原料气调整后低温甲醇洗改造方案研究

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2 0 1 3年第 1 3卷第 5期

气体净化

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原料气调整后低温甲醇洗改造方案研究 (谢东 .华东理工大学硕士学位论文， 2 0 1 3年 8月， 6 5页 )

摘要：固态胺吸附剂由于具有高吸附性能和选 择性的特点，在二氧化碳捕集领域得到了广泛的关

注。尽管固态胺吸附剂载体的开发已获得较大的进展，但是，关于固态胺吸附剂捕集二氧化碳的系统性 研究，包括二氧化碳在孔道内扩散的优化以及吸附性摘要：煤炭气化、变换、粗煤气的净化、甲醇合成能的进一步提升，多孔材料的孔结构对吸附性能的影

是煤制甲醇工艺的主要步骤。煤炭气化指将固态的 煤在一定条件下转变为气态的过程，而转变后的气态条件下，即粗煤气中不仅含有一氧化碳、氢气等有效气外，还含有一定量的二氧化碳、硫化氢等杂质气体。为了回收其中的有效气，必须脱除杂质气体，即脱硫脱碳。煤气净化的工艺有很多，比较常见的有 低温甲醇洗、 ME A法、 N H D法等，其中低温甲醇洗

响，固态胺吸附剂室温下对低浓度二氧化碳的捕集以

及固态胺吸附剂形貌设计的研究仍较为有限。 本工作以担载修饰多孔材料在二氧化碳捕集方 面的应用为背景，建立固态胺吸附剂脱除 C O的系统性研究，开发研制具有高吸附容量、高选择性、高

吸脱附速率的二氧化碳捕集用新型固态胺吸附材

相比其他一些方法，在一些大型的化工工业装置中 优势更加明显，它的吸收原理为物理吸收，如今国内 一

料。主要结论如下：①固态胺吸附剂捕集二氧化碳 的工艺条件最优化研究。以中孑 L炭为载体，通过液相担载法制备固态胺吸附剂，考察了胺的种类、担载

些合成氨厂、化肥厂和甲醇厂投资兴建了多个低

温甲醇洗项目。低温甲醇洗工艺根据低温下不同气体在甲醇中溶解度的不同，脱除其中的酸性气体，而保留了有效气体，达到分离净化原料气的目的。国 外的低温甲醇洗工艺研究始于 6 0多年前的林德公

量、 C O:浓度、空速、湿度等工艺条件对 C O 捕集行为的影响。结果发现，基于小分子有机胺如 M E A, D E A, D E T A的固态胺吸附剂热稳定性较差，而基于

大

分子 P E I和T E P A的固态胺吸附剂具有较高的热 稳定性和二氧化碳吸附量；加入环氧氯丙烷 ( E H C ) 助剂能够进一步提高 T E P A的稳定性及循环性能；

司和鲁奇公司，国内对低温甲醇洗工艺的研究比国 外晚 2 0年左右，，经过多年的研究，国内一些高校如浙大、大连理工和科研院所如上海化工研究院、中石

P E I固态胺吸附剂中最佳胺担载量为 6 5%(质量分数),此吸附剂对 1 5%的 C O / N:混合气的 C O吸附量高达 4 . 8 2 m mo l/ g,胺利用率可达 6 3%;水的存在对固态胺吸附剂的吸附性能起到促进作用，良好 的耐水性可以减低二氧化碳捕集过程对湿度控制的要求。②基于热力学吸附一动力学扩散平衡控制提

化兰州设计院等单位在该领域取得了很好的成绩。 本文针对某厂低温甲醇洗工段调整后的原料气进行

分析，借助于化工模拟软件强大的模拟功能，选择合 适的物性方法，在原低温甲醇洗装置模拟和研究的

基础上，对调整原料气后工艺中主要的设备单元进行了模拟和设计改造。以相应的分离要求和工艺参 数要求为目标，提出改造的方案：在较高温位处补充

升固态胺吸附剂性能。在不改变中孔载体和 P E I的 前提条件下，通过聚合物表面活性剂和 P E 1分子的共担载，实现固态胺吸附剂捕集 C O性能的大幅提

氨冷，可以较好得解决系统冷量不足的问题；采用真空解吸代替气提氮气的方法，解决了二氧化碳回收率低，同时取消尾气排放的问题，也大大简化了工艺流程，为工厂装置的生产改造提供了依据。 关键词：低温甲醇洗模拟改造

升。表面活性剂的引人将单一有机胺膜分散为相互贯穿的二元聚合物网络，阻止 C O,与P E I反应后在表面的致密化，从而有利于 C O扩散到有机胺膜深部并创造更多的扩散通道，提高胺的利用率和吸附容量，达到更快的吸附一脱附平衡。同时，表面活性剂的引入，有效的缓解了 P E I反应前后的体积变化， 提高了 P E I的稳定性，进一步提升了固态胺的热再 生性能。该扩散平衡控制理念适用于各种载体和有

固态

胺吸附剂的制备及

二氧化碳捕集行为研究 (王际童.华东理工大学硕士学位论文， 2 0 1 3年 8月， 1 3 2页)

机胺体系，具有极高的普适性。在所选中孔载体体

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