低溫甲醇洗工藝節能改進探討

陳燕忠

摘 要：低溫甲醇洗工藝是在20世紀50年代出現的，對于高濃度酸性氣體的處理來說比較合適，特別是在凈化含硫水煤氣方面。這個技術以其獨有的凈化效果好、應用靈活性強等特點而受到現代煤氣化工行業的廣泛歡迎，它不但在去除硫化氫與二氧化碳方面能得到較好的效果，同時也能確保后期的加工工序不會受到硫化物等有害物質的影響。但這并不代表該技術就不存在缺陷，在工藝節能方面還需進一步改進。

關鍵詞：低溫甲醇洗;節能優化;分析

0 引言

低溫甲醇洗工藝是一種比較先進的脫硫、脫碳的化工工藝，它的主要原理就是低溫甲醇對于酸性有著很強的溶解性，以此特征來進行選擇和凈化。這種工藝從20世紀50年代就已經出現，經過了多年的發展也有了很大的進步，不過，在節能方面的改進空間還是很大的。

1 低溫甲醇洗工藝節能改進技術背景

1.1 節能改進技術的必要性

改革開放以后我國的社會經濟出現了大幅度的增長，一直處于穩定而快速的增長之中，工業水平不斷提升，工業化的程度越來越高。不過，經濟的發展，還有工業的進步都會增加對于能源的消耗，對于能源的需求也變得更加的多樣化，如果不能滿足這方面的需求就會對經濟的發展造成阻礙。所謂的多樣性，也就是如今人們對于各類能源的應用需求都在增長，可是我國的能源形勢卻并不好，雖然煤炭資源比較豐富，可是石油以及天然氣等則比較匱乏。在這樣的形勢下就需要加強煤化工業的發展。因為我國煤炭的儲量很大，成本也低，所以應該追求利用煤炭來代替天然氣和石油等，隨著煤制氣以及煤制油的成本的下降，煤化工產品也會更多。不過，煤化工生產的氣體或者液體通常都會含有很多二氧化碳以及硫化物之類的雜質，這樣就會降低產品的品質，還容易污染環境，所以要采取措施凈化這些產品。低溫甲醇洗工藝就是一種比較常用的凈化方式，人們也經常會思考它的優勢以及劣勢，比如說，它的劣勢是需要很多的資金進行一次性的投資，優勢則在于它是比較安全和穩定的。這一技術一直都在進行著改進和完善，如今，節能技術的快速發展又為其成本的降低提供了一個新的方向，這也是適應社會發展需求，對于緩解國家的能源壓力有著積極的作用 。

1.2 節能改進技術的思路

這一工藝使用的主要材料就是甲醇溶劑，在進行凈化的時候，甲醇在處于低溫時對酸性氣吸收能力強，這是一個物理過程，在這一過程中甲醇并不會被消耗，不過對于甲醇的循環卻需要消耗很多的冷量，能夠占到整個工藝的一半還多。這一工藝通常是用來篩除碳以及硫這兩種化合物，最多的就是二氧化碳，其次是硫化氫，要知道二氧化碳的含量通常會超過70%，所以，對于二氧化碳的處理消耗的冷量占了絕大部分。相關研究顯示，脫碳作業的能耗要比脫硫作業高很多，因此，可以通過降低工藝氣中二氧化碳含量的方式來實現節能的目的，并且也能夠減少對于甲醇的使用。

2 低溫甲醇洗工藝流程簡介

這種工藝是一種多塔流程工藝，需要經過吸收塔、中壓閃蒸塔、CO2解析塔、H2S濃縮塔、N2氣提塔、熱再生塔、甲醇水分離塔和尾氣洗滌塔等。就比如說合成氨裝置，在原料氣經過冷卻并將水分離出去以后就會進入吸收塔，進行脫H2S和CO2處理，之后就會進入液氮洗工段，而吸收了H2S和CO2的甲醇溶液則會進入中壓閃蒸塔，然后閃蒸出來的閃蒸氣（有效氣：CO和H2）以及液氮洗工段的H2就會進入循環氣壓縮機，進行壓縮和冷卻，然后送入原料氣冷卻器進行回收。而在中壓閃蒸塔的上段會排出含有大量含硫甲醇溶液，這些溶液會被送到CO2解析塔中下段，而無硫甲醇溶液則有兩個去向，分別是CO2產品塔以及H2S濃縮塔;不含硫CO2會從CO2解析塔頂部出來，這也就是CO2產品氣，而這里的塔液則會傳入H2S濃縮塔里面閃蒸，它頂部的尾氣在經過復熱后就會輸入到尾氣洗滌塔，液相則進入N2氣提塔，通過氮氣氣提提高H2S的濃度;含有大量CO2以及H2S的甲醇溶液會送入熱再生塔進行閃蒸和熱氣提，使甲醇再生，甲醇蒸氣以及酸性氣混合物經過冷卻和分離，其中的冷凝液就會進行回流，而酸性氣需要進行復熱之后就會送出界區。

3 低溫甲醇洗工藝節能優化的關鍵技術

3.1 對CO2進行液化分離

在實施這一工藝的期間，有可能會形成含有少量硫化物的有害氣體，還有含有大量二氧化碳的氣體，甲醇在這一過程中需要脫除硫化物以及二氧化碳，如果可以實現脫除一些二氧化塔的話，那么工藝系統中的甲醇循環量就會減少，其節能效果就會有顯著的提升。寧夏石化公司就將低溫甲醇洗和二氧化碳液化分離技術進行了結合應用對工藝氣進行處理，依靠低溫來對二氧化碳進行液化分離，而在溫度比較低時，甲醇蒸汽的飽和蒸汽壓相應也會比較低，因此其帶走的甲醇量也會比較少，可以降低甲醇損耗。顯然，該工藝技術的改進主要是通過采用液化分離的方式將部分二氧化碳分離出來而實現的，這樣一來，用于吸收二氧化碳的甲醇總量就會顯著降低。

3.2 高壓閃蒸系統能量回收

液化分離的二氧化碳在經過閃蒸換熱器閃蒸后可為工業氣中二氧化碳的液化冷卻提供所需的冷量，其冷量的再利用減少了低溫甲醇洗過程中的冷量補充，減少了能耗。閃蒸回收冷量時，為避免二氧化碳固化結冰對整個工藝過程產生影響，閃蒸后的氣體二氧化碳壓力應控制在二氧化碳三相點壓（517950Pa）以上，為進一步回收能量，可增設二氧化碳膨脹機，二氧化碳經過膨脹機絕熱做功膨脹，回收二氧化碳壓力勢能的同時，也能相應獲得二氧化碳在做功膨脹過程中產生的冷量，從而大大降低低溫甲醇洗過程中冷量的消耗[4]。

3.3 液體二氧化碳的充分利用

液化分離后的二氧化碳還可作為冷源使用，使脫碳塔底部出口富碳甲醇的溫度低于零下45℃，使二氧化碳充分溶解于甲醇中，從而減少整個工藝過程中貧甲醇的循環量[5]。

3.4 低溫甲醇洗工藝系統節能改進措施

這一工藝系統主要包含了二氧化碳和硫化氫的吸收塔、再生塔，中低壓閃蒸塔，尾氣吸收塔和甲醇精餾塔等工作流程。在高壓低溫的條件下甲醇吸收了硫化氫以及二氧化碳等氣體之后要經過減壓閃蒸再進入再生系統中。采用減壓閥來降低高壓氣體的壓力，然后進入再生系統中，由于不能夠回收能量，損失了壓力能。所以，經常看到工業中通過使用液力透平泵一體化設備將壓降損失能回收，將能量回收再利用。這一系統把廢熱、余壓和廢氣等能量轉變成生產中需要的機械能，屬于回收能量效果極高的設備。將這一設備引入到低溫甲醇洗工藝中可以把硫化氫以及二氧化碳吸收塔內的壓力時能轉變成機械能，將機械能再次轉化成電能，將甲醇循環泵帶動起來。這一工藝系統的改進和優化方案不僅可以減少電能的消耗，還能回收系統中多余的壓降能。據相關報道，低溫甲醇洗工藝系統中采用液力透平泵一體化設備每年能為工廠節約百萬元的電費，經濟效益非常好，在煤化工中應用前景廣闊。

4 結語

受到我國現代產業的不斷發展和對能源多樣性要求的影響下，今后的發展趨勢是對低溫甲醇工藝的改進，通過對這一工藝西戎的改進和優化，實現了成本和消耗能源的節約，降低了污染物質的排放量。在此，采用對CO2進行分離的形式來實現甲醇循環能耗的降低，而且在酸性氣體的凈化系統中的驗證效果非常好;在對低溫甲醇洗工藝線路的調整實現對設備技術的改造和優化，能量消耗得到了有效的降低，為其工藝的健全和發展奠定了堅固的基礎。

參考文獻：

[1]曹晉斌.低溫甲醇洗工藝節能優化的相關探討[J].化工設計通訊，2017，43（10）：9+184.

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[3]黃浩峰.低溫甲醇洗工藝節能優化研究[J].當代化工研究， 2016（05）：41-42.

[4]李石堯.低溫甲醇洗工藝節能改進探討[J].化工管理， 2015（27）：212.

[5]崔靜思.低溫甲醇洗工藝節能改進探討[J].神華科技， 2015，13（01）：93-96.