低温甲醇洗(林德和鲁奇)工艺技术在国内外的发展概述

2012-03-04 10:17:55 来源: 编辑:人评论

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        低温甲醇工艺是由德国的林德公司(Linde)和鲁奇公司(lurgi)在20世纪50年代共同开发的一种有效的气体净化工艺。1954 年在南非一家以煤为原料合成液态燃料的工厂中,由鲁奇公司建成了第一个工业规模的示范性装置,用于净化加压鲁奇炉制得的煤气林德公司第一个将其应用于化肥厂净化含硫变换气,并回收CO2合成尿素。低温甲醇洗工艺(Rectisol) 是采用冷甲醇作为溶剂脱除酸性气体的一种物理吸收方法,是一种有效的气体净化工艺。其与化学吸收或其它物理吸收方法相比具有无可比拟的优点,近年来,低温甲醇洗工艺在流程优化、节能降耗、降低投资、提高装置操作灵活性等方面不断改进。用于脱除酸性气体最适宜的溶剂就是极性溶剂,因为极性溶剂可溶解酸性气体,而对H2、N2等非极性组分则溶解很少,甲醇就是一种极性溶剂。甲醇溶剂对CO2和H2S、COS的吸收具有很高的选择性,同等条件下,COS和H2S在甲醇中的溶解度分别约为CO2的3~4倍和5~6倍。这就使气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行。用少量的脱碳富液脱硫,不仅简化了流程,而且容易得到高浓度的H2S馏分,并可用常规克劳斯法回收硫磺。低温甲醇洗对有机硫吸收效果好,不需设置有机硫水解装置。甲醇在脱除CO2、H2S和COS的同时又可除去其它众多杂质,这些组分不会被带入下游产生腐蚀、发泡和堵塞。
        低温甲醇洗工艺在低温下操作,溶液再生能耗少,酸性气体的溶解度在低温下大幅度增加,溶剂溶解负荷提高,从而节省溶剂循环量和再生能量的消耗,设备的体积可以减小;而且在低温操作时,溶剂损失量小,投资和生产费用均会下降。一般认为,低温甲醇洗由于低温操作需要制冷设施和大量的低温钢材,投资大。其实,与其他物理吸收方法相比,低温甲醇洗的投资处于中等水平,但其能耗最低。因此,低温甲醇洗是一种技术先进、经济合理的气体净化工艺。林德低温甲醇洗和鲁奇低温甲醇洗的技术基础都是采用冷甲醇作为溶剂脱除酸性气体。但两个专利商在工艺流程设计、设备设计和工程实施上各有特点。林德低温甲醇洗配置在德士古气化流程耐硫CO变换的下游,选择性的一步法脱硫脱碳,采用林德的专利设备——绕管式换热器。它具有流程短、布置紧凑的特点。鲁奇低温甲醇洗配置在谢(希)尔气化或鲁奇气化的下游,流程的安排为气化、脱硫、变换、脱碳。与林德低温甲醇洗相比,鲁奇低温甲醇洗在变换前脱硫,脱硫气量少、设备小;变换处于脱硫和脱碳之间,原料气热而复冷,换热次数多,能量损失大,设备数量多,流程较长,投资较高。
        我国对低温甲醇洗的研究工作起步于70 年代末,经过近20 年的努力,已取得了一定的成果。70 年代末,兰州设计院研究了该系统气液平衡计算的数学模型并计算出了36 个二元对的交互作用系数;浙江大学和上海化工研究院深入地研究了各类气体在低温甲醇中的溶解度以及富含CO2 、H2S 甲醇的物化性质,并测定了部分二元对的相平衡常数,为进行工艺计算奠定了基础;特别是大连理工大学经过多年不懈努力,取得了显著的进展,目前已获得了低温甲醇洗方面的多项专利,并完成了低温甲醇洗系统计算软件的开发。该软件在山西化肥厂、宁夏化工厂和乌石化化肥厂低温甲醇洗装置的标定、瓶颈分析、增产改造方案确定中发挥了很大的作用。低温甲醇洗设备国产化方面进程较快,70~80 年代建设的低温甲醇洗装置基本上都是全套引进的,90 年代引进的低温甲醇洗装置设备国产化率有了很大的提高,一般大于45% ,若国内能解决低温材料,设备的国产化率还会进一步提高。目前,在新建工程中,除了个别专利设备、少数关键性的动设备以外,其它设备均立于足国内解决,在国内材料不能满足要求时,仅从国外引进材料,国内自行设计和制造,这样来降低建设成本,促进国内低温甲醇洗技术的进一步发展。

 

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