閃蒸氣中甲醇的回收方法及回收效果分析

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閃蒸氣中甲醇的回收方法及回收效果分析

茹文杰

(云南解化清潔能源開發有限公司解化化工分公司云南開遠661600)

0前言

云南解化清潔能源開發有限公司解化化工分公司(以下簡稱解化化工分公司)甲醇合成裝置于2008年8月正式建成投入生產。甲醇分離器底部出來的粗甲醇經過濾器過濾后先進入閃蒸槽閃蒸，然后用泵抽至罐區。閃蒸出來閃蒸氣的主要成分有H2，CO及甲醇氣等，閃蒸氣經調節閥減壓后送往燃料氣系統。閃蒸氣中的H2及CO雖然得到回收利用，但閃蒸氣中一定濃度的甲醇氣沒有進行回收處理，在燃料氣管中液化累積，存在巨大安全隱患，也造成一定甲醇的浪費，不利于甲醇合成裝置的安全生產以及節能降耗。為此，解化化工分公司利用原有舊設備，改造了1座水洗塔，用氫回收系統的含醇水洗滌閃蒸氣中的甲醇，閃蒸氣中的甲醇回收后，再送往燃料氣系統。

1甲醇合成裝置工藝流程

甲醇合成裝置工藝流程見圖1。來自合成氣壓縮機的合成氣經氣氣換熱器預熱進入管殼式甲醇合成塔，在銅基催化劑的作用下，CO，CO2與H2進行反應，生成甲醇和水；甲醇合成塔出口氣進入氣氣換熱器，與甲醇合成塔入口氣換熱，將入塔氣加熱至活性溫度以上；同時，甲醇合成塔出口氣溫度下降，出氣氣換熱器再經水冷器冷卻后，進入甲醇分離器進行氣液分離。出甲醇分離器的大部分氣體作為循環氣去合成氣壓縮機增壓循環利用，小部分作為弛放氣送往氫回收系統，通過膜分離回收其中的H2，回收的H2再送往壓縮工段回收利用。從甲醇分離器分離出來的粗甲醇由過濾器進入閃蒸槽，粗甲醇經閃蒸釋放其中的溶解氣體后再由粗甲泵送至甲醇精餾系統。

圖1　甲醇合成裝置工藝流程

2閃蒸氣處理過程中存在的問題

閃蒸槽的主要作用是暫時儲存甲醇以及減壓，閃蒸使溶解在甲醇液中的氣體釋放出來，閃蒸氣的主要成分有H2，CO及甲醇氣等。閃蒸氣中的H2和CO雖然得到了回收利用，但是閃蒸氣中7.13%(體積分數)的甲醇氣沒有得到回收處理，造成一定甲醇的浪費，存在巨大安全隱患。

3閃蒸氣中甲醇回收方法

回收甲醇合成閃蒸氣中甲醇最簡單、最好的方法是新建1座水洗塔，先吸收閃蒸氣中的甲醇，然后將閃蒸氣送往燃料氣系統作為燃料氣使用，并對吸收閃蒸氣中甲醇后的含醇水進行回收利用。在水洗塔的內部裝填一定高度的填料，閃蒸氣作為連續相自塔底向上流動，與作為吸收劑的水進行逆流傳質，氣液兩相的組分濃度沿塔高連續變化，即利用水洗塔作為連續型的傳質設備分離閃蒸氣中的甲醇。

洗滌閃蒸氣所用的水可用現在氫回收系統水洗塔過來進閃蒸槽Ⅰ的含醇水。此含醇水的甲醇質量分數約為7%、流量約為1 m3/h，用于吸收500 m3/h左右的甲醇氣，基本可以滿足工藝要求。

3.1　水洗塔工作原理

水洗塔運行時，來自合成系統的尾氣自下部進入塔內，經氣體均勻分布裝置自下而上穿過填料間隙，此時從塔頂進水管進來的水通過蓬頭式分布器自上而下沿填料表面下流，氣液兩相在填料表面進行連續逆流接觸，由于H2，CO及甲醇氣等氣體在水中的溶解度不同(甲醇氣的溶解度遠大于H2和CO的溶解度)，甲醇溶于水而形成含醇水溶液，則閃蒸氣中的甲醇得以分離。

3.2　閃蒸氣中甲醇回收工藝流程

閃蒸氣中甲醇回收工藝流程見圖2。來自閃蒸槽的閃蒸氣首先經調節閥減壓至0.4 MPa后由下部進入水洗塔，與來自塔頂的氫回收系統含醇水充分接觸，經塔液位調節閥將提高濃度后的含醇水由塔底送至閃蒸槽。經洗滌后的閃蒸氣中甲醇體積分數<0.05%，由塔頂出來經氣液分離器進行氣液分離后，閃蒸氣最終送至燃料氣管網回收使用。

圖2　閃蒸氣中甲醇回收工藝流程

3.3　水洗塔填料的選擇

填料是填料塔中的傳質元件，按填料的堆放形式可分為散堆填料和規整填料。散堆填料也稱為亂堆填料，是具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，在塔內以散堆的方式堆積；規整填料也稱為結構填料，是由絲網、薄板或柵格等構件制成的具有一定幾何形狀的單元體，在塔內規則、整齊地排放。另外，填料還可分為拉西環矩鞍填料和鮑爾環填料。

一般對填料的基本要求有：傳質效率高，能提供大的氣液接觸面，即要求具有大的比表面積；并要求填料表面易于被液體潤濕，只有潤濕的表面才是氣液接觸表面。因此，要求填料層的空隙率大，不應引起偏流和溝流。填料須經久耐用、具有良好的耐腐蝕性，且有較高的機械強度和必要的耐熱性，取材容易，價格便宜。

由于鮑爾環填料是對拉西環的改進，在拉西環的側壁上開出2排長方形的窗孔，被切開的環壁的一側仍與壁面相連，另一側向環內彎曲，形成內伸的舌葉，而舌葉的側邊在環中心相搭。鮑爾環由于環壁開孔，大大提高了環內空間及環內表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環相比，鮑爾環的氣體通量可增加50%以上，傳質效率提高30%左右。因此，改造的水洗塔選用鮑爾環型散堆填料。

4效果分析

閃蒸氣洗滌前、后氣體組分含量對比(體積分數)見表1。

表1　閃蒸氣洗滌前、后氣體組分含量對比(體積分數)　%

由表1可以看出，經水洗塔后大部分甲醇都溶于水中，氣體中甲醇體積分數<0.05%，達到了工藝上要求的指標。

解化化工分公司利用原有廢舊洗滌塔拆除內件后裝填鮑爾環填料，改造后的水洗塔用以處理閃蒸氣，其投資少，但效果顯著，既消除了安全隱患，又取得了很好的經濟效益。

(收稿日期2015- 06- 29)