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低温甲醇洗,以冷甲醇为吸收溶剂,利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性,脱除原料气中的酸性气体。
流程一般包含一个吸收塔和多个解析塔,吸收塔吸收酸性气体,解析塔解析出酸性气体并将贫液甲醇返回吸收塔,达到循环利用甲醇。
以煤为原料的化工生产中,粗合成气中含有大量多余的CO2、少量的H2S、COS等酸性气体,这些酸性气体对生产是不利的,其中的硫化物会造成下游生产中的触媒中毒,必须将其脱除和回收。因此低温甲醇洗的技术核心就是酸性气脱除技术。
煤化工行业比较常用的酸性气脱除技术有物理吸收法、化学吸收法。其中物理吸收法更加经济、成熟,广泛地应用于工业生产,其代表有低温甲醇洗法(Rectisol)、聚乙二醇二甲醚法(NHD)。
在煤化工领域,低温甲醇洗工艺具有举足轻重的地位。无论是煤的直接液化、间接液化,还是煤气化制取化工产品的工艺装置中,大多要有气体净化工艺,而低温甲醇洗工艺无疑是目前最具竞争实力、成熟的气体净化技术,已被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。尤其是对煤(水煤浆)或渣(重)油为原料制取合成气的净化,采用此方法则效果更佳。在国内,以煤、渣油为原料建成的大型合成氨、合成甲醇装置中也大都采用这一技术。
低温甲醇洗工艺以冷甲醇为吸收溶剂,利用甲醇在低温下对酸性气体( CO2、H2S、COS等)溶解度极大的优良特性,脱除原料气中的酸性气体,是一种物理吸收法。低温甲醇洗工艺是目前国内外所公认的最为经济且净化度高的气体净化技术,具有其它脱硫、脱碳技术不能取代的特点,如:净化气质量好,净化度高,具有选择性吸收H2S、COS和CO2的特性,溶剂价廉易得,能耗低,运转费用低,生产运行稳定、可靠等。
在煤化工企业中,每家企业都要应对原料组成、产品方案及装置规模的不同,来匹配不同的低温甲醇洗工艺。在生产企业自身科研能力不足的前提下,还要通过各类研究院以及煤化工工程公司,来进行对应的设计和技术开发。这类研究院及工程公司往往通过对低温甲醇洗装置工程设计数据、基础数据的研究,数学模型的建立,生产操作等经验的积累和总结,建立一套完善的工艺物性。
国内现有的低温甲醇洗工艺研发模式,是以国内企业和相关院校之间合作研发为主。比如惠生工程就与众多院校合作研究测定了多组分混合气体在低温甲醇中的溶解度数据,同时开发成功了优良的低温甲醇洗改性溶剂;惠生工程在:"一种回收低温甲醇洗尾气中甲醇的工艺,、"一种低温甲醇洗喷淋甲醇的再生工艺"及"一种用于低温甲醇洗工艺酸性气体脱除的改性溶液。"等低温甲醇洗领域,已申请的相关专利技术。
该工艺气体净化度高,选择性好,气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行。低温甲醇洗工艺技术成熟,在工业上有着很好的应用业绩,被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇和其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。在国内以煤、渣油为原料建成的大型合成氨装置中也大都采用这一技术。低温甲醇洗脱硫、脱碳技术特点如下:
(a)溶剂在低温下对CO2、H2S、COS等酸性气体吸收能力极强,溶液循环量小,功耗少。
(b)溶剂不氧化、不降解,有很好的化学和热稳定性。
(c)净化气质量好,净化度高,CO2<10ppm,H2S<0.1ppm。
(d)溶剂不起泡。
(e)具有选择性吸收H2S、COS和CO2的特性,可分开脱除和再生。
(f)溶剂廉价易得,但甲醇有毒,对操作和维修要求严格。
(g)该工艺技术成熟,全世界约有87套大中型工业化装置。该工艺需从国外引进。由于操作温度低,设备、管道需低温材料,且有部分设备需国外引进,所以投资较高。
(h)低温甲醇洗溶剂在低温(-50℃)下吸收,含硫酸气采用热再生,回收CO2采用降压解吸,脱硫采用气提再生,热耗很低。
虽然低温甲醇洗工艺投资较高,但与其它脱硫、脱碳工艺相比具有电耗低、蒸汽消耗低,溶剂价格便宜,操作费用低等优点。特别是脱硫的净化度高,对甲醇生产十分有利。
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低温甲醇洗工艺原理
低温甲醇洗工艺原理 一、 岗位生产任务 从煤气化来的粗煤气经过变换后送低温甲醇洗装置净化,由 于变换气中含有大量的 CO2、H2S 和有机硫、 HCN、石脑油以及其它杂质,其中 H2S 和有机硫、 HCN、石脑油等杂质带入合成系统会导致合成催化剂活性降低或 永久失活,因此必须清除变换气中的这些有害气体杂质。 低温甲醇洗装置就是通 过甲醇洗涤脱除变换气中含有的大量 CO2 和 H2S、有机硫、 HCN、石脑油以及其 它杂质,使变换气得到净化, 满足合成气的净化度要求;被甲醇吸收的 H2S和有 机硫,在甲醇洗装置内富积浓缩后,送 WSA硫回收装置生产硫酸产品, 使排放尾 气中的硫化物含量达到环保要求。 二、 工艺原理 1. 甲醇吸收 CO2、H2S是物理吸收。即:利用甲醇溶液对 CO2、H2S能进行选择吸 收的特性来脱除粗煤气中的 CO2、H2S 用硬、软酸碱理论说明甲醇吸收 CO2、H2S的
在低温甲醇洗工艺中,温度是影响甲醇洗净化效果的最重要因素之一。低温甲醇洗的净化效果取决于酸性气在甲醇中的溶解度和达到气液平衡时酸性气在气相中的分压,而这两项因素都是温度的函数。气体在液体中的溶解度随温度的降低而增大,因此,采用较低的洗涤温度对气体的净化过程有利。另外,甲醇的蒸汽压也是温度的函数,温度升高,甲醇蒸汽压增大,甲醇的损失就增加。因此,保持低温下操作,不但能保证甲醇有较好的吸收效果,而且能减少净化气带走的甲醇,甲醇损失就小。在实际操作上可以通过以下手段来实现冷量的平衡:
(1)调整氨吸收制冷装置工艺,确保制冷剂的供给;
(2)尽量降低甲醇减压闪蒸后气体压力,提高节流闪蒸制冷效果,以增加系统冷量;
(3)在保证液氮洗装置工艺正常的情况下,应尽量维持液氮洗至甲醇洗的氮洗气在低温下,以增加系统冷量的供给;
(4)在保证工艺正常的情况下,尽量增加氨压缩机负荷,降低氨蒸发压力,以提高氨冷效果。
进入低温甲醇洗粗的煤气中CO含量过高,易造成CO分压高,吸收塔压差升高,影响甲醇对CO2的吸收效果;粗煤气中的NH3含量高,进入甲醇洗系统后,易造成煤气低温冷却器碳酸氢铵结晶堵塞,影响生产正常运行;粗煤气中煤粉等杂质进入甲醇洗系统,易造成固体物质在溶液换热器列管内聚集,影响换热器的换热效果或在吸收塔塔盘上聚集,使塔压差升高,影响吸收效果。
为保证吸收塔的正常运行,可采取以下防范措施,防止过多的杂质进入系统:
(1)变换系统尽量控制出口气体中CO含量在工艺指标范围内,一般情况下不宜采取提高CO含量来增加液氮洗冷量;
(2)变换系统严格控制好煤气洗涤效果,洗涤后的煤气温度不超过40℃ ,以防气体中的氨洗涤不干净,将氨带入甲醇洗系统;
(3)绝对禁止开变换炉副线来调整粗煤气中CO含量,特殊情况下要适当提高CO含量,也只能通过变换工段调整工艺来实现,以防将固体杂质带到甲醇洗系统。
(1)低温甲醇洗是目前国内外比较成熟的一项气体净化技术,具有吸收能力强、操作弹性大的优点。该工艺比较适宜褐煤制氨生产装置对酸性气体的净化。
(2)低温甲醇洗溶液循环量基本上与原料气中的酸性气组分无关,而与原料气量、煤气成分、操作压力、操作温度有密切的关系。实际生产过程中,保持原料气量稳定,提高操作压力,降低溶液温度及避免水、氨、煤粉等杂质进入系统,对于提高吸收效果,减少溶液循环量,降低消耗,保证装置长期稳定运行有利。
(3)实践证明,-40℃级工艺可以满足煤制氨系统低温甲醇洗装置高负荷稳定运行的要求。