基于CO₂產(chǎn)品氣加壓改造的低溫甲醇洗工藝分析

池艷軍　張建兵

摘要：低溫甲醇洗是將甲醇當(dāng)作吸收劑，在低溫條件下所進行的物理吸收過程，該工藝因其獨特的應(yīng)用優(yōu)勢被廣泛應(yīng)用于工業(yè)氣體脫硫脫碳過程之中分析了。下文筆者就在對低溫甲醇洗工藝技術(shù)原理及技術(shù)特點分析的基礎(chǔ)上，重點探討了基于CO產(chǎn)品氣加壓改造的低溫甲醇洗工藝分析，希望能為低溫甲醇洗工藝技術(shù)的進一步發(fā)展及應(yīng)用提供借鑒與參考。

關(guān)鍵詞：有效氣體;凈化;低溫甲醇洗;應(yīng)用

低溫甲醇洗工藝是德國Linde公司和Lurgi公司合作開發(fā)的，運用采用物理吸收方法的一種先進工藝。該工藝技術(shù)問世以來，因其良好的應(yīng)用效果被廣大工業(yè)企業(yè)所青睞。該工藝是以冷甲醇為酸性氣體吸收液，利用甲醇在低溫條件下對原料氣中的HS和CO等雜質(zhì)進行吸附。除此之外，該工藝還被廣泛應(yīng)用于甲醇合成、工業(yè)制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等生產(chǎn)裝置的凈化工藝中，均受到業(yè)內(nèi)人士的追捧，相信通過不斷的發(fā)展，該工藝技術(shù)會變得更加先進，應(yīng)用前景更加廣闊。

1、CO產(chǎn)品氣加壓改造的低溫甲醇洗工藝

低溫甲醇洗是充分利用了甲醇具有對CO氣體具有較高的溶解度，以及較強的其他雜質(zhì)氣體選擇性特點，以甲醇為吸收溶劑，讓其溫度較低的特殊條件下完成吸收，以及在相對高溫低壓條件下完成氣體解吸，脫除原料氣中CO和其他雜質(zhì)。

上述數(shù)據(jù)表明，在相對低溫條件下，甲醇對于CO和HS等酸性氣體具有良好的吸收功能，同時，它還可以脫除氣體中的H2S、COS等雜質(zhì)，凈化氣中CO體積分數(shù)也不會高于3%，含硫化合物濃度也不會高于0.1ppm。

2、CO2產(chǎn)品氣加壓改造的低溫甲醇洗工藝特點

2.1吸收能力強

在低溫條件環(huán)境之中，甲醇對CO、HS、COS的溶解度較大。根據(jù)數(shù)據(jù)計算結(jié)果表明，在3.1MPa的壓強下，1升甲醇溶液就可以能吸收掉150-190升的CO，而1升NHD溶液僅僅只能吸收40至55升的CO之間相差4倍左右。

2.2凈化度高

經(jīng)低溫甲醇洗工藝脫硫脫碳后，原料氣的凈化度竟達到99%以上。低溫甲醇洗凈化工藝還能夠在一定程度上有效防止后續(xù)工序中產(chǎn)品摻雜甲烷、以及氨合成制造中所有用的催化劑中毒現(xiàn)象發(fā)生，其次，除了這一單一設(shè)備，不再需要另設(shè)精脫硫設(shè)備，相比之下，在脫硫脫碳作業(yè)之中，不會大量損耗H等有效氣體，據(jù)精確計算，H等有效氣體的損耗值只占到氣體總量的0.12%，可以看出這個損耗值是非常低的。

2.3操作費用低

我們都知道，甲醇溶液的化學(xué)性質(zhì)非常穩(wěn)定，而且它還就有非常小的黏性及腐蝕性，因此在具體應(yīng)用中就不再不需要加入消泡劑。盡管低溫甲醇洗裝置一次性投資費用較高，但在后期生產(chǎn)運行過程中，其能耗低、凈化度高等應(yīng)用優(yōu)勢使得總體經(jīng)濟性遠遠優(yōu)于NHD工藝。

但是，并不是該工藝就沒有一點瑕疵，它也有許多不足之處：1）所需運行環(huán)境為低溫，必須要將溫度控制在負60攝氏度左右，且工藝流程較復(fù)雜，換熱設(shè)備多;2）設(shè)備管道須使用低溫鋼材料，但部分設(shè)備都是由國外某幾個廠家制造，造價還是蠻高的;3）甲醇具有較強毒性，給后期維修帶來諸多不便。

3、基于CO2產(chǎn)品氣加壓改造的低溫甲醇洗工藝分析

3.1單步法工藝

單步法工藝就是將CO和HS的吸收在一個塔內(nèi)進行，吸收的CO通過閃蒸進行汽體脫除，最終實現(xiàn)溶劑再生，接著，料氣會通過換熱設(shè)備，待其冷卻后，將所有氣水混合物輸入到氣液分離器，再將甲醇注入分離器，經(jīng)一系列程序得到純凈氣體。氣體進入吸收塔底部吸收HS，然后進入吸收塔上段吸收其中的CO氣體，在吸收塔塔頂?shù)玫絻艋蟮暮铣蓺狻?/p>

吸收塔上段利用冷卻器移出部分熱量，使吸收過程在較低溫度下進行。吸收塔中部和底部分別得到CO溶液和H2S溶液，中壓閃蒸回收其中的H、CO等有效氣體，中壓閃蒸后的甲醇溶液進入CO解吸裝置，塔頂?shù)玫郊兌容^高的CO氣體通過多級壓縮機得到CO液體。

解吸后的甲醇溶液中只含有微量CO氣體，接下來，還會運用到最后一道工序，將其注入HS富集器，利用N進行汽提，除卻溶液中多余的CO。

3.2雙步法工藝

硫化物在HS吸收塔進行吸收，然后再將其送至CO吸收塔中進行脫碳。該工藝有兩個溶劑再生系統(tǒng)，分別對富含硫化物和CO的甲醇溶劑進行解吸再生。待氣體經(jīng)過換熱和冷卻器處理過后，就被送至H2S吸收塔底部，在HS吸收塔中利用低溫甲醇溶劑進行沖洗，待其充分吸收HS后，低溫甲醇首先通過高壓、中壓和低壓閃蒸，使溶解在甲醇中的H、CO得以解吸，經(jīng)壓縮后送回吸收塔，實現(xiàn)有效氣體的回收。

閃蒸后的富硫溶液被送至脫硫塔，利用蒸汽加熱后實現(xiàn)熱再生，解吸溶解在甲醇中的硫化物。

吸收硫化物后的合成氣進入CO吸收塔底部，利用冷卻后的甲醇吸收CO，在CO吸收塔頂?shù)玫絻艋蟮暮铣蓺猓瑑艋蟮暮铣蓺馀c原料氣進行換熱，利用冷卻劑散除剩余熱量，使吸收過程始終處于低溫環(huán)境之中。

吸收CO的甲醇經(jīng)過中壓閃蒸回收H、CO等有效氣體，再被送回至吸收塔內(nèi)進行回收。中壓閃蒸后的甲醇送至低壓閃蒸罐中解吸使CO，閃蒸后甲醇經(jīng)冷卻后送至CO吸收塔頂部，罐頂就會充滿得高純度CO氣體。

結(jié)束語

綜上所述，低溫甲醇洗工藝對工業(yè)制造所產(chǎn)生氣體中的CO、HS、COS具有良好的脫除性能，其次，它還具有非常好的操作穩(wěn)定性、能耗低、原料易獲取等優(yōu)勢，已經(jīng)成為當(dāng)前國內(nèi)外一種成熟可靠的節(jié)能型氣體凈化工藝。為了能夠優(yōu)化我國現(xiàn)有能源結(jié)構(gòu)，保護能源安全，就必須大力發(fā)展煤化工技術(shù)，這也是目前我國實現(xiàn)能源發(fā)展的主要方向。

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