6.6.2　脱碳工序的基本原理

目前,工业上采用的脱碳方法很多,根据所用吸收剂的性质不同,可分为物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法三大类。这些方法采用的吸收剂多为液体。在这些脱碳方法中,被广泛采用的是化学吸收法,碳酸钾水溶液吸收二氧化碳是化学吸收法中使用最为广泛的工业脱碳方法,其基本原理如下:碳酸钾水溶液具有强碱性,而二氧化碳又是碳酸性气体,它们在吸收塔内发生中和反应,即

这是一个可逆反应。生成的碳酸氢钾水溶液在减压和加热的条件下可放出二氧化碳,重新生成碳酸钾,因而吸收剂可循环使用。再生反应式为(https://www.daowen.com)

纯碳酸钾水溶液与二氧化碳的反应速率很慢,为提高反应速率,一般在105～130℃的条件下进行,故称为热碳酸钾法。采用该法可增加碳酸氢钾的溶解度,这样可以使用较高浓度的碳酸钾溶液作为吸收剂,以便提高其吸收能力。另外,在此温度范围内,吸收温度与再生温度基本相同,这样可以节省溶液再生所消耗的热量,简化了系统的流程。但是也存在一些新的问题:一是降低了二氧化碳在溶液中的溶解度;二是加剧了对碳钢设备的腐蚀。为解决上述两大问题,须向碳酸钾溶液中添加活化剂和缓蚀剂(防腐剂)。常选用的活化剂为二乙醇胺,缓蚀剂为五氧化二钒。在碳酸钾溶液中添加二乙醇胺作为活化剂进行脱碳的方法,又被称为有机胺催化热钾碱法,其优点是溶液吸收能力强、无毒、气体净化度高、回收二氧化碳的纯度高。