低溫甲醇洗工藝的優化操作

周明立(中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司 154854)

煤的氣化技術是利用原料煤與氣化劑在氣化爐中通過高溫同時在高壓下進行的復雜多相物理化學過程產生的碳的氧化物、氫、甲烷、硫化物等的過程，氣化劑為水蒸汽和氧氣。 中煤龍化化工公司主導產品是甲醇。 而低溫甲醇洗裝置正是迎合甲醇原料氣成分的要求將煤氣中的二氧化碳和硫化物脫除掉。 我廠低溫甲醇洗裝置引進的是德國黑水泵廠SCS 低溫甲醇洗工藝，將煤氣中的二氧化碳含量降至小于8%， 總硫含量小于2PPm 以下。 多年對煤化凈化裝置操作的實踐經驗，對影響低溫甲醇洗的各種因素進行分析和理解。

1、影響甲醇吸收的物理因素

甲醇在-45～-30℃低溫條件下， 能同時脫除氣體中的H2S、COS、CS2、CO2、NH3、NO、石蠟、芳香烴以及輕油等雜質，還可以同時吸收水分。 而吸收了酸性氣體和輕油等組分的甲醇溶液，經過低壓閃蒸系統；惰性氣體氣提系統；低壓、高溫再生系統；萃取精餾系統，將甲醇提純出來，甲醇被循環再利用。 因此，低溫甲醇洗工藝的脫碳、脫硫過程與下列因素有關：溫度、壓力、甲醇濃度、甲醇的循環量等。

1．1、溫度

在低溫甲醇洗工藝中，甲醇溫度越低，酸性氣體在甲醇中的溶解度就越大， 因為煤氣脫碳脫硫的的效果取決于酸性氣體在甲醇中的溶解度。 溫度越低時溶解度越大。 因此，甲醇采用較低的溫度對煤氣的凈化度是有利過程，但過低的溫度，會使冷量損失加大。 吸收的溫度主要依據吸收效果和吸收壓力而定，目前常用的溫度為－20～－70℃。

1．2、壓力

提高吸收壓力可增強吸收的推動力，吸收過程中壓力越高，會增加酸性氣體在甲醇溶解的分壓差， 會促進甲醇對二氧化碳和硫化物的溶解速度，從而會降低出塔凈煤氣的凈化度，提高了氣體的純度。

1．3、濃度

保證甲醇液的高濃度，會保證甲醇對酸性氣體的吸收能力，從而減少甲醇的循環量。 甲醇濃度的高低直接影響低溫甲醇洗的吸收效果， 當甲醇中含水量達到5%時，CO2 的吸收量會降低15%，H2S 的吸收量也會大大降低， 在于氨冷器換熱時甲醇的溫度也會上升，直接會導致凈煤氣合格率的下降。

1．4、甲醇的循環量

調整甲醇的循環量也就是調整原料氣與甲醇比值， 即氣液比值。 提高甲醇的循環量，氣液比值減小，氣液兩相在塔內充分接觸，傳質效果好，吸收能力強；若循環量小，氣液比值大，液膜小，氣液兩相在塔內接觸面積小，傳質不充分，則會導致酸性氣的吸收率低，造成煤氣的凈化度下降。

2、操作參數的優化

通過不同角度的分析，根據化工理論基礎，結合多年的操作實際經驗，對低溫甲醇洗各項工藝參數及指標的控制加以總結。

2．1、溫度的控制

在低溫甲醇洗中，溫度是影響吸收效果的重要因素之一。 中煤龍化化工公司低溫甲醇洗的冷量是由氨吸收制冷工段提供的。 甲醇經過氨吸收制冷工段-55℃級吸取冷量后，甲醇被冷卻到-45℃左右先對煤氣中的CO2 進行吸收，在吸收過程中甲醇溶解了CO2 的溶解熱，溫度大約升高了10K，為保證甲醇的吸收能力，甲醇被脫碳段的中間段抽走，送入氨吸收裝置的氨蒸發器內再次冷卻，從而維持甲醇較低的溫度。 吸收了大量的二氧化碳的甲醇通過低壓閃蒸系統，把甲醇溫度進一步降低。 保證了脫碳系統甲醇溫度的有效控制，也保證了進入脫硫系統前的甲醇溫度。

2．2、壓力控制

系統壓力是由造氣爐中煤氣化后產生的高壓， 通過壓力差將煤氣經過變換工段，冷卻工段送至低溫甲醇洗裝置，而低溫甲醇洗采用各種措施減少煤氣的損失量， 將系統壓力控制在2.1～2.4Mpa。

2．3、甲醇濃度的控制

甲醇濃度的控制， 主要是減少甲醇中硫的含量及水的百分含量。 所以在吸收硫化物后經過低壓、高溫的再生，再生塔底溫度達不到要求120℃，直接會影響甲醇洗滌過程中凈化純度。 預洗部分預洗量不夠， 會將煤氣中夾帶水及輕油帶入脫碳脫硫系統也會影響甲醇濃度的變化。 因此，加強甲醇再生系統的操作；預洗系統的操作；萃取精餾系統的操作，對提高甲醇的純度，對煤氣的凈化度影響也是很大的。

2．4、甲醇循環量的控制

酸性氣體在甲醇中的溶解度主要是溫度和壓力的函數，當溫度，壓力達到要求并保持基本恒定。 這時，對于酸性氣體的脫除還沒有達到要求，那么就要調整氣液比值，也就是調整甲醇的循環量。經長期的實踐摸索，粗煤氣量在50000～80000Nm3/h 時，甲醇循環量控制在150～250t/h。 但循環量不宜太大，過大的循環量會導致過大的動力消耗及再生能耗，增大了氨冷器的負荷，還會引起泛塔。 根據甲醇對原料氣成分的要求，綜合考慮，在保證煤氣凈化度的前提下，盡量選取一個適宜的氣液比值，合理調整甲醇的循環量。

2．5、粗煤氣中雜質含量的控制

控制粗煤氣中雜質的含量， 對于提高煤氣凈化度有重要意義，因此，在工藝操作中要控制好煤氣冷卻段的煤氣出口溫度；還要控制好煤氣中所夾帶的粉塵 （主要指煤粉和催化劑粉塵）。煤氣在進入低溫甲醇洗系統之前，溫度應不超過40℃，在這一溫度下，部分氨、萘、輕油、煤氣水和中油等被冷凝下來送往回收裝置。 而煤氣進入強力洗滌系統后，保證強力洗滌系統的洗滌量，洗去煤氣中所夾帶的氨、粉塵、中油等雜質，減輕了低溫甲醇洗的負擔，保證了強力洗滌系統的效率，使氨的濃度降至1ppm 以下，從而為后續低溫甲醇脫硫、脫碳奠定堅實的基礎。

結束語

目前， 中煤龍化哈爾濱煤化工有限公司采用的是低溫甲醇洗脫碳、脫硫工藝，也是國內外普遍采用的氣體凈化技術。

1． 甲醇在低溫下吸收選擇性強， 有效成分CO、H2 等損失小，在減壓時酸性氣體容易解吸出來，熱穩定性好等優點。

2． 低溫甲醇裝置對于甲醇的消耗量少， 中煤龍化化工公司低溫甲醇洗系統兩期的消耗100kg/h 左右， 總硫脫除率達到了99.98%。