低溫甲醇洗工藝及常見問題分析

朱 鵬

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 719000）

低溫甲醇洗工藝，通常是指一種以低溫甲醇為吸收溶劑，應(yīng)用低溫甲醇具備較好的酸性氣體溶解度的特性，來實(shí)現(xiàn)氣體凈化的一種化工技術(shù)流程[1]。一般情況下低溫甲醇洗技術(shù)大都會(huì)包含一個(gè)或多個(gè)吸收塔和解析塔，以生產(chǎn)根據(jù)不同的化工操作需求吸收原料氣體中的酸性物質(zhì)，再經(jīng)由解析塔的解析操作實(shí)現(xiàn)將甲醇中被吸收酸性物質(zhì)解析出來，而甲醇又返回吸收塔的操作，以此實(shí)現(xiàn)對甲醇的循環(huán)利用目標(biāo)[2]。時(shí)至今日，低溫甲醇洗技術(shù)的研究在世界化工領(lǐng)域已然經(jīng)歷了數(shù)年的時(shí)間，并且以德國為代表的低溫甲醇洗技術(shù)已經(jīng)逐步趨向于成熟，在這一背景下，由于我國低溫甲醇洗技術(shù)發(fā)展時(shí)間較短，導(dǎo)致我國在這一技術(shù)領(lǐng)域的研究、應(yīng)用仍舊十分有限，而此工藝大都被集中應(yīng)用在我國煤化工行業(yè)酸性氣體的脫除環(huán)節(jié)。

1 低溫甲醇洗的工藝研究

1.1 德國Linde低溫甲醇洗工藝

最早出現(xiàn)的低溫甲醇洗工藝，基本工藝原理大都是將需要經(jīng)過低溫甲醇洗處理的原料氣體通過換熱裝置進(jìn)行降溫后傳輸?shù)椒蛛x裝置中去，將低溫甲醇洗所需原料氣體中的冷凝溶劑予以分離[3]；待原料中的冷凝液完全分離后，操作人員就可以將被分離后的原料氣輸送到預(yù)設(shè)好的硫化氫、二氧化碳吸收塔中，分別通過上述預(yù)設(shè)的兩個(gè)工藝操作單元吸收原料氣中存在的氨氣、氰化氫等物質(zhì)，以及吸收塔中硫化氫、二氧化碳和低溫甲醇的綜合作用，以此來實(shí)現(xiàn)對原料氣體的脫硫脫碳凈化目的；而后在完成此環(huán)節(jié)低溫甲醇洗操作后，操作人員就可將吸收了酸性物質(zhì)的低溫甲醇回傳到解析再生裝置中去，通過解析再生使其重復(fù)上述酸性質(zhì)吸收和解析以及冷量回收工序，以此實(shí)現(xiàn)對這一環(huán)節(jié)甲醇的回收、利用。這一低溫甲醇洗模式是比較基礎(chǔ)的低溫甲醇洗滌模式之一，此工藝的優(yōu)勢在于能夠通過較為簡單的低溫甲醇洗反應(yīng)吸收原理實(shí)現(xiàn)對原料氣體的處理目標(biāo)，合理地應(yīng)用這一模式雖然能夠獲得一定的凈化作用但是效率相對較低，依舊需要進(jìn)一步的優(yōu)化完善。

1.2 德國Lurgi低溫甲醇洗工藝

相對于德國Linde低溫甲醇洗工藝而言，Lurgi低溫甲醇洗工藝相對更加的復(fù)雜，且在運(yùn)行過程中需要耗費(fèi)更多的能量和電量[4]。比如，在Lurgi低溫甲醇洗工藝中，一般情況下都要求在對原料氣體進(jìn)行初期冷卻后，應(yīng)用去氨洗滌的方式將原料氣體中存在的氨氣應(yīng)予以脫離，在完成氣體的除氨操作后才能按照預(yù)期的需求經(jīng)過相關(guān)冷卻操作后進(jìn)入吸收塔[5]。在Lurgi低溫甲醇洗工藝的應(yīng)用環(huán)節(jié)，一般應(yīng)為原料氣體設(shè)計(jì)預(yù)洗的環(huán)節(jié)，通過初期的洗滌去除原料氣體中存在的氨氣、氰化氫等物質(zhì)，待到預(yù)洗結(jié)束后才能夠進(jìn)入到后續(xù)的主洗階段，應(yīng)用硫化氫的反應(yīng)去除原料氣體中存在的硫和氫，以實(shí)現(xiàn)對原料氣體的凈化操作；在去除原料氣體中的硫和氫后，操作人員就應(yīng)將經(jīng)過處理的氣體再次輸送到后續(xù)的二氧化碳吸收塔中，應(yīng)用低溫甲醇對原料氣體中殘存的二氧化碳予以吸收，從而完成這一環(huán)節(jié)的凈化操作。完成上述低溫甲醇洗操作后，還要將從吸收塔出來的甲醇經(jīng)由中壓閃蒸環(huán)節(jié)解析出甲醇中的一氧化碳、二氧化碳以及氫氣，待低溫甲醇逐步冷卻降溫后再循環(huán)進(jìn)入到吸收塔中，以實(shí)現(xiàn)此工藝中低溫甲醇的循環(huán)利用。

1.3 大連理工低溫甲醇洗工藝

就目前我國低溫甲醇洗工藝而言，雖然這一領(lǐng)域的研究已然開展了數(shù)年的時(shí)間，大連理工針對此工藝也獲得了一定的研究突破[6]，但是，就目前大連理工的低溫甲醇洗工藝而言，受多方面技術(shù)因素的影響導(dǎo)致這一工藝在實(shí)際運(yùn)行環(huán)節(jié)仍舊存在比較明顯的不穩(wěn)定性，所以，在我國實(shí)際生產(chǎn)中使用的低溫甲醇洗工藝大都會(huì)選用上述兩種低溫甲醇洗工藝。就大連理工低溫甲醇洗工藝而言，通常情況下會(huì)選擇在40℃±0.05℃的環(huán)境下進(jìn)行原料氣體的轉(zhuǎn)換，待到該氣體冷卻到-20℃±0.05℃時(shí)通過特定的容器將氣體中存在的甲醇水溶液進(jìn)行分離，而后根據(jù)需求進(jìn)入后續(xù)吸收塔中。在大連理工的低溫甲醇洗工藝中，比較常見的吸收塔設(shè)計(jì)大都有上吸收塔和下吸收塔兩種，其中上吸收塔大都會(huì)被用作吸收原料氣體中存在的二氧化碳等，而下吸收塔則普遍用于對經(jīng)由上吸收塔氣體的二次吸收，以此確保最后輸出的氣體能夠符合相關(guān)的低溫甲醇洗需求，最大程度上降低原料氣體中殘存的少量有害物質(zhì)。與此同時(shí)，下吸收塔區(qū)域也同時(shí)設(shè)有閃蒸裝置，能夠在完成低溫甲醇洗后對能夠回收的甲醇予以回收，以實(shí)現(xiàn)這一環(huán)節(jié)的節(jié)能目標(biāo)。該低溫甲醇洗工藝的優(yōu)勢在于經(jīng)由這一操作的原料氣體凈化度更好，同時(shí)循環(huán)后的甲醇純度也相對更好，能夠在一定程度上保障后續(xù)低溫甲醇洗工藝應(yīng)用的 效果。

2 低溫甲醇洗中常見的問題

2.1 被凈化氣體中殘存的硫含量超標(biāo)問題

研究以往的低溫甲醇洗工藝環(huán)節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)硫含量超標(biāo)問題是低溫甲醇洗生產(chǎn)工藝過程中極為常見的問題之一，造成這一問題的因素大都源于吸收洗滌酸性物質(zhì)環(huán)節(jié)，甲醇溫度較高、甲醇純度差、系統(tǒng)中出現(xiàn)返硫等情況都會(huì)在一定程度上引發(fā)這一問題[7]。所以，在未來低溫甲醇洗工藝應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)著眼于上述這幾方面造成低溫甲醇洗問題的因素進(jìn)行逐步的解決、優(yōu)化，以此確保后續(xù)低溫甲醇洗應(yīng)用的效果。比如就這一環(huán)節(jié)，首先應(yīng)確保低溫甲醇的溫度，將入脫硫階段的甲醇溫度控制在-30℃左右，以確保脫硫的效果；其次，技術(shù)人員應(yīng)在工藝應(yīng)用前針對甲醇的濃度予以測量，確保其純度符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，對甲醇再生塔的溫度、壓力等進(jìn)行優(yōu)化，以解決問題。

2.2 凈化工藝中二氧化碳含量超標(biāo)問題

對于低溫甲醇洗中二氧化碳含量超標(biāo)的問題而言，筆者認(rèn)為造成這一問題的原因大都源自系統(tǒng)中換熱裝置運(yùn)行的不穩(wěn)定性，造成了甲醇溫度、純度的不良影響，降低了甲醇的吸收能力，所以在后續(xù)的低溫甲醇洗工藝應(yīng)用環(huán)節(jié)，應(yīng)著眼于低溫甲醇洗系統(tǒng)中換熱裝置與制冷工藝之間的關(guān)系進(jìn)行優(yōu)化操作，積極穩(wěn)定工藝操作特別是吸收甲醇的溫度，并確保甲醇再生合格，創(chuàng)造一個(gè)安全平穩(wěn)甲醇吸收能力穩(wěn)定的工藝環(huán)境，以實(shí)現(xiàn)優(yōu)化低溫甲醇洗工藝的目標(biāo)。

2.3 低溫甲醇洗系統(tǒng)中甲醇消耗量過高的問題

一般情況下，造成這一問題的原因大都源自低溫甲醇洗系統(tǒng)中精餾區(qū)域塔底溫度控制較低的原因造成的，所以在未來的低溫甲醇洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，應(yīng)著眼于對精餾塔底區(qū)域的冷卻換熱裝置進(jìn)行改良，確保精餾塔底部溫度平穩(wěn)可控，調(diào)節(jié)反饋及時(shí)有效，保障甲醇溶液的輕重組分有效分離，提高甲醇回收率，以優(yōu)化低溫甲醇洗工藝的運(yùn)行狀態(tài)，避免甲醇耗用量過大，既造成較大經(jīng)濟(jì)損失又影響了低溫甲醇洗系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

3 結(jié)語

綜上所述，著眼于目前比較常見的幾種低溫甲醇洗工藝進(jìn)行闡述，從中發(fā)掘這些低溫甲醇洗工藝中常見的問題，并提出相應(yīng)的解決、優(yōu)化對策，同時(shí)推動(dòng)我國低溫甲醇洗領(lǐng)域的革新。