探究煤制甲醇裝置酸性氣體脫除工藝技術(shù)的選擇

陳治君

神華新疆化工有限公司新疆烏魯木齊831400

工業(yè)建設(shè)的各行各業(yè)中，甲醇作為重要的工業(yè)原料發(fā)揮著至關(guān)不可替代的作用；隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，社會(huì)對(duì)于甲醇的需求另也在不斷提升，因此甲醇的生產(chǎn)工藝也在持續(xù)優(yōu)化以提高生產(chǎn)效率。其中，煤氣化生產(chǎn)甲醇是工業(yè)甲醇的重要生產(chǎn)方式，具有較高的效率。然而，在該工藝的生產(chǎn)過程中，必須要嚴(yán)格控制酸性氣體，否則會(huì)對(duì)生產(chǎn)質(zhì)量有嚴(yán)重影響，導(dǎo)致甲醇純度難以得到保障。就當(dāng)前的額煤制甲醇裝置脫硫氣體工藝來看，應(yīng)用較為廣泛的主要有兩種[1]，一種是低溫甲醇洗工藝，另一種是NHD工藝；兩種技術(shù)有著各自的優(yōu)缺點(diǎn)，所以在實(shí)際應(yīng)用過程中，必須與實(shí)際情況相結(jié)合，選擇合適的工藝技術(shù)。本文將就此展開探討和分析。

1 煤制甲醇酸性氣體脫除工藝概述

對(duì)于煤氣化生產(chǎn)甲醇的生產(chǎn)來說，能夠有效去除酸性氣體，直接決定了產(chǎn)品的質(zhì)量，所以必須給予高度重視。當(dāng)前，在該領(lǐng)域常用的方法主要有以下兩種，一種是低溫甲醇洗工藝，另一種是NHD工藝。

低溫甲醇洗工藝是當(dāng)前世界上應(yīng)用最為廣泛的酸性氣體脫除技術(shù)，相關(guān)數(shù)據(jù)表明，全世界八成以上的合成氨廠商以及甲醇廠商，都是以該技術(shù)作為酸性氣體脫除的工藝技術(shù)。該技術(shù)的主要原理是這樣的[2]：甲醇作為一種極性溶液，在低溫、高壓的環(huán)境下，二氧化碳、硫化氫以及其他硫化物，在其中有很高的溶解度；然而在減壓的環(huán)境下，這些物質(zhì)有極容易從甲醇中分離。所以在實(shí)際使用中，就是通過設(shè)置成為相應(yīng)的狀態(tài)，使得這些雜質(zhì)能夠順利分離。自從該技術(shù)從國(guó)外引進(jìn)以后，在國(guó)內(nèi)合成氨、甲醇廠商中很快得到了廣泛的應(yīng)用。當(dāng)前，該技術(shù)被認(rèn)為是一種技術(shù)非常成熟、且可靠度相對(duì)較高的氣體凈化技術(shù)，而且其顯著優(yōu)勢(shì)在于以此實(shí)現(xiàn)脫硫脫碳，而且能夠?qū)⒘蚧瘹浜拷档偷?＊10-5%級(jí)別；并且采用該技術(shù)，溶劑能夠循環(huán)使用，所以實(shí)際投入量很少，這對(duì)于成本控制非常有利。

NHD工藝，也就是聚乙二醇二甲醚工藝，這是一種我國(guó)自主研發(fā)的氣體凈化工藝技術(shù)，這種技術(shù)本質(zhì)上也是一種物理吸收技術(shù)，在應(yīng)用領(lǐng)域中，同樣占據(jù)了一定的規(guī)模，特別是很多相對(duì)規(guī)模較小的氮肥廠、甲醇廠對(duì)于NHD技術(shù)更加接受，并且取得了很好的應(yīng)用效果。NHD技術(shù)，其原理如下：通過在聚乙二醇二甲醚溶液中，適當(dāng)添加其他的一些溶劑，以這種混合溶液作為二氧化碳、硫化氫等氣體的吸收液，從而達(dá)到脫除酸性氣體的作用。這種方法就脫硫脫碳的效果來看，也較為理想，對(duì)于硫化氫的脫除度能夠達(dá)到1＊10-4%級(jí)別；另外該技術(shù)對(duì)有機(jī)碳的脫除效果并不十分理想，必須增加特別的精脫硫裝備。另外，NHD技術(shù)基于環(huán)保排放的需求，脫硫脫碳只能夠分開進(jìn)行，所以其流程要更加復(fù)雜。

2 兩種技術(shù)的工藝流程

2.1 低溫甲醇洗工藝

當(dāng)前較為常用的低溫甲醇洗工藝為七塔工藝，也就是說整個(gè)工藝流程中需要用到七個(gè)塔來完成，具體的工藝流程如下：

（1）在洗氨塔中完成送入的原料氣體的脫氨工藝。從前面的工藝流程中進(jìn)入的原料氣首先經(jīng)過循環(huán)水換熱器，將溫度降低到30℃的狀態(tài)；然后氣體進(jìn)入洗氨塔中，待原料氣完全了脫氨以后，再被送入冷卻器，使其溫度被降低為-17℃左右的狀態(tài)；此時(shí)，氣體中的氨濃度被控制到1＊10-4的范圍以內(nèi)。（2）原料氣體被送入吸收塔實(shí)施脫硫脫碳工藝。上一步完成后的-17℃左右的原料氣體，被送入吸收塔；氣體從底部進(jìn)入，然后將低溫甲醇從吸收塔頂部混入，經(jīng)過下塔和上塔部位的四段凈化，分別洗滌其中的硫化物和二氧化碳；保證出塔時(shí)的原料氣中的硫含量被控制在1＊10-5以內(nèi)范圍，而二氧化碳保持在3%左右[3]。（3）在完成了脫硫脫碳的原料氣，從吸收塔各段的收液槽中出來，然后從氨冷器中經(jīng)過使之冷卻，再進(jìn)入中壓閃蒸塔，然后在閃蒸塔的上段、下端分別完成閃蒸作業(yè)；并且甲醇也接受中壓閃蒸，將其中一些二氧化碳，氫氣、一氧化碳等具有一定利用價(jià)值的氣體去除回收，從而使其具有再利用的機(jī)會(huì)。（4）甲醇從中壓閃蒸塔中出來以后，再經(jīng)過氨冷器冷卻，然后在使其被送到再吸收塔中；然后其中的一些降壓閃蒸，得到具有較高純度的二氧化碳，將其回收以再利用，另一些甲醇經(jīng)過閃蒸以后，將其中的二氧化碳和硫化物提取，并且通過冷甲醇將硫化物吸收；而二氧化碳與氮?dú)鈩t以尾氣的方式排出。（5）上一步工藝結(jié)束的甲醇，從再吸收塔中流出，完成冷量回收以后，再使其進(jìn)入熱再生塔中，然后對(duì)其實(shí)施加熱，使之溫度升高到95℃左右，在這種條件下，將之前吸收的氣體完全釋放，最終得到具有較高純凈度的甲醇；然后使這些甲醇再進(jìn)入吸收塔以循環(huán)利用。（6）在上一步驟中，甲醇將吸收的全部氣體分離釋放，但是無法將水分分離，所以將其中的少數(shù)送到甲醇水塔中，以精餾工藝使其中的水分被有效吸收，保證水分在1%以下；然后將氣化的甲醇進(jìn)入熱再生塔以循環(huán)利用。（7）第四步結(jié)束后出現(xiàn)的尾氣，首先對(duì)其實(shí)施冷量回收，然后使其進(jìn)入尾氣洗滌塔，將其中尚存的甲醇洗滌，將剩余的尾氣釋放[4]。

2.2 NHD 工藝

當(dāng)待處理的原料氣體，從前面的工藝中進(jìn)入后，待其溫度在40℃左右時(shí)，將其輸入NHD脫硫塔底部，從低向高輸送，在這個(gè)過程中經(jīng)過脫硫溶液，從而對(duì)其中的二氧化碳和硫化物實(shí)施吸除，這個(gè)過程對(duì)二氧化碳的此處能力并不強(qiáng)。然后氣體從塔頂輸出，并將其中的液體去除。將脫硫塔輸出的富液，輸送至高壓閃蒸器；完成高壓閃蒸以后，對(duì)閃蒸氣實(shí)施降壓操作，再與再生氣混合，再將其送入精脫硫設(shè)備，從而使其中的硫化物得到去除；對(duì)閃蒸器輸出的溶液，實(shí)施降壓以后，送入低壓閃蒸器中；待其完成低壓閃蒸以后，再將流出的溶液加熱，使其進(jìn)入再生塔。塔的上下兩段，分別為回流段和為解吸氣提段。當(dāng)溶液進(jìn)入以后，其中的硫化物、二氧化碳被氣提，而貧溶液則再次經(jīng)過換熱器，被送到低壓泵中，對(duì)其實(shí)施加壓以后待其冷卻，再完成循環(huán)使用。

3 兩種工藝的比較與選擇

3.1 兩種工藝的對(duì)比

事實(shí)上，就低溫甲醇洗工藝與NHD工藝的比較來看，不管是技術(shù)的先進(jìn)性，還是費(fèi)用的優(yōu)越性，低溫甲醇洗工藝都具有頗為顯著的優(yōu)勢(shì)。具體來說，兩種技術(shù)分別有如下的特點(diǎn)：

（1）低溫甲醇洗工藝具有相對(duì)更強(qiáng)的吸收能力；（2）低溫甲醇洗對(duì)于溶劑有相對(duì)更好的選擇能力；（3）低溫甲醇洗工藝對(duì)于甲醇具有更強(qiáng)的凈化能力；（4）低溫甲醇洗工藝使用的溶劑成本較低，具有較好的經(jīng)濟(jì)性。

而NHD技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在投資費(fèi)用和軟件費(fèi)用上，因?yàn)檫@種技術(shù)的流程與低溫甲醇洗工藝相比要簡(jiǎn)單的多，所以投資費(fèi)用更低；但是投產(chǎn)后操作費(fèi)用并不低[5]。

3.2 兩種工藝的比較

綜上所述，就兩種技術(shù)來看，NHD技術(shù)的優(yōu)勢(shì)來自于投產(chǎn)費(fèi)用，所以如果對(duì)產(chǎn)量的需求較低，可采用NHD工藝；但是對(duì)于大型甲醇裝置，低溫甲醇洗工藝無疑具有更大的優(yōu)勢(shì)。盡管采用低溫甲醇洗工藝初期投資較高，但是其低廉的運(yùn)行成本能夠保證其長(zhǎng)遠(yuǎn)利益[4-5]。