脱碳工序的作用
经过一氧化碳变换后的低变气中一般会有20%~25%的二氧化碳。二氧化碳的存在会使催化剂中毒，并且给进一步脱除少量的一氧化碳过程带来很多困难，因此必须脱除低变气中的二氧化碳。另一方面，二氧化碳又是生产尿素、纯碱、碳酸氢铵的主要原料，可以回收利用。工业上把脱除低变气中二氧化碳的过程称为脱碳。
脱碳工序在合成氨工艺流程中起到两个重要作用：一是将制气系统（转化、变换）制得的原料气中的二氧化碳脱除，同时获得较高纯度的氢气；二是制氨和尿素的主要原料气（氢、氮气和二氧化碳）在这里分流。
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
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。
脱碳工序的工艺流程
用溶液脱碳的流程很多，其中最简单的是一段吸收一段再生流程。这种流程虽然简单，但效果较差。实际上在工业生产中，广泛采用的是两段流程吸收两段再生流程。经过两段流程脱碳后，气体中二氧化碳浓度可降至0.39%以下。现介绍两段吸收两段再生流程。
从低变炉炉底来的低变气的温度为250℃左右，其中CO 2 含量为24%。其一部分进入低变废热锅炉，一部分进入低变气再沸器，经换热降低温度后进入软水预热器，气体温度降至120℃左右，然后经过低变气分离器进入二氧化碳吸收塔底部布管，气体自下而上在塔内分别与自上而下的半贫液和贫液逆流接触，发生吸收反应。经过吸收，净化气体从塔内出来，温度为70℃左右，CO 2 含量在0.39%以下的氢氮混合气进入净化气分离器，除掉夹带的液滴及大量的冷凝水后去甲烷系统（甲烷化第二换热器）。在吸收塔底部，吸收了二氧化碳而生成的富液在此引出，借助管内压力自流到再生塔上部。
溶液闪蒸出部分水蒸气和二氧化碳，然后沿塔流下，在塔内与由低变气再沸器加热产生的蒸汽逆流接触，同时被蒸汽加热到沸点，放出残余的二氧化碳。由塔中部引出的丰贫液，温度约为115℃经丰贫液泵加压后进入吸收塔中部。再生塔底部的贫液温度约为120℃，经贫液水凝器冷却到约70℃，进入贫液泵加压打入吸收塔顶部。由再生塔顶部排出的温度为100~105℃、H 2 O（g）/CO 2 为1.8~2.0的再生气经酸性水凝器冷却到40℃左右，并在再生气分离器内分离掉冷凝水后，几乎是纯净的二氧化碳气被送往尿素车间，工艺流程图见图6-5。
图6-5 脱碳工艺流程图
1—吸收塔；2—再生塔；3—低变废热锅炉；4—低变气再沸器；5—软水预热器；
6—低变气分离器；7—脱碳气分离器；8—酸性水冷器；9—二氧化碳分离器；
10—中贫液气分离器；11—贫液水冷器；12—贫液泵；13—丰贫液泵；14—酸性冷凝水泵
脱碳工序操作注意事项
（1）碳酸钾溶液的浓度 一般配制质量分数为25%~30%。
（2）活化剂浓度 一般为2.5%~5%。增加浓度可以加快溶液吸收二氧化碳的速率，增加净化度，但超过5%以后无明显效果，反而造成二乙醇胺的损失。
（3）缓蚀剂浓度 通常为0.6%左右，视缓蚀剂不同而各有差异。
（4）消泡剂 加入消泡剂可防止发生起泡现象，消除气体严重带液。其浓度一般在ppm量级。
（5）吸收温度 两段吸收流程中，丰贫液吸收温度为 105~110℃，吸收气体中60%~75%的CO 2 ；贫液吸收温度为60~80℃，吸收40%~25%的CO 2 。
（6）再生温度和压力 提高温度有利于碳酸氢钾的分解，生产上一般控制在沸点以下（105~115℃）。降低压力有利于再生，但视整个流程的压力而定。
总之，本工序要控制吸收液中各种成分的浓度以及系统的温度和压力，防止带液或控液现象的发生，确保脱碳系统的正常运行。