淺談固定床氣化配套的低溫甲醇洗技術(shù)選擇

潘永志 張立艷 張?jiān)迄i（蘇新能源和豐有限公司 834406）

1.1、概述

低溫甲醇洗是德國(guó)林德和魯奇公司開發(fā)的一種采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的氣體凈化工藝。

我國(guó)對(duì)低溫甲醇洗的研究起步于70 年代末，進(jìn)行消化吸收后,已經(jīng)取得了一定的成果。對(duì)于低溫甲醇洗所必需的低溫鋼、低溫管件、低溫閥門、低溫泵的制造以及塔內(nèi)件的設(shè)計(jì)和難度較大的設(shè)備制造（如纏繞式換熱器）已基本實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化。 需要說(shuō)明的是因批量或制造周期原因有些低溫材料國(guó)內(nèi)訂貨困難， 也可能從國(guó)外引進(jìn)（近兩年來(lái)國(guó)際市場(chǎng)低溫鋼價(jià)格漲幅較大，所以也可考慮用不繡鋼代替部分采購(gòu)有困難的低溫材料），對(duì)于流量大揚(yáng)程高的低溫泵為保證質(zhì)量性能也可以考慮從國(guó)外引進(jìn)。

1.2、國(guó)內(nèi)、外低溫甲醇洗技術(shù)比較

國(guó)內(nèi)和國(guó)外低溫甲醇洗技術(shù)無(wú)論在流程優(yōu)化、 可靠性等方面，國(guó)內(nèi)的低溫甲醇洗工藝技術(shù)與國(guó)外相比還是有不少差距，國(guó)內(nèi)技術(shù)和國(guó)外技術(shù)在裝置性能、 裝置能耗等方面也存在一定的差別。

1.2.1 裝置性能

（1）流程特點(diǎn)

從目前國(guó)內(nèi)外各家低溫甲醇洗技術(shù)工藝流程來(lái)看， 在能量利用和換熱流程設(shè)置上差別不大， 主工藝流程變化不大， 在預(yù)洗、尾氣洗滌、副產(chǎn)品回收和處理等方面有差別，這些差別主要體現(xiàn)在對(duì)工程化的理解程度上， 國(guó)內(nèi)工程公司在這些方面做的好些。

（2）物性數(shù)據(jù)

國(guó)外工程公司在低溫甲醇洗的基礎(chǔ)工作上做的比較好，建立有完整地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)，適用于不同濃度、不同壓力、不同溫度，對(duì)于處理氣量包括變換氣量、閃蒸壓力、尾氣量等適應(yīng)范圍較廣，尤其是在處理300,000Nm3/h 以上變換氣的裝置，完整的物性數(shù)據(jù)庫(kù)就顯得更為重要。 其重要性體現(xiàn)在公用工程消耗、設(shè)備規(guī)格選擇、原料氣變化的適應(yīng)性。

另外，國(guó)外公司提供的工藝包各類物性數(shù)據(jù)較全，有利于工程化設(shè)計(jì)，有利于以后變工況的操作。

（3）設(shè)備選型及投資

從目前的國(guó)內(nèi)、國(guó)外低溫甲醇洗技術(shù)來(lái)看，在同等規(guī)模處理氣量、同壓力以及同凈化指標(biāo)的條件下，國(guó)內(nèi)低溫甲醇洗設(shè)備選型大多偏大。 如，在兩個(gè)類似規(guī)模項(xiàng)目中，甲醇洗滌塔國(guó)內(nèi)采用的直徑是ф4400，而國(guó)外采用的直徑是ф4100，繞管式換熱器差別就更大了。 我們初步測(cè)算國(guó)內(nèi)和國(guó)外低溫甲醇洗技術(shù)裝置投資差別在10～25%，裝置規(guī)模越大，投資差別越大，最主要原因是國(guó)內(nèi)低溫甲醇洗物性數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。

（4）凈化指標(biāo)差別不大

1.2.2 消耗性能

下表為國(guó)內(nèi)和國(guó)外低溫甲醇洗工藝在某兩個(gè)類似項(xiàng)目生產(chǎn)甲醇裝置（30 萬(wàn)噸/年）中的消耗，有效氣量（CO+H2）為7.2×104 Nm3/h。

國(guó)內(nèi)和國(guó)外低溫甲醇洗工藝消耗比較

從上表可以看出， 國(guó)內(nèi)和國(guó)外低溫甲醇洗工藝的合成天然氣成本在0.113 元/ Nm3和0.107 元/ Nm3，差別在0.006 元/Nm3，國(guó)外工藝包提供商具備研發(fā)和工程化能力，在低溫甲醇洗工藝方面建立了非常完備的理論模型， 有專門的計(jì)算及工程設(shè)計(jì)軟件，還經(jīng)大量工業(yè)化驗(yàn)證并不斷改進(jìn)。 此外，國(guó)外公司的低溫甲醇洗工藝目前在世界上已有多套運(yùn)行業(yè)績(jī)， 尤其是在裝置大型化方面，在國(guó)內(nèi)和國(guó)外都有豐富的應(yīng)用業(yè)績(jī)及明顯的優(yōu)勢(shì)。而國(guó)內(nèi)工藝包提供商主要來(lái)源于研發(fā)機(jī)構(gòu)，理論水平高，工程化能力弱。 對(duì)于甲醇洗裝置放大后，主要存在的問題及瓶頸在設(shè)備設(shè)計(jì)及制造方面，大尺寸的塔器，換熱器，機(jī)泵在規(guī)模放大幾倍后，計(jì)算模型都存在需要修正的問題。

中小型凈化項(xiàng)目中采用國(guó)內(nèi)工藝包， 仍需詳細(xì)設(shè)計(jì)根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行深化優(yōu)化，才能保證裝置安全穩(wěn)定運(yùn)行。 引進(jìn)工藝包技術(shù)可靠，詳細(xì)設(shè)計(jì)階段需投入人力負(fù)荷小，裝置穩(wěn)定性高。 但對(duì)于大型煤化工項(xiàng)目，國(guó)內(nèi)專利商無(wú)類似業(yè)績(jī)，存在一定技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)，引進(jìn)工藝包比較穩(wěn)妥。 對(duì)于裝置規(guī)模較大，因規(guī)模放大而增加的公用工程消耗絕對(duì)值可能會(huì)比較大， 相應(yīng)的操作費(fèi)用將會(huì)比較大，就相對(duì)耗能因此，對(duì)于大型煤化工項(xiàng)目，在無(wú)類似運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的情況下，應(yīng)優(yōu)先引進(jìn)國(guó)外工藝包。

裝置系統(tǒng)安全性國(guó)內(nèi)低溫甲醇洗和國(guó)外的技術(shù)相差無(wú)幾，安全生產(chǎn)在設(shè)計(jì)方面已消除制約瓶頸和隱患， 關(guān)鍵是煤化工發(fā)展太快，制約安全生產(chǎn)是操作工的能力和管理問題，而不是設(shè)計(jì)問題，根據(jù)操作工的能力和經(jīng)驗(yàn)，國(guó)內(nèi)低甲連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)行完全可以達(dá)到8000 小時(shí)，甚至根據(jù)生產(chǎn)需要可以運(yùn)行更長(zhǎng)的時(shí)間。

目前， 國(guó)外低溫甲醇洗工藝有林德工藝和魯奇工藝二種流程，二者在基本原理上沒有根本區(qū)別，而且技術(shù)都很成熟。 兩家專利在工藝流程、設(shè)備設(shè)計(jì)和工程實(shí)施上各有特點(diǎn)。 但都相互吸收學(xué)習(xí),取長(zhǎng)不短,互相引進(jìn)技術(shù)如∶

1)魯奇吸收林德的專利設(shè)備――高效繞管式換熱器，提高換熱效率，特別是多股物流的組合換熱，節(jié)省占地、布置緊湊，能耗較省；

2)原料氣進(jìn)入低溫甲醇洗裝置后，噴入少量循環(huán)甲醇，防止氣體結(jié)冰，避免系統(tǒng)阻塞。

3)在甲醇溶劑循環(huán)回路中設(shè)置甲醇過濾器，除去FeS、NiS 等固體雜質(zhì)，防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設(shè)備和管道。

一般采用氮?dú)鈿馓釢饪s硫化氫，二氧化碳回收率70%。

如果采用固定床魯奇碎煤加壓溶渣氣化技術(shù)， 由于氣體中含烴類物質(zhì)，流程設(shè)計(jì)上還需增設(shè)預(yù)洗和再生出石腦油等工藝，據(jù)我們了解，林德公司還沒有做過類似業(yè)績(jī)，選用林德工藝可能也有一定的風(fēng)險(xiǎn)。 所以建議采用國(guó)外魯奇低溫甲醇洗技術(shù)