对国内常见低温甲醇洗工艺的分析与论述

第15期孟艳芳,等:对国内常见低温甲醇洗工艺的分析与论述对国内常见低温甲醇洗工艺的分析与论述孟艳芳,关建锁(新疆国泰新华矿业股份有限公司,新疆昌吉831100摘要:通过介绍国内运行的三种低温甲醇洗工艺的流程,比较三种工艺的优缺点,总结出三种工艺的基本特点及适用的工艺情况。关键词:低温甲醇洗;鲁奇;林德;大连理工;技术比较中图分类号:TQ546.5文献标识码:A文章编号:1008-021X(2015)15-0087-02低温甲醇洗是上世纪50年代初德国林德公司和鲁奇公此降压闪蒸后经过换热回收冷量送至热再生塔进行甲醇再司联合开发,并经过林德连续有效改进的一种气体净化工生,经过冷却后送回吸收塔继续吸收变换气中的H2S、CO2、艺。该工艺以冷甲醇为吸收剂,对原料气中的二氧化碳、硫C0S等。化氢和硫氧碳等酸性气体选择性吸收,从而达到下一工段的2.1.2林德工艺流程需求,此工艺大多应用于煤化工气体的净化单元,在工艺上来自变换工序的原料气经过一系列换热器换热降温后使用较多的工艺有鲁奇工艺林德工艺和大连理工工艺。进入分离器,分离掉工艺冷凝液后,分别进入H2S吸收塔和低温甲醇洗工艺原理CO2吸收塔。在吸收塔内,NH3HCN、H2S、CO2等气体组分低温甲醇洗系指在一定压力和低温下,用溶剂甲醇把变被冷甲醇吸收,变换气从吸收塔顶部出来进人换热器复热回换气中所含有的酸性气体组分如CO2、H2S、COS和硫醇等脱收冷量出界区送入下一工序。除的工艺过程。由于甲醇吸收酸性气体属于物理吸收,其理吸收塔底部的含H2SCO2的富甲醇分别进入H2S、CO2论基础是亨利定律。的闪蒸罐闪蒸后先后送入CO2解吸塔、H2S浓缩塔解吸表达式为P=KX,式中P一操作压力K一享利系数,XCO2浓缩H2S。从H2S浓缩塔底部出来的富含H2S的甲醇溶质的分子分数进入甲醇热再生塔,再生贫甲醇同时完全解吸H2S、CO2,贫从式中看出P愈高则X愈大,表示溶解在溶剂中的溶甲醇经过换热降温后返回系统重新利用。质意多;K值的大小亦是随溶质、溶剂的不同而异。溶剂甲2.2国内大连理工工艺介绍醇分子是极性分子,因此对同样是极性分子的溶质CO2H2S来自变换工序40℃的变换气经一系列换热器换热冷却等的吸附量就远大于非极性的N2、Ar、H2、CO等的吸收量,至-20℃再经分离器分离掉甲醇水溶液后进入甲醇洗涤吸即溶剂甲醇对溶质CO2H2S和对N2、Ar、H2、CO等的K值是收塔。吸收塔分上下两部分,下塔主要用于脱硫,上塔分三不同的。段,中间两段用于吸收气体中的CO2,顶段精洗段用于吸收亨利定律是化工吸收过程的依据。吸收分离就是利用体中尚存少量的CO2、H1,确保出界区的净化气CO2、H1S溶剂对气体混合物中各组分溶解度的不同,选择性地把溶解含量符合控制指标。下塔富含硫、上塔富含碳的甲醇液分别度大的气体吸收达到从气体混合物中除去或进一步回收这从两塔底部取出进入各自闪蒸罐闪蒸回收氢气。从闪蒸系种气体的目的。统出来的富硫甲醇富碳甲醇液经节流膨胀分别进人CO2解2国内外常见几种低温甲醇洗工艺介绍析塔及H2S浓缩塔解析CO2、浓缩H2S。解析塔顶部出来的2.1国外林德工艺与鲁奇工艺介绍CO2产品气经水洗塔洗涤后送出界区。浓缩塔出来的富硫目前国外低温甲醇洗工艺有林德和鲁奇两种工艺甲醇液进人甲醇再生塔中被再沸器中的甲醇蒸汽气体气体1.1鲁奇工艺流程的酸性气(H2S、少量CO2)经冷量回收后送至硫回收装置。来自变换工序的变换气经初步冷却去氨洗涤塔脱氨,出再生塔塔底取出的再生甲醇经冷却后进入甲醇收集縷,返回氨洗涤塔后的变换气被最终冷却后进入吸收塔。在塔内首系统重新利用。先通过预洗段,除掉NH、HCN等微量组分然后进人H2S主3林德、鲁奇、大连理工工艺技术的比较洗段变换气中的H2S、COS等被富CO2的甲醇液吸收后向目前,国外低温甲醇洗工艺有林德工艺和鲁奇两种工上进入吸收塔的CO2洗涤段被贫甲醇洗涤吸收CO2。最终艺,二者在基本原理上没有根本区别而且技术都很成熟出吸收塔塔顶的净化气经过多个换热器热交换回收冷量之两家专利在工艺流程设计、设备设计和工程实施上各有特后,被送往下道工序。点。国内主要是大连理工的低温甲醇洗工艺,与林德工艺相在吸收塔中吸收了H2SCO2的甲醇,从吸收塔各段出来似。三大工艺的特点如下经过氨冷器冷却后送到中压闪蒸塔分别闪蒸,去除部分二氧(1)林德低温甲醇洗工艺:采用林德的专利设备一高效化碳及溶解的有价值的氢气和一氧化碳以便回收利用。出绕管式换热器提高换热效率特别是多股物流的组合换热,中压闪蒸塔的甲醇被氨冷器进一步冷却后进入再吸收塔,在节省占地、布置紧凑能耗较省;但高效绕管式换热器需要国收稿日期:2015-05-19作者简介:孟艳芳(1981-),女,山西大同人,硕士研究生,化工工程师,主要从事化工工艺安全管理。山东化工SHANDONG CHEMICAL INDUSTRY2015年第44卷外设计鲁奇低温甲醇洗配置在 SHELL气化或鲁奇煤气化的下林德工艺特点:原料气进入低温甲醇洗后,喷入少量循游。与林德低温甲醇洗相比,鲁奇低温甲醇洗在变换前脱环甲醇防止气体结冰,避免系统阻塞。H2S、CO2单塔分段硫,脱硫气量少,设备小;变换处于脱硫和脱碳之间,原料气吸收;原料气一级预冷,氨冷简单;使用绕管式换热器,对热而复冷,换热次数多,能量损失大,设备数量多,流程较长HCN要求高绕管换热器不易清洗;流程相对简单冷量消耗投资高。而且鲁奇低温甲醇洗工艺由于没有中间循环甲醇较小。提供系统所需冷量,而全部需要外部提供。甲醇溶液由于吸(2)鲁奇低温甲醇洗工艺;未采用绕管式换热器换热器收温度低,其循环量相对较大,与林德工艺相比,能耗稍高,均为管壳式,所有设备在国内可以设计和制造。吸收塔的体积也较大;但系统冷量由外部供给,使操作调节鲁奇工艺特点:H2S、CO2分塔吸收;原料气三级预冷,氨相对灵活。冷工序复杂;使用管壳式换热器,对HCN要求不高、换热器4结论易于清洗;流程相对复杂、冷量消耗大、电耗较高三种工艺的技术基础都是采用冷甲醇作为溶剂脱除酸(3)大工低温甲醇洗工艺:大连理工工艺技术采用六塔性气体;但在工艺流程设计、设备设计和工程应用上各有自流程与林德工艺相似林德工艺有五塔、七塔流程,目前大己的特点需要结合每个项目的造气工艺,来选用合适的技多采用七塔流程。大工工艺比林德工艺多了个氢气回收装术。德国林德的技术较适用于德士古气化流程德国鲁奇的置,回收溶解在甲醇中的CO和H2,实现有价值资源的回收技术较适用于 SHELL与鲁奇气化流程。大连理工工艺目前利用;而且设备总台数、甲醇循环量均比林德工艺少。此项技术已经成熟投资少、能耗低、成本低国内适用性强,但在技术已成功应用于德州化肥厂、兰州化肥厂、宁夏化肥厂、镇国内应用仍较少,市场份额不及前两种工艺海化肥厂、新骚乌鲁木齐化肥厂、陕西渭化、神木40万ta甲选择使用哪种工艺,应结合上游造气工艺、气体成分及醇项目、久泰能源90万∽a甲醇项目、新奥60万∽a甲醇项下游工艺的要求综合考虑各种因素:成熟性、稳定性、安全目等十余家化工厂,运行比较稳定为摆脱我国完全依赖于性、经济性资源性环保指标等。引进国外工艺包技术的局面作出了巨大贡献。参考文献大连理工与林德比较:大连理工工艺技术与林德工艺相似技术指标并不比国外技术差,目前开车成功的几套低温1]尚乃明低温甲醇洗工艺在我厂的应用[].中氮肥2001(1):36-37甲醇洗装置运行稳定属于我国自主知识产权的专业技术据介绍冷负荷和设备投资均比林德工艺低10%,但冷量需2]尹爱存,贺兰云两种低温甲醇洗工艺对比[冂天然气求比林德工艺高大规模装置的脱硫脱碳效果可能也要略逊化工,2011,36(4):53-55国外两种工艺,而且成功应用于大规模生产项目的实际运行[3]汪家铭低温甲醇洗工艺技术进展及应用[J].石化技经验及数据较少,存在一定风险。术,2007,14(4):48-51林德与鲁奇比较:林德低温甲醇洗配置在德士古气化流[4]亢万忠,唐宏青低温甲醇洗工艺技术现状及发展[门]程耐硫CO变换的下游选择性一步法脱硫脱碳,采用林德的大氮肥,1999,22(4):259-262专利设备一绕管式换热器。它具有流程短、布置紧凑的特点,但此工艺存在着溶剂甲醇在循环过程中水含量高和损失(本文文献格式:孟艳芳,关建锁.对国内常见低温甲醇洗工大的问题艺的分析与论述[J]山东化工,201544(15):87-88.)(上接第86页)[J].化学工业与工程,201,18(6):372-377,389的浪费。可以从以下两点展开:对涂装室内温湿度进行监[3]薛晖水性涂料在港口机械上的应用[J].港口科技,控,在保障水性涂料不流挂的前提下开展涂装工作;对水性2014(10):35-37涂料黏度进行控制。[4]李幕英,刘国旭,荆旺,等.水性工业涂料的发展现状及展望趋势[J]现代涂料与涂装,2010,13(1):35-37只有大力开发具有自主知识产权的高性能涂料才能赶[5]李村国水性涂料的工艺特点和应用对策[J]汽车工艺超世界先进水平使我国不仅是涂料生产的大国,而且是涂与材料,2014(2):31-34料研发的强国。水性涂料大大地降低了VQCc的含量顺应[6]马岩曹磊周才华,等典型化工产品生态设计研了环保的要求因此水性涂料具有良好的发展前景。随着对究一以水性涂料产品为例[]生态经济(学术版),2011水性涂料的研究逐渐深入,必将推动环保涂料的应用,进而(1):54-55促进整个环保事业的发展。[7]金如君.水性涂料在海洋重防腐领域应用的优势及性能参考文献研究[J].中国涂料,2014,29(11):50-53[1]马春庆康惠春闫立锋,等水性涂料应用中需要注意的问题[C]//第十三届表面工程创新与实用技术交流会论(本文文献格式李自立浅析水性涂料特性及其应用[J]文集,2010:134-142山东化工,2015,44(15):85-86,88.)[2]瞿金清,文秀芳,杨卓如,等水溶性醇酸树脂涂料的进展