低温甲醇洗净化工艺技术浅析

第35卷第5期心xVol 35, No 52012年5月HEBEI HUAGONGMay 2012低温甲醇洗净化工艺技术浅析赵江力1,次会玲2,何磊2(1.石家庄经济技术开发区东方热电有限公司,河北石家庄052160;2.晋煤金石化工投资集团有限公司,河北石家庄050041)摘要:介绍了低温甲醇洗净化工艺的技术原理、工艺流程及技术特点,并通过与其它净化工艺的技术指标进行比较,证明其是一种节能型的酸性气体净化工艺。关键词:低温甲醇洗;气体净化;甲醇中图分类号:TQ113.264文献标识码:B文章编号:1003-5095(2012)05-000503Technical Analysis of Low Temperature Methanol Wash Purification ProcessZHAO Jiang-li, CI Hui-ling, hE Lei2(1. Dongfang Thermoelectric Co., Ltd, Shijiazhuang Economic and Technological Development Zone, Shijiazhuang 052160, China; 2. Jinmei Jinshi Chemical Investment Group Co, Ltd, Shijiazhuang 050041, China)Abstract: To introduce the principle, process flow and technical characteristics of the low temperature methanol washpurification technology. By comparing with the technical indicators of other purification processes, to prove it is anenergy-saving acid gas purification process.Key words: low temperature methanol wash; gas purification; methanol在以煤为原料合成氨的原料气中,含有大量的醇洗工艺技术成熟,被广泛应用于国内外合成氨、合酸性气体如CO2、H2S、COS等,这些都是必须除去成甲醇和羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱的杂质,因此,脱硫和脱碳净化工序是合成氨生产的硫等气体净化装置中实现CO2、H2S的脱除。主要组成部分之一。工艺方案的选择对于整个合成氨装置的经济可靠性有着极其重要的影响。低温伊1技术原理和工艺流程醇洗净化工艺可同时脱除酸性气体中的H2S和1.1技术原理CO2,目前已成为一种极具发展前景的气体净化工低温甲醇洗净化工艺是根据水煤气中CO2、艺技术。H2S、COS等杂质在低温甲醇溶解度很大,H2、N2低温甲醇洗是20世纪50年代初德国林德公司等有效气体的溶解度很小,且甲醇对各种杂质气体和鲁奇公司联合开发的一种气体净化工艺。该工艺的选择性非常好的原理,在高压和低温的条件下,利以冷甲醇为吸收溶剂,利用甲醇在低温下对酸性气用冷甲醇同时吸收、脱除工艺气体中的杂质如CO2、体溶解度极大的优良特性,脱除原料气中的酸性气H2S以及COS等有机硫化物,吸收杂质气体后的甲体。该工艺气体净化度高,选择性好,气体的脱硫和醇经过减压和加热再生处理,分别解吸回收CO2和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行。低温甲含高浓度H2S的气体,而甲醇再循环使用,系统的收稿日期:2012-03-06作者简介:赵江力(1973-),男,工程师,从事化工行业化验、检测工作, E-mail,: zhaojldyx@163.c0m。河北化工 Hebei Chemical Industr第35卷低温可以通过氨冷冻和CO的分级解吸得到。经收塔底部洗涤,除去煤气中大部分CO2和微量的低温甲醇洗工艺处理后的气体净化度非常高,总硫H2S和COS等硫化物,使气体中总硫≤10-,送可降至10以下,CO2可降至20×10°以下,并可脱变压吸附装置。甲醇富液到CO2闪蒸塔闪蒸除气体中的水分,使气体彻底干燥[2。再生。1.2工艺流程来自H2S吸收塔的甲醇液中含有CO2、H2S粗煤气进入低温甲醇洗装置后,冷却后进入石脑油等化合物,经换热后送至预洗闪蒸塔再生,含HS吸收塔底部洗涤,除去粗煤气中的高分子烃硫甲醇富液进人H2S闪蒸塔再生。废水经热回收类(石脑油)和其它诸如有机硫、HCN和NH3等后排往生化处理装置。CO2尾气送往CO2尾气洗微量组分。预洗后的粗煤气进入H2S吸收塔,脱涤塔,洗涤后的气体回收利用或高点排放。H2S富除粗煤气中的H2S和COS等硫化物,进入CO2吸气进入硫回收装置。工艺流程图见附图。精洗甲醇液吸收塔塔甲醇半贫液闪蒸塔洗闪蒸塔热HS富气再生塔硫回收附图低温甲醇洗工艺流程图1.3主要工艺参数选择31.3.4吸收剂的纯度1.3.1温度吸收剂的纯度对其吸收能力有很大影响。而影降低吸收温度可以增加H2S和CO2在甲醇中响吸收剂纯度的因素是多方面的,其中水含量是主的溶解度,提高吸收效果。吸收温度主要依据吸收要因素。当甲醇中含有水分时,甲醇的吸收能力将效果和吸收压力而定,一般为-20~-70℃。吸收过会下降。目前,要求贫甲醇的含水量≤1%。较高的程中放出的热量,可以与再生时甲醇节流效应的结水含量不但会影响甲醇的吸收效果,还会增大对设果和气体解吸时吸收的热量相抵,使甲醇的温度降备的腐蚀。为了实现甲醇的循环利用,达到良好的低。由于不完全的再生和与周围环境的换热所造成吸收效果,必须很好地实现甲醇的再生,系统利用甲的冷冻损失,可由氨冷器或其它冷源来补偿醇再生的方法有闪蒸、气提、热再生。利用甲醇水分1.3.2甲醇循环量离塔控制溶液系统中的水平衡控制出工段的气体成分指标(∑S≤101),甲醇2低温甲醇洗工艺技术特点循环量是最主要的调节手段。系统配有比例调节系统,使循环量与气量成比例,得到合格的精制气。2.1吸收能力大1.3.3压力甲醇在低温下,对CO2、HS、COS的溶解度较由享利定律可知,压力越高,吸收效果愈好。但大,据计算,在31MPa的压力下,1m3甲醇溶液能过高的压力对设备强度和材质的要求也高,使有用吸收CO2160~180m3,而1m3NHD溶液仅能吸收气体组分H2、CO或N2等的溶解损失也增加。压CO240~55m3,甲醇对CO2的吸收能力是NHD溶力主要取决于原料气组成、所要求的气体净化度以液的4倍左右,在吸收等量酸性气体时低温甲醇洗的及前后工序的压力等,一般压力控制为2~8MPa。甲醇溶液循环量小,装置设备数量较少,总能耗较低赵江力,等:低温甲醇洗净化工艺技术浅析2.2选择性好次性投资费用较高,但由于生产运行中的能耗低,净低温甲醇洗能同时脱除CO2、H2S、COS、化度高,因而长期运行的总体经济性方面仍然优于HCN芳香烃和粗汽油等杂质,特别是对CO2和NHD工艺。H2S的选择吸收能力较强,而对H2S的吸收速度和该工艺尚有一些不足之处,由于操作温度较低,吸收能力又比CO2大得多。酸性气体的脱硫脱碳为有效回收能量和降低能耗,换热设备多,工艺流程可在2个吸收塔或同一个塔内分段选择性地进行,较长且复杂。甲醇具有毒性,设备制造和管道安装且回收的CO2纯度能满足尿素生产的需要,从富含都严格要求无泄漏,对设备材质要求较高,给操作和H2S的尾气中可直接回收硫磺维修带来一些困难2.3净化度高经低温甲醇洗脱硫脱碳后的净化气H2S含量3工艺技术指标比较<0.1mL/m3,CO2含量<20mL/m3,CO2产品纯原料气净化常用的工艺技术有NHD法、碳酸度≥99%,回收率≥63%,可有效地防止后续甲烷丙烯酯法、改良MDEA法、改良热钾碱法、低温甲醇化、氨合成工序的催化剂中毒现象的发生,不需另外洗等,其中NHD法、碳酸丙烯酯法、低温甲醇洗等设置氧化锌脱硫槽等精脱硫设备。同时,在脱硫脱属于物理吸收法,NHD法流程简单、投资省、技术碳的过程中,H2等有效气体的损失也较少m成熟可靠。低温甲醇洗净化度高、能耗较低、操作费2.4操作费用低用低,适合于大型装置采用。在选择时须根据整体甲醇溶液的化学稳定性和热稳定性好,粘度和工艺流程、各配合单元装置情况、对合成气净化的要腐蚀性小,不需加入消泡剂,在运行中不会被降解或求及项目建设的经济实力等诸多因素综合考虑。几分解,且使用补充量较少。低温甲醇洗装置虽然种净化工艺的工艺技术指标比较见附表附表净化工艺的工艺技术指标比较项目NHD碳酸内烯酯法改良MDEA法改良热钾碱法低温甲醇洗操作压力/MPa1.7~2.8操作温度/℃≤4040~6055~85H2回收率≥/%99.599.599.5净化气中CO2≤/%循环水/t电/kW·h·(tNH3)110蒸汽/t:(tNH3)0.32冷冻量/GJ0.230.29操作费用/元·(tNH3)115143投资费/元,(NH2)114.6717.134结语作等方面积累了丰富的经验,显示出该工艺在国内良好的发展势头和广阔的应用前景低温甲醇洗具有吸收能力大、选择性好、净化度高、操作费用低等技术特点,是一种节能型的成熟可参考文献靠的酸性气体净化工艺。我国自20世纪80年代引1]顾英粉煤气化工艺中酸性气体脱除方案的选择[].石化技术进低温甲醇洗工艺技术,通过近20年的消化吸收与应用,2004,22(6):452-455对其设计已逐步国产化。如化二院开发的低温甲醇2张骏驰,等,低温甲醇洗工艺在中小化肥净化装置中的应用中氯肥[J].中氮肥,2002,(5):13-1洗数据库及数学模型,实现了技术软件和主要装置[3]唐宏青.低温甲醇洗净化技术[J中氮肥,2008·(1)1-7.设备的国产化。晋煤金石化工投资集团有限公司[4]汪家铭,低温甲醇洗工艺技术进展及应用石化技术,200,1460万t合成氨项目采用了化二院设计的低温甲醇(4):48-51洗净化工艺。该工艺不但能有效地清除粗煤气中的李正西,秦旭东,宋洪强,等低温甲醇洗和NHD工艺技术经济酸性气体,而且在脱除油和其它杂质方面也具有指标对比[].中氮肥,2007,(1):1-6.[6]王波.几种脱碳方法的分析比较[J.化肥设计,2007,45(2)定的优势。目前国内已有多套大型酸性气体净化装34-37.■置采用了低温甲醇洗工艺,并在设计、施工、安装、操