氨吸收塔吸收生产浓氨水，浓氨水用于浓氨水碳化塔使用，浓氨水碳化塔底部出口碳化氨水送联碱碳化塔使用。碳化氨水运送过程所需要的能耗只有第二级变压吸附脱碳的十分之一。由此实现水全循环无外排，同时大大节约了电能。而且碳化系统的投资远低于第二级变压吸附脱碳装置。从回收氨气洗涤塔出口的气体送氨合成压缩机，回收气洗涤塔底部流出稀氨水送气氨吸收塔吸收生产浓氨水，浓氨水用于碳化塔使用，碳化塔底部出口碳化氨水（主要含碳酸氨与氢氧化氨而不是碳酸氢铵）送联碱碳化塔使用。这比联碱碳化塔加入碳酸氢铵节省了碳酸氢铵浓缩与生产的过程。而且本发明碳化氨水更接近于联碱碳化塔中碳化氨水成份。

具体实施方式

实施例1：某18万吨/年氨与50万吨联碱装置，10万标方/小时变换气1.6MPa变压吸附抽空工艺分离二氧化碳，粗脱碳气二氧化碳浓度为4%，送氨水净化合成系统。解吸气二氧化碳平均浓度96%。再生系统真空泵为800kw。解吸气压缩后直接送联碱碳化塔。