探究煤制甲醇裝置酸性氣體脫除工藝技術的選擇

陳治君

神華新疆化工有限公司新疆烏魯木齊831400

工業建設的各行各業中，甲醇作為重要的工業原料發揮著至關不可替代的作用；隨著社會經濟的不斷發展，社會對于甲醇的需求另也在不斷提升，因此甲醇的生產工藝也在持續優化以提高生產效率。其中，煤氣化生產甲醇是工業甲醇的重要生產方式，具有較高的效率。然而，在該工藝的生產過程中，必須要嚴格控制酸性氣體，否則會對生產質量有嚴重影響，導致甲醇純度難以得到保障。就當前的額煤制甲醇裝置脫硫氣體工藝來看，應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；兩種技術有著各自的優缺點，所以在實際應用過程中，必須與實際情況相結合，選擇合適的工藝技術。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

對于煤氣化生產甲醇的生產來說，能夠有效去除酸性氣體，直接決定了產品的質量，所以必須給予高度重視。當前，在該領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前世界上應用最為廣泛的酸性氣體脫除技術，相關數據表明，全世界八成以上的合成氨廠商以及甲醇廠商，都是以該技術作為酸性氣體脫除的工藝技術。該技術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；然而在減壓的環境下，這些物質有極容易從甲醇中分離。所以在實際使用中，就是通過設置成為相應的狀態，使得這些雜質能夠順利分離。自從該技術從國外引進以后，在國內合成氨、甲醇廠商中很快得到了廣泛的應用。當前，該技術被認為是一種技術非常成熟、且可靠度相對較高的氣體凈化技術，而且其顯著優勢在于以此實現脫硫脫碳，而且能夠將硫化氫含量降低到1＊10-5%級別；并且采用該技術，溶劑能夠循環使用，所以實際投入量很少，這對于成本控制非常有利。

NHD工藝，也就是聚乙二醇二甲醚工藝，這是一種我國自主研發的氣體凈化工藝技術，這種技術本質上也是一種物理吸收技術，在應用領域中，同樣占據了一定的規模，特別是很多相對規模較小的氮肥廠、甲醇廠對于NHD技術更加接受，并且取得了很好的應用效果。NHD技術，其原理如下：通過在聚乙二醇二甲醚溶液中，適當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，對于硫化氫的脫除度能夠達到1＊10-4%級別；另外該技術對有機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技術基于環保排放的需求，脫硫脫碳只能夠分開進行，所以其流程要更加復雜。

2 兩種技術的工藝流程

2.1 低溫甲醇洗工藝

當前較為常用的低溫甲醇洗工藝為七塔工藝，也就是說整個工藝流程中需要用到七個塔來完成，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入的原料氣首先經過循環水換熱器，將溫度降低到30℃的狀態；然后氣體進入洗氨塔中，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；此時，氣體中的氨濃度被控制到1＊10-4的范圍以內。（2）原料氣體被送入吸收塔實施脫硫脫碳工藝。上一步完成后的-17℃左右的原料氣體，被送入吸收塔；氣體從底部進入，然后將低溫甲醇從吸收塔頂部混入，經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；保證出塔時的原料氣中的硫含量被控制在1＊10-5以內范圍，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，然后從氨冷器中經過使之冷卻，再進入中壓閃蒸塔，然后在閃蒸塔的上段、下端分別完成閃蒸作業；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值的氣體去除回收，從而使其具有再利用的機會。（4）甲醇從中壓閃蒸塔中出來以后，再經過氨冷器冷卻，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；而二氧化碳與氮氣則以尾氣的方式排出。（5）上一步工藝結束的甲醇，從再吸收塔中流出，完成冷量回收以后，再使其進入熱再生塔中，然后對其實施加熱，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入吸收塔以循環利用。（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入熱再生塔以循環利用。（7）第四步結束后出現的尾氣，首先對其實施冷量回收，然后使其進入尾氣洗滌塔，將其中尚存的甲醇洗滌，將剩余的尾氣釋放[4]。

2.2 NHD 工藝

當待處理的原料氣體，從前面的工藝中進入后，待其溫度在40℃左右時，將其輸入NHD脫硫塔底部，從低向高輸送，在這個過程中經過脫硫溶液，從而對其中的二氧化碳和硫化物實施吸除，這個過程對二氧化碳的此處能力并不強。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，對閃蒸氣實施降壓操作，再與再生氣混合，再將其送入精脫硫設備，從而使其中的硫化物得到去除；對閃蒸器輸出的溶液，實施降壓以后，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，使其進入再生塔。塔的上下兩段，分別為回流段和為解吸氣提段。當溶液進入以后，其中的硫化物、二氧化碳被氣提，而貧溶液則再次經過換熱器，被送到低壓泵中，對其實施加壓以后待其冷卻，再完成循環使用。

3 兩種工藝的比較與選擇

3.1 兩種工藝的對比

事實上，就低溫甲醇洗工藝與NHD工藝的比較來看，不管是技術的先進性，還是費用的優越性，低溫甲醇洗工藝都具有頗為顯著的優勢。具體來說，兩種技術分別有如下的特點：

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

而NHD技術的主要優勢體現在投資費用和軟件費用上，因為這種技術的流程與低溫甲醇洗工藝相比要簡單的多，所以投資費用更低；但是投產后操作費用并不低[5]。

3.2 兩種工藝的比較

綜上所述，就兩種技術來看，NHD技術的優勢來自于投產費用，所以如果對產量的需求較低，可采用NHD工藝；但是對于大型甲醇裝置，低溫甲醇洗工藝無疑具有更大的優勢。盡管采用低溫甲醇洗工藝初期投資較高，但是其低廉的運行成本能夠保證其長遠利益[4-5]。