国外脱碳工艺概况及开发动向  □张学谟    在合成氨生产过程中，脱ＣＯ２的能耗约占整个氨生产能耗的１０％左右，因此在氨生产中脱ＣＯ２方法的选择有重要意义。    脱ＣＯ２方法大致分成３类，化学吸收法：适合于ＣＯ２分压较低、净化度要求高的情况，但再生时需要靠加热予以再生，热能耗大；物理吸收法：适合于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，总能耗介于化学吸收法与物理吸收法之间。    一、各种脱ＣＯ２方法及比较    目前，国外在工业上使用的脱ＣＯ２方法如表１所示。    表１中ＧＶ、Ｃａｒｓｏｌ、Ｃａｔａｃａｒｂ、Ｂｅｎｆｉｅｌｄ、Ｆｌｅｘｓｏｒｂ都是在热碳酸钾溶液中添加不同的活化剂而已，可通认为改良热钾碱法，从表中使用工厂数来看，此类数量最多，在世界上已有９００多个装置。其次是一乙醇胺（ＭＥＡ）法与胺保护法，此方法在美国使用已有几十年历史，故数量较多。在物理吸收法中，低温甲醇洗（Ｒｅｃｔｉｓｏｌ）法的使用也已有了４０年的历史，因此在世界上所建工厂也较多。聚乙二醇二甲醚（Ｓｅｌｅｘｏｌ）法次之，该方法是近３０多年发展起来的方法，新建厂使用较多。而物理化学吸收法中，活化Ｎ甲基二乙醇胺（ＭＤＥＡ）法是最近２０多年来发展起来的方法，新建厂使用较多。    １．改良热钾碱法    所谓改良热钾碱法是指使用的溶液仍为热碳酸钾溶液，但溶液中添加不同的活化剂，属于这类方法的有ＧＶ法、Ｃａｒｓｏｌ法、Ｃａｔａｃａｒｂ法、Ｂｅｎｆｉｅｌｄ法、Ｆｌｅｘｓｏｒｂ法等，使用活化剂是为了加快碳酸钾溶液吸收ＣＯ２与再生的速度。Ｂｅｎｆｉｅｌｄ法、Ｃａｔａｃａｒｂ法、Ｃａｒｓｏｌ法所用的活化剂大同小异，都是烷基醇胺类，主要是避开专利而已。ＧＶ早期使用的ＡＳ２Ｏ３活化剂比其他活化剂的吸收速度快，但因有毒，近年来已用无毒的氨基乙酸活化剂来代替。Ｆｌｅｘｓｏｒｂ法是溶液中加一种空间位阻胺类作为活化剂，据试验报道位阻胺能使吸收能力提高２０％～４０％，吸收速度可增大１００％或更高，埃克森公司曾在加拿大某氨厂进行过工业化试验，溶液循环量和蒸汽消耗量下降３０％，但目前用于合成气脱ＣＯ２仅有一个工厂装置。通常的改良热钾碱法的热能耗在５０００ｋＪ／ｍ３ＣＯ２左右，在溶液中加入Ｖ２Ｏ５作缓蚀剂。    ２．活化Ｎ甲基二乙醇胺（ＭＤＥＡ）    活化ＭＤＥＡ是德国巴斯夫公司的专利，１９７１年开始用于工业生产，现在世界上有８０多个装置，其中中国引进一个装置。    ＭＤＥＡ的溶剂是Ｎ甲基二乙醇胺水溶液，溶液浓度为４５％～５０％，并添加３％的活化剂以增快吸收ＣＯ２的速度，所用活化剂是哌嗪、咪唑、二乙醇胺、甲基一乙醇胺等，据巴斯夫公司称，他们开发了ＡＭＤＥＡ０１至ＡＭＤＥＡ０５五种专利溶剂供不同目的使用。    ＭＤＥＡ吸收ＣＯ２的过程有物理吸收和化学吸收之特点，从化学观点来看，ＭＤＥＡ含有一个叔氮原子作为活性基因，这就意味这个溶液仅吸收ＣＯ２生成碳酸氢盐，因此可以进行加热再生，它的蒸汽消耗远比伯、仲胺与ＣＯ２生成颇为稳定的氨基甲酸盐进行加热再生时低。    ＭＤＥＡ的工艺流程中吸收分两段，再生有闪蒸塔及热再生塔２个塔，出热再生塔的贫液打到吸收塔顶部，来保证气体的净化度。    据报道，在美国有一个合成氨厂原来用ＭＥＡ脱ＣＯ２，改造后使用ＭＤＥＡ，脱ＣＯ２压力仅为１．７ＭＰａ，添加了半贫液吸收塔与相应的泵等，生产能力由原来３００吨／天，提高至４５０吨／天，脱碳的热耗从原来３４５００ｋｃａｌ／ｋｍｏｌＣＯ２降至１４４００ｋｃａｌ／ｋｍｏｌＣＯ２，吨氨节能２．７ＧＪ。    ３．聚乙二醇二甲醚法（Ｓｅｌｅｘｏｌ）    该工艺于６０年代由Ａｌｌｉｅｄ化学公司开发，１９８２年转入Ｎｏｒｔｏｎ公司。Ｓｅｌｅｘｏｌ工艺１９６５年首次工业性试验，目前世界上有４０个装置。    Ｓｅｌｅｘｏｌ溶剂的分子结构式为ＣＨ３－Ｏ－（Ｃ２ＨＯ）ｎ－ＣＨ３（ｎ＝３～９），该溶剂无毒，热稳定性好，不降解，基本上无腐蚀，整个装置都采用碳钢设备，溶剂的蒸汽压极低，因此挥发损失少。    用Ｓｅｌｅｘｏｌ脱除ＣＯ２的工艺流程中，气体在吸收塔内与溶剂逆流接触，净化后气体从塔顶出来，吸收ＣＯ２后的富液进透平回收能量后进