低溫甲醇洗工藝對比

吳爭輝

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

低溫甲醇洗工藝對比

吳爭輝

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

當(dāng)前煤化工所采用的脫硫、脫碳工藝普遍是低溫甲醇洗工藝。國外可供選擇的技術(shù)專利商主要有兩家公司德國林德公司以及魯奇公司。雖然在工作原理和工藝流程上兩家的技術(shù)有相似之處，但是在工作系統(tǒng)的冷量、熱量、水含量的取舍側(cè)重方面兩家公司都有所不同。如果在不考慮設(shè)計余量的前提下，兩家公司技術(shù)的冷量相差并不十分明顯。針對設(shè)計余量，林德公司的設(shè)計余量會大于魯奇公司。另外，兩種工藝流程對水含量的耐受程度也是不完全相同的。

低溫甲醇洗工藝；冷量；工藝冷損；含水率

引 言

當(dāng)前，大多的工程化產(chǎn)業(yè)采用低溫甲醇洗工藝來進行氣體的凈化過程，由于其對于氣體的凈化能力高，另外，對于脫硫、脫碳的工藝可以有選擇、有步驟的進行[1]，所以，深受大部分企業(yè)的青睞。此工藝流程大致可以分為原料氣甲醇洗滌、富甲醇閃蒸、硫化氫濃縮、甲醇再生、甲醇水分離以及尾氣洗滌6部分。尾氣洗滌作為整個系統(tǒng)的環(huán)保環(huán)節(jié)與整個系統(tǒng)工藝沒有十分緊密的聯(lián)系，但是會對整個洗滌系統(tǒng)的平衡狀態(tài)產(chǎn)生重大的影響，最終導(dǎo)致整個工藝路線的不準確性。

針對工藝設(shè)備來說，在富甲醇閃蒸、硫化氫濃縮、甲醇水分離以及尾氣洗滌4個步驟中魯奇公司和林德公司的工藝路線基本相同。但是在原料氣甲醇洗滌和甲醇再生2個步驟上兩家公司有部分差異[2]。例如，針對洗滌工藝環(huán)節(jié)，魯奇公司采用的是林德公司所沒有的中亞式洗滌方法。魯奇公司采用3種甲醇在主洗塔中依次對原料氣體進行了洗滌。這3種甲醇分別為預(yù)洗甲醇、二氧化碳甲醇以及精甲醇，然而，林德工藝摒棄了魯奇公司的這種順次洗滌原料氣的過程，而是利用一路貧甲醇對原料氣進行從下到上精細的洗滌，相對于魯奇公司的洗滌方法，林德公司在很大程度上提高了洗滌的精度。除此之外，林德公司采用了富硫化氫甲醇過濾器以及甲醇水溶液過濾器和原料氣水分離器，這些都是魯奇公司沒有的工藝方法。在林德公司推出的工藝路線中，再生貧甲醇與富甲醇在35 ℃左右提供貧甲醇泵的物料，經(jīng)過一段時間的升壓在循環(huán)水換熱器處完成換熱。與之對應(yīng)的魯奇公司在85 ℃左右采用再生精甲醇提供給精甲醇泵，通過增大壓強和富甲醇完成換熱，該工藝沒有采用林德工藝所使用的循環(huán)水換熱器。本文以國內(nèi)2套60萬t/a項目的凈化為例進行了比較說明。

1 冷量的提供

林德工藝和魯奇工藝對于深冷器的設(shè)置大體是相同的。依次用在貧富甲醇、富甲醇以及酸性氣的激冷。目前來說，富甲醇深冷器的工藝第一類是原料氣洗滌塔洗滌甲醇中間深冷器，另一類是富甲醇閃蒸解析二氧化碳前的深冷[3]。由于魯奇公司結(jié)合二氧化碳甲醇和精甲醇對原料氣進行了再次洗滌，林德公司利用一路貧甲醇對原料氣進行了從下到上精細的洗滌。因此，兩者在冷量分配上會不一致。目前，我國也有兩項類似的研究，以此為例，所需冷量對比表如表1所示。

表1 深冷器對比表

通過表1可知，如果不考慮設(shè)計余量，魯奇工藝的操作冷量為3 963.5 kW，而林德工藝的操作冷量約為3 600 kW。所以兩者的操作余量大致相同。但是在實際中，針對設(shè)計余量來講，林德公司的遠大于魯奇公司，與之相配的丙烯冷量林德公司大于魯奇公司。循環(huán)水冷卻器工藝設(shè)備對比如表2所示。

表2 水冷器對比表

2 工藝冷量損失

換熱器的工作效率低，甲醇的循環(huán)量設(shè)置得不合理，二氧化碳解析產(chǎn)生的冷量不足等問題都是冷量損失的主要原因。甲醇洗工藝冷損的變量是由循環(huán)甲醇的水含量的變化所決定的。吸收二氧化碳時所釋放的熱量與水含量成正相關(guān)，如果水含量過高，那么整個工藝過程中就會造成更多的冷量虧損，也會進一步導(dǎo)致甲醇的吸收水平大大減少。除此之外，含水率的升高也會導(dǎo)致甲醇水分離塔增高其負載能力，同時，會增加通過再沸器進入工作環(huán)境的熱量[4]。此洗滌工藝的預(yù)計冷量損失由初始預(yù)計溫度和冷量的再次利用以及再沸器因素所共同決定。對于介質(zhì)溫度而言，魯奇公司相對低于林德公司。林德公司較多地采用繞管式換熱器，在一定程度上降低了冷量損失。

3 含水率

含水率對于甲醇洗循環(huán)系統(tǒng)有著不可忽視的影響。過高的含水量會對甲醇的吸收過程產(chǎn)生一定的影響，而且含水率的升高也會導(dǎo)致設(shè)備的損壞腐蝕。另外，隨著設(shè)備中各類氣體溫度的不斷上升，甲醇組分的分壓也會逐步升高，進而導(dǎo)致甲醇消耗量的增多。目前來說，我國的甲醇洗工藝設(shè)計已經(jīng)有了長足的發(fā)展和提高，國內(nèi)生產(chǎn)廠家對于系統(tǒng)含水率都有十分嚴格的操控標準。

4 設(shè)計思路優(yōu)化

根據(jù)上述兩家公司甲醇洗工藝各自的優(yōu)缺點，并考慮到目前我國生產(chǎn)廠家的工作能力水平和經(jīng)濟方面的因素，設(shè)計優(yōu)化部分主要在初級設(shè)計和詳盡設(shè)計以及對甲醇洗工藝平衡性的掌握方面，要求有良好操作條件以及較低的系統(tǒng)含水率，又能良好地控制設(shè)計規(guī)模和降低建設(shè)成本。

5 結(jié)語

通過對魯奇公司與林德公司的低溫甲醇洗工藝相比，了解到在不考慮設(shè)計余量的情況下兩者的操作余量沒有太大差異，但是考慮設(shè)計余量的情況下林德公司要遠大于魯奇公司，同時，林德公司工藝在冷損降低程度上要優(yōu)于魯奇公司。我國的低溫甲醇洗工藝雖然取得了一定程度的發(fā)展但是仍然存在一些不足，所以要不斷地學(xué)習(xí)國外先進技術(shù)與方法來促進我國低溫甲醇洗工藝的發(fā)展。

[1] 張磊.低溫甲醇洗工藝的研究進展與應(yīng)用[J].化工管理,2015,17(27):164.

[2] 楊小霞，郭曉濱，楊曉霞，等.167萬t/a低溫甲醇洗工藝甲醇高耗原因分析[J].山東化工,2016,45(7):6-8.

[3] 李兵.林德低溫甲醇洗工藝設(shè)備的選材[J].山東化工,2016,16(1):85.

[4] 袁建軍，陳立著，馮德林.低溫甲醇洗工藝中換熱設(shè)備的布置與配管[J].化肥設(shè)計,2016,54(2):20-23.

Processcomparisonoflowtemperaturemethanolwashing

WUZhenghui

(DatongGuangfaCoalChemicalIndustryCo.,Ltd.,DatongShanxi037000,China)

At present, the desulfurization and decarbonization process used in coal chemical industry are generally low temperature methanol washing process. At abroad, technical patent dealers are mainly two companies, namely, German Linde company and Lurgi corporation. Although there are similarities in work principle and technological process of two technical patent dealers, there are also some difference in terms of cooling capacity, quantity of heat and water content in work system. If the design margin is not considered, there is no obvious deference in cooling capacity of the two companies. As to the design margin, design margin of Linde company is greater than Lurgi company. In addition, the tolerance of the two processes to water content is not exactly the same.

low temperature methanol washing process; cooling capacity; cold damage of process ; water content

2017-03-06

吳爭輝，男，1987年出生，2011年畢業(yè)于東北石油大學(xué)，助理工程師，從事應(yīng)用化學(xué)方面工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.23

TQ546.5

A

1004-7050(2017)03-0071-02

專題討論