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氮肥技术2015年第36卷第5期
热钾碱法与变压吸附法脱碳工艺比较
黄家鹄
王
斌
雍思吴
穆春雷
610036）
（四川鸿鹄科技集团有限公司
四川成都
摘要通过热钾碱法脱碳工艺和变压吸附法脱碳工艺的工作机理、工艺流程及特点、技术进展、生产管理、工艺技术指
标和经济性对比，为气体净化方案的选择提供帮助。
关键词脱碳热钾碱变压吸附工艺路线选择
Decarburization process comparison between hot carbonate process and PSA
HUANG Jia-gu
WANG Bin
YONG Si-wu
MU Chun-lei
（Sichuan Honghu Sci &Tech Group Co., Ltd., Chengdu 610036, Sichuan Province ）
Abstract
The paper compares working mechanism, technological process and characteristics, technology progress,
production management, technology indicators and economy between hot carbonate decarburization process and PSA decarburization process, which offering help in selection of gas purification.
Keywords decarburization; hot carbonate; PSA; process route selection
合成氨生产装置主要有造气、变换、气体净化、氨合成等工段组成，其中气体净化工段的能耗约占总能耗的1/4，且直接影响到氨合成工段的生产效率及能耗。
气体净化可以分成脱硫、脱碳和深度净化三个有机联系的过程，其中脱碳（脱除CO 2）的方法主要有化学洗涤法，物理洗涤法和固体吸附法三种，前两种统称为湿法脱碳，后者为干法脱碳[1]，后两种又可以划分为物理法的范畴。
有机胺催化热钾碱法属于化学洗涤法，是应用较早的也是应用最广泛的脱碳技术[1]，我国有大约2/3的大中型合成氨厂采用这种方法[2]，因此在脱碳领域具有代表性。
变压吸附（PSA ）脱碳属于干法，随着吸附剂、自动阀门制造以及自动化控制技术的成熟和发展，该工艺不断成熟，成本不断下降，规模不断增长，应用领域不断扩大，变压吸附脱碳成为一种重要的高效节能安全环保的气体净化新技术[1]。
将这两种具有代表性的技术进行讨论，可以在一定程度上体现目前气体净化领域在节能降耗方面的状况和发展方向。1
工作机理比较
1.1热钾碱法
化学洗涤法采用含有化学活性物质的溶液
对合成气进行洗涤，CO 2与之反应生成介稳化合物或加合物从原料气中脱除[1]。
吸收了CO 2的富液通过改变压力和温度等条件，使生成物发生逆反应，分解释放出CO 2，溶液得到再生循环利用。
无论是变温、变压，或者变温变压同时进行，都要消耗能量或者损失能量。而且使物质形成介稳态、加合态甚至化合态，及其逆过程（再生过程）所需要的能量，要高于物理过程所需要的能量。这个作用机理，就是化学洗涤法能耗高的根本原因。1.2
变压吸附法
变压吸附脱碳属于干法脱碳，利用气体在不同分压下有不同的吸附容量，用吸附剂对混合气体组分有选择性吸收的特性（分离系数不同），在工艺压力下吸附易吸附组分，减压脱附使吸附剂得到再生。通过多个吸附床分别循环变动压力，达到连续分离气体混合物的目的[3]。
变压吸附在常温下运行，不需要加热和冷却。除了VPSA 工艺在抽真空的过程中的能耗，以
第5期黄家鹄，等：热钾碱法与变压吸附法脱碳工艺比较
11
及循环水、仪表空气的消耗之外，没有其它能耗。因此，变压吸附法在节能方面具有先天性的优势。22.12.1.1
工艺比较热钾碱法工艺流程简述
现以二乙醇胺催化热钾碱法二段吸收、再生脱碳为例，变换气用水冷却到水蒸气饱和温度，进入再沸器释放热量作为再生用热源，分离冷凝水后进入吸收塔底部，自下而上分别与110℃的半贫液和70℃的贫液逆流接触，脱碳后净化气送后工段。
富液进入再生塔顶部闪蒸出部分CO 2和水蒸气，与再沸器加热的蒸汽逆流接触加热到沸点，并解吸出CO 2送尿素工段。中部引出半贫液进入吸收塔中部，底部贫液（小部分过滤）送往吸收塔顶部[4]。2.1.2
技术特点
（1）溶液吸收能力强，价格便宜[3]，供应方便；（2）工艺气体净化度高，再生气纯度高[2,3]；（3）再生热耗高[3]；
（4）溶液易起泡，高温下易降解，腐蚀性较
[2,4,5]
强，需添加缓蚀剂（V 2O 5或KVO 3）。
针对化学洗涤法能耗过大的缺点发展的各种新工艺新技术总体上分为两大类：一是开发新型活化剂（催化剂），提高溶液吸收和再生性能。二是开发新流程、新设备，合理分级利用热能，提高再生效率降低再生能耗[1]。
前者通过采用两种或多种催化剂的组合，进一步降低活化能，从而提高热钾碱装置脱碳功能，目前已经取得了一定的成效。
新型催化剂（空间位阻胺）能够有效提高溶液的吸收容量，并且在溶液再生的过程中也能发挥良好的作用，目前已经在实际应用中取得了不错的成绩[1]。
UOP 公司的贫液闪蒸再生工艺等对低位热能进行挖掘利用，节约了外供蒸汽用量。开发新型填料提高吸收效率，充分利用透平能量带动机泵从而节约电耗等措施，都起到了相当程度的节能降耗作用[1,8]。3.2
变压吸附法
变压吸附是在上世纪七十年代石油危机的背景下应运而生的，在我国的发展情况可以分成1995年以前的起步期，1995年~2000年的发展期，2000年至今的成熟期三个阶段。
起步期所做的工作主要是理论研究和工程验证，获取数据和找出问题，在这个阶段投入的主要是实验性装置，几乎没有实质性的用户[7]。
发展期通过选择吸附剂配比增强分离净化效率，以及优化时序增加有效均压次数提高回收率，使变压吸附法的综合经济效益比湿法技术略优，但仍有不足[7]。
成熟期在程控阀技术和控制程序方面取得了长足进步，鸿鹄公司的程控阀在中氮装置连续运行8年时间没有更换，能够保证变压吸附装置长周期稳定运行。在吸附剂选型和工艺技术上深入细致进行开发研究，形成了以二段法和主副塔工艺为代表的变压吸附技术，净化和提纯分步进行，不但在能耗方面占据了绝对优势，而且改善了回收率低的问题。多床层多吸附剂装填工艺提高了分离性能，进一步扩大了变压吸附技术的使用范围[1,7]。
鸿鹄公司开发的变压吸附工艺，从优化设备配置和运行程序，改善程控阀的密封性能、开关灵敏度和使用寿命等几个方面入手，不但保持了
2.22.2.1
变压吸附法工艺流程简述
变换气经水分离器分离水后，进入处于吸附
状态的吸附塔，CO 2被吸附剂吸附，净化气出吸附塔进入后工段。床层死空间内的有用气体通过均压降回收。
CO 2在压力降低以后解吸，使吸附剂得到再生，并在吸附相获得CO 2气体，解吸气送尿素工段。2.2.2
技术特点
（1）不使用化学溶剂，无溶剂消耗，免除溶剂的化学污染[3,6]；
（2）净化度高，能脱除硫化物和部分惰性气体[6]；
（3）无需温度变化，能耗低[3,6]；
（4）操作方便，流程简单，运行安全、稳定，无设备腐蚀问题。3工艺技术进展情况3.1热钾碱法
变压吸附工艺节能降耗的优势，而且极大地改善了工艺技术指标，特别是在吸附剂的改良和改性方面的重大突破，使变压吸附工艺的回收率甚至超过湿法工艺，克服了变压吸附法最大的缺点。
表1
管理要点原始开车
变压吸附法
单体试车、系1. 检查验收、清理、
装填吸附剂。统吹除、气密试验、
2. 导气逐步加量，转入正常操作。
4
生产管理对比
变压吸附法与热钾碱法脱碳工艺在生产管
理方面的对比情况见表1。
生产管理对比
5]
热钾碱法[4，
气密试验、装填料。1. 检查验收、清理、单体试车、系统吹除、
避免起泡。碱洗完毕用2. 冷水洗去除固体杂质；热水洗、碱水洗去油脂，
脱盐水洗至中性。
3.CO 2存在时溶液腐蚀性较强，必须先期使用含偏钒酸钾的碳酸钾溶液进行表面钝化。4. 制备脱碳溶液，建立正常液位。5. 导气逐步加量，转入正常操作。缓蚀剂浓度。1. 控制溶液中吸收剂、催化剂、2. 控制溶液用量，根据工艺气体流量大小和CO 2浓度控制溶液循环量，
再生不良。避免CO 2超标或液泛、
3. 控制溶液温度，吸收塔溶液温度高影响CO 2吸收，温度低增加再生能耗；
4. 控制溶液液位，吸收塔液位过高引起带液，液位过低引起窜气逼高再生塔压力。
5. 阻止溶液起泡。占总质量10%左右的溶液通过机械过滤器除去固体
加入适量的消泡剂。杂质；不得超负荷运行；加量不得过猛；
日常操作
避1. 控制工艺气体中的水含量，
免造成吸附剂暂时失效或粉化。
避免影响系2. 加减量不得过猛，
统压力平衡导致气体成分不合格。
由表1可知，变压吸附法不使用溶剂，因此在原始开车，日常操作和管理上更加简便。避免了溶液带来的腐蚀问题，大大降低了维修量以及因此对生产造成的影响和波动，杜绝了溶液排放和泄漏带来的环保问题。5
工艺技术指标对比
两种脱碳法工艺指标对比情况见表2。
表2
项
目
项目电耗循环水
表3经济指标对比（以吨氨计）
热钾碱法[9]消耗50.00
金额
（元）25.00
变压吸附法
单价单位金额（元）消耗
（元）kW ·h 0.5m 3kg Nm 3t
0.1120.0
4.0088.08
万元
4200
0.1
160.5615.110.0813.33
80.281.510.961.33
196.0019.600.40
0.84———
1.80
216.007.00[7]268.4411000[9]
溶剂/吸附剂仪表空气蒸汽
工艺技术指标对比
变压吸
附法[3, 6, 7]
热钾碱法[7, 8]
维修合计
操作温度（℃）———吸收温度—再生温度——
（MPa ）操作压力H 2回收率（%）（%）N 2回收率（%）CO 2回收率
净化气中CO （体积分数%）2产品CO 2纯度（体积分数%）
常温常温1.8≥99.8≥99≥98≤0.2≥98.5
110401.899.5≥99≥98≤0.2≥98.5
投资总额
注：按年产18万t 合成氨规模
用约180元。对年产18万t 合成氨厂而言，用变压吸附法代替热钾碱法，每年可以节约运行费用3240万元，不计财务成本只需要1.3a 即可收回全部投资。7
结语
（1）从反应机理比较，物理吸收法比化学吸（2）从工艺流程比较，变压吸附法比湿法更加简洁，工艺控制与管理更加简便；
（3）从工艺技术指标方面比较，变压吸附法和热钾碱法不相上下，个别指标变压吸附法更优；
（4）从安全环保方面比较，（下转第20页）
由表2可知，变压吸附法的相关工艺指标不逊于热钾碱法，部分指标更优。6
投资及运行费用对比
两种脱碳法投资及运行费用对比情况见表3。从表3可以看出，变压吸附法投资不到热钾碱法投资的40%（38.18%），变压吸附法的运行费用不到热钾碱法的1/3（32.8%），吨氨节约运行费
收法节能，而干法又比湿法更加节能；
说，都比真实的情况偏低。氨合成塔的温升为404.8℃-161.3℃=243.5℃，在此工艺条件下，氨净值每增加1%，温升为14.7℃，氨净值为243.5℃/14.7℃=16.57%。入塔气中氢的体积分数为74.8%，出塔气中氢的体积分数为62.3%，通过进出口气中氢含量反算，氨净值为16.89%。通过上面的核算，真实的氨净值应在16.5%以上。
（2）阻力
从表1中数据看，系统阻力和氨合成塔（氨合成塔+废锅）运行值分别为0.861MPa 、0.340MPa ，远低于设计值的0.95MPa 、0.60MPa 。
（3）水冷器工艺气进口温度
水冷器工艺气进口温度运行参数为74.9℃，与设计值75℃接近，低品位反应余热得到充分利用。
从表2中数据看出，运行的各项工艺指标，都达到和优于设计指标。6
结论
经过较长时间的连续运行，氨合成系统运行
（2）氨净值高、循环量小。采用以径向床为主结构设计，催化剂绝大部分为小颗粒高活性催化剂，并且采用中心换热器间接换热使得上层催化剂生成的氨不被冲淡，在达产情况下运行，氨净值在16.5%以上。
（3）氨合成塔及氨合成系统阻力低。由于采用径向流为主的催化床结构及新型换热器的使用，有效降低氨合成塔内件阻力，达产情况下全塔和废锅阻力之和仅0.35MPa 。氨合成回路的设备经优化设计后，运行阻力仅0.37MPa 。
（4）内件操作方便容易，调节控制平稳，各段催化剂层提升温度快捷便利，催化剂容易还原彻底，还原后的催化剂活性高。
（5）内件制作精良，现场安装容易。（6）进水冷器工艺气温度低，低品位反应余热得到充分利用，一方面多产蒸汽，另一方面节约冷却水用量。
（7）因氨净值高，氨合成系统阻力低，运行压力低，设置冷热交换器等原因，氢氮气压缩机、氨压缩机等主要动力系统电耗低。
（8）操作弹性大。根据现在的运行阻力和压力情况看，氨合成系统产量达到800t/d是完全没有问题的。
（9）内件制作精良，现场安装容易。
（收稿日期：2015-09-09）
稳定，氨合成塔内件及系统各项指标都达到或超过设计值，该塔型有以下优点。
（1）分段合理，氨合成反应好。催化剂各段分布合理，再加上聚拓公司的侧向喷射径向分布技术的运用，气流分布均匀，死角少，使床层中每个部位的催化剂都发挥应有的作用，催化剂床层温升大。
（上接第12页）变压吸附法不使用溶剂，不存在腐蚀问题和溶剂排放，三废排放少；
（5）从投资比较，变压吸附法投资还不到热钾碱法的40%；
（6）从操作费用比较，变压吸附法运行费用不到热钾碱法的1/3，节省的运行费用能很快收回投资，回报率很高。
参考文献
[1][2]
王祥云, 合成氨气体净化技术发展（下）[J].化肥工业, 2005，（2）19-37. 梁
军. 三种脱碳工艺的比较[J]. 山西化工,2007，（3）61-63.
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赵育祥. 合成氨生产工艺[M].北京：化学工业出版社, 2007.
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汪寿建. 变压吸附在合成氨原料气净化中的应用[J].化工设计通讯，2011，（2）34-38. 王
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龙晓达，等.Benfield 工艺技术进展[J]. 化肥工业,2005，（5）8-15.
武玉婵. 改良MDEA 脱碳工艺在以焦炉气为原料“18·30”项目中的应用[J]. 中氮肥,2015, （4）8-10.
（收稿日期：2015-07-30）
10
氮肥技术2015年第36卷第5期
热钾碱法与变压吸附法脱碳工艺比较
黄家鹄
王
斌
雍思吴
穆春雷
610036）
（四川鸿鹄科技集团有限公司
四川成都
摘要通过热钾碱法脱碳工艺和变压吸附法脱碳工艺的工作机理、工艺流程及特点、技术进展、生产管理、工艺技术指
标和经济性对比，为气体净化方案的选择提供帮助。
关键词脱碳热钾碱变压吸附工艺路线选择
Decarburization process comparison between hot carbonate process and PSA
HUANG Jia-gu
WANG Bin
YONG Si-wu
MU Chun-lei
（Sichuan Honghu Sci &Tech Group Co., Ltd., Chengdu 610036, Sichuan Province ）
Abstract
The paper compares working mechanism, technological process and characteristics, technology progress,
production management, technology indicators and economy between hot carbonate decarburization process and PSA decarburization process, which offering help in selection of gas purification.
Keywords decarburization; hot carbonate; PSA; process route selection
合成氨生产装置主要有造气、变换、气体净化、氨合成等工段组成，其中气体净化工段的能耗约占总能耗的1/4，且直接影响到氨合成工段的生产效率及能耗。
气体净化可以分成脱硫、脱碳和深度净化三个有机联系的过程，其中脱碳（脱除CO 2）的方法主要有化学洗涤法，物理洗涤法和固体吸附法三种，前两种统称为湿法脱碳，后者为干法脱碳[1]，后两种又可以划分为物理法的范畴。
有机胺催化热钾碱法属于化学洗涤法，是应用较早的也是应用最广泛的脱碳技术[1]，我国有大约2/3的大中型合成氨厂采用这种方法[2]，因此在脱碳领域具有代表性。
变压吸附（PSA ）脱碳属于干法，随着吸附剂、自动阀门制造以及自动化控制技术的成熟和发展，该工艺不断成熟，成本不断下降，规模不断增长，应用领域不断扩大，变压吸附脱碳成为一种重要的高效节能安全环保的气体净化新技术[1]。
将这两种具有代表性的技术进行讨论，可以在一定程度上体现目前气体净化领域在节能降耗方面的状况和发展方向。1
工作机理比较
1.1热钾碱法
化学洗涤法采用含有化学活性物质的溶液
对合成气进行洗涤，CO 2与之反应生成介稳化合物或加合物从原料气中脱除[1]。
吸收了CO 2的富液通过改变压力和温度等条件，使生成物发生逆反应，分解释放出CO 2，溶液得到再生循环利用。
无论是变温、变压，或者变温变压同时进行，都要消耗能量或者损失能量。而且使物质形成介稳态、加合态甚至化合态，及其逆过程（再生过程）所需要的能量，要高于物理过程所需要的能量。这个作用机理，就是化学洗涤法能耗高的根本原因。1.2
变压吸附法
变压吸附脱碳属于干法脱碳，利用气体在不同分压下有不同的吸附容量，用吸附剂对混合气体组分有选择性吸收的特性（分离系数不同），在工艺压力下吸附易吸附组分，减压脱附使吸附剂得到再生。通过多个吸附床分别循环变动压力，达到连续分离气体混合物的目的[3]。
变压吸附在常温下运行，不需要加热和冷却。除了VPSA 工艺在抽真空的过程中的能耗，以
第5期黄家鹄，等：热钾碱法与变压吸附法脱碳工艺比较
11
及循环水、仪表空气的消耗之外，没有其它能耗。因此，变压吸附法在节能方面具有先天性的优势。22.12.1.1
工艺比较热钾碱法工艺流程简述
现以二乙醇胺催化热钾碱法二段吸收、再生脱碳为例，变换气用水冷却到水蒸气饱和温度，进入再沸器释放热量作为再生用热源，分离冷凝水后进入吸收塔底部，自下而上分别与110℃的半贫液和70℃的贫液逆流接触，脱碳后净化气送后工段。
富液进入再生塔顶部闪蒸出部分CO 2和水蒸气，与再沸器加热的蒸汽逆流接触加热到沸点，并解吸出CO 2送尿素工段。中部引出半贫液进入吸收塔中部，底部贫液（小部分过滤）送往吸收塔顶部[4]。2.1.2
技术特点
（1）溶液吸收能力强，价格便宜[3]，供应方便；（2）工艺气体净化度高，再生气纯度高[2,3]；（3）再生热耗高[3]；
（4）溶液易起泡，高温下易降解，腐蚀性较
[2,4,5]
强，需添加缓蚀剂（V 2O 5或KVO 3）。
针对化学洗涤法能耗过大的缺点发展的各种新工艺新技术总体上分为两大类：一是开发新型活化剂（催化剂），提高溶液吸收和再生性能。二是开发新流程、新设备，合理分级利用热能，提高再生效率降低再生能耗[1]。
前者通过采用两种或多种催化剂的组合，进一步降低活化能，从而提高热钾碱装置脱碳功能，目前已经取得了一定的成效。
新型催化剂（空间位阻胺）能够有效提高溶液的吸收容量，并且在溶液再生的过程中也能发挥良好的作用，目前已经在实际应用中取得了不错的成绩[1]。
UOP 公司的贫液闪蒸再生工艺等对低位热能进行挖掘利用，节约了外供蒸汽用量。开发新型填料提高吸收效率，充分利用透平能量带动机泵从而节约电耗等措施，都起到了相当程度的节能降耗作用[1,8]。3.2
变压吸附法
变压吸附是在上世纪七十年代石油危机的背景下应运而生的，在我国的发展情况可以分成1995年以前的起步期，1995年~2000年的发展期，2000年至今的成熟期三个阶段。
起步期所做的工作主要是理论研究和工程验证，获取数据和找出问题，在这个阶段投入的主要是实验性装置，几乎没有实质性的用户[7]。
发展期通过选择吸附剂配比增强分离净化效率，以及优化时序增加有效均压次数提高回收率，使变压吸附法的综合经济效益比湿法技术略优，但仍有不足[7]。
成熟期在程控阀技术和控制程序方面取得了长足进步，鸿鹄公司的程控阀在中氮装置连续运行8年时间没有更换，能够保证变压吸附装置长周期稳定运行。在吸附剂选型和工艺技术上深入细致进行开发研究，形成了以二段法和主副塔工艺为代表的变压吸附技术，净化和提纯分步进行，不但在能耗方面占据了绝对优势，而且改善了回收率低的问题。多床层多吸附剂装填工艺提高了分离性能，进一步扩大了变压吸附技术的使用范围[1,7]。
鸿鹄公司开发的变压吸附工艺，从优化设备配置和运行程序，改善程控阀的密封性能、开关灵敏度和使用寿命等几个方面入手，不但保持了
2.22.2.1
变压吸附法工艺流程简述
变换气经水分离器分离水后，进入处于吸附
状态的吸附塔，CO 2被吸附剂吸附，净化气出吸附塔进入后工段。床层死空间内的有用气体通过均压降回收。
CO 2在压力降低以后解吸，使吸附剂得到再生，并在吸附相获得CO 2气体，解吸气送尿素工段。2.2.2
技术特点
（1）不使用化学溶剂，无溶剂消耗，免除溶剂的化学污染[3,6]；
（2）净化度高，能脱除硫化物和部分惰性气体[6]；
（3）无需温度变化，能耗低[3,6]；
（4）操作方便，流程简单，运行安全、稳定，无设备腐蚀问题。3工艺技术进展情况3.1热钾碱法
变压吸附工艺节能降耗的优势，而且极大地改善了工艺技术指标，特别是在吸附剂的改良和改性方面的重大突破，使变压吸附工艺的回收率甚至超过湿法工艺，克服了变压吸附法最大的缺点。
表1
管理要点原始开车
变压吸附法
单体试车、系1. 检查验收、清理、
装填吸附剂。统吹除、气密试验、
2. 导气逐步加量，转入正常操作。
4
生产管理对比
变压吸附法与热钾碱法脱碳工艺在生产管
理方面的对比情况见表1。
生产管理对比
5]
热钾碱法[4，
气密试验、装填料。1. 检查验收、清理、单体试车、系统吹除、
避免起泡。碱洗完毕用2. 冷水洗去除固体杂质；热水洗、碱水洗去油脂，
脱盐水洗至中性。
3.CO 2存在时溶液腐蚀性较强，必须先期使用含偏钒酸钾的碳酸钾溶液进行表面钝化。4. 制备脱碳溶液，建立正常液位。5. 导气逐步加量，转入正常操作。缓蚀剂浓度。1. 控制溶液中吸收剂、催化剂、2. 控制溶液用量，根据工艺气体流量大小和CO 2浓度控制溶液循环量，
再生不良。避免CO 2超标或液泛、
3. 控制溶液温度，吸收塔溶液温度高影响CO 2吸收，温度低增加再生能耗；
4. 控制溶液液位，吸收塔液位过高引起带液，液位过低引起窜气逼高再生塔压力。
5. 阻止溶液起泡。占总质量10%左右的溶液通过机械过滤器除去固体
加入适量的消泡剂。杂质；不得超负荷运行；加量不得过猛；
日常操作
避1. 控制工艺气体中的水含量，
免造成吸附剂暂时失效或粉化。
避免影响系2. 加减量不得过猛，
统压力平衡导致气体成分不合格。
由表1可知，变压吸附法不使用溶剂，因此在原始开车，日常操作和管理上更加简便。避免了溶液带来的腐蚀问题，大大降低了维修量以及因此对生产造成的影响和波动，杜绝了溶液排放和泄漏带来的环保问题。5
工艺技术指标对比
两种脱碳法工艺指标对比情况见表2。
表2
项
目
项目电耗循环水
表3经济指标对比（以吨氨计）
热钾碱法[9]消耗50.00
金额
（元）25.00
变压吸附法
单价单位金额（元）消耗
（元）kW ·h 0.5m 3kg Nm 3t
0.1120.0
4.0088.08
万元
4200
0.1
160.5615.110.0813.33
80.281.510.961.33
196.0019.600.40
0.84———
1.80
216.007.00[7]268.4411000[9]
溶剂/吸附剂仪表空气蒸汽
工艺技术指标对比
变压吸
附法[3, 6, 7]
热钾碱法[7, 8]
维修合计
操作温度（℃）———吸收温度—再生温度——
（MPa ）操作压力H 2回收率（%）（%）N 2回收率（%）CO 2回收率
净化气中CO （体积分数%）2产品CO 2纯度（体积分数%）
常温常温1.8≥99.8≥99≥98≤0.2≥98.5
110401.899.5≥99≥98≤0.2≥98.5
投资总额
注：按年产18万t 合成氨规模
用约180元。对年产18万t 合成氨厂而言，用变压吸附法代替热钾碱法，每年可以节约运行费用3240万元，不计财务成本只需要1.3a 即可收回全部投资。7
结语
（1）从反应机理比较，物理吸收法比化学吸（2）从工艺流程比较，变压吸附法比湿法更加简洁，工艺控制与管理更加简便；
（3）从工艺技术指标方面比较，变压吸附法和热钾碱法不相上下，个别指标变压吸附法更优；
（4）从安全环保方面比较，（下转第20页）
由表2可知，变压吸附法的相关工艺指标不逊于热钾碱法，部分指标更优。6
投资及运行费用对比
两种脱碳法投资及运行费用对比情况见表3。从表3可以看出，变压吸附法投资不到热钾碱法投资的40%（38.18%），变压吸附法的运行费用不到热钾碱法的1/3（32.8%），吨氨节约运行费
收法节能，而干法又比湿法更加节能；
说，都比真实的情况偏低。氨合成塔的温升为404.8℃-161.3℃=243.5℃，在此工艺条件下，氨净值每增加1%，温升为14.7℃，氨净值为243.5℃/14.7℃=16.57%。入塔气中氢的体积分数为74.8%，出塔气中氢的体积分数为62.3%，通过进出口气中氢含量反算，氨净值为16.89%。通过上面的核算，真实的氨净值应在16.5%以上。
（2）阻力
从表1中数据看，系统阻力和氨合成塔（氨合成塔+废锅）运行值分别为0.861MPa 、0.340MPa ，远低于设计值的0.95MPa 、0.60MPa 。
（3）水冷器工艺气进口温度
水冷器工艺气进口温度运行参数为74.9℃，与设计值75℃接近，低品位反应余热得到充分利用。
从表2中数据看出，运行的各项工艺指标，都达到和优于设计指标。6
结论
经过较长时间的连续运行，氨合成系统运行
（2）氨净值高、循环量小。采用以径向床为主结构设计，催化剂绝大部分为小颗粒高活性催化剂，并且采用中心换热器间接换热使得上层催化剂生成的氨不被冲淡，在达产情况下运行，氨净值在16.5%以上。
（3）氨合成塔及氨合成系统阻力低。由于采用径向流为主的催化床结构及新型换热器的使用，有效降低氨合成塔内件阻力，达产情况下全塔和废锅阻力之和仅0.35MPa 。氨合成回路的设备经优化设计后，运行阻力仅0.37MPa 。
（4）内件操作方便容易，调节控制平稳，各段催化剂层提升温度快捷便利，催化剂容易还原彻底，还原后的催化剂活性高。
（5）内件制作精良，现场安装容易。（6）进水冷器工艺气温度低，低品位反应余热得到充分利用，一方面多产蒸汽，另一方面节约冷却水用量。
（7）因氨净值高，氨合成系统阻力低，运行压力低，设置冷热交换器等原因，氢氮气压缩机、氨压缩机等主要动力系统电耗低。
（8）操作弹性大。根据现在的运行阻力和压力情况看，氨合成系统产量达到800t/d是完全没有问题的。
（9）内件制作精良，现场安装容易。
（收稿日期：2015-09-09）
稳定，氨合成塔内件及系统各项指标都达到或超过设计值，该塔型有以下优点。
（1）分段合理，氨合成反应好。催化剂各段分布合理，再加上聚拓公司的侧向喷射径向分布技术的运用，气流分布均匀，死角少，使床层中每个部位的催化剂都发挥应有的作用，催化剂床层温升大。
（上接第12页）变压吸附法不使用溶剂，不存在腐蚀问题和溶剂排放，三废排放少；
（5）从投资比较，变压吸附法投资还不到热钾碱法的40%；
（6）从操作费用比较，变压吸附法运行费用不到热钾碱法的1/3，节省的运行费用能很快收回投资，回报率很高。
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（收稿日期：2015-07-30）