“低温甲醇洗工艺全解析

“低温甲醇洗工艺” 几家专利商技术特点目前，低温甲醇洗工艺国外有林德工艺和鲁奇工艺二种流程，二者在基本原理上没有根本区别，而且技术都很成熟。

两家专利在工艺流程设计、设备设计和工程实施上各有特点；国内大连理工大学经过近20年的研究，也开发成功了低温甲醇洗工艺软件包，并获得了国内两项专利。

1. 林德低温甲醇洗工艺采用林德的专利设备―高效绕管式换热器，换热效率高，特别是多股物流的组合换热，节省占地、布置紧凑，能耗低；高效绕管式换热器需要国外设计，可国内制造。

在甲醇溶剂循环回路中需设置甲醇过滤器除去FeS、NiS等固体杂质，防止其在系统中积累而堵塞设备和管道。

一般采用氮气气提浓缩硫化氢。

此外，针对生产中出现的问题，也采取了一些相应的改进措施，主要有以下几个：①设置系统预洗段以除去原料气中的NH3、HCN等杂质；②增大原料气分离器的容积来降低其进入系统的温度；③在甲醇再生塔中增设水提浓段，以增强系统除水能力；④在半贫液中注入原料气以抑制FeS和NiS的生成，通过提压的措施使其在特定部位生成并及时除去。

● 该工艺具有易于操作，生产运行稳定、可靠。

● 该工艺为一步法低温甲醇洗工艺脱硫脱碳，其典型工艺是采用5塔流程，脱碳、脱硫分上下塔脱除，在一个塔内完成。

● 采用专有的高效绕管式换热器，减少阻力，提高换热效率，特别是多股物流的换热，使工艺流程更为简捷，节省占地便于集中布置，但绕管式换热器需由专利商在国内合资厂提供，且价钱昂贵。

● 采用锅炉给水洗涤变换气中的NH3、HCN等，避免其进入系统造成堵塞。

● 在甲醇循环回路中设置甲醇过滤器，除去FeS、NiS等固体杂质，防止其在系统中积累而堵塞设备和管道。

2. 鲁奇低温甲醇洗工艺鲁奇低温甲醇洗工艺由于没有中间循环甲醇提供系统所需冷量，而全部需要外部提供。

甲醇溶液由于吸收温度低，其循环量相对较大，与林德工艺相比，能耗稍高，吸收塔的体积也较大。

但系统冷量由外部供给，也使操作调节相对灵活，并通过新型塔板的设计，提高了塔的操作弹性。

近期鲁奇公司新设计的低温甲醇洗装置将相关设备组合为一体，依靠液位和重力输送液体，减少了机泵和管道的数量和装置投资费用。

未采用绕管式换热器，换热器均为管壳式，所有设备可在国内设计和制造，投资可节省。

早期鲁奇工艺是采用两步法低温甲醇洗脱硫脱碳，将变换前气体进行脱硫，然后再将变换气进行脱碳，此设计的优点在于与变换气脱硫的装置相比，气量可少40％～60％，送硫回收装置酸气中的H2S浓度高，有利于克劳斯硫回收，同时CO变换系统腐蚀小、变换可采用廉价的铁－铬系催化剂，脱碳时CO2回收率高。

但是“冷热病”严重，能耗较高。

以后鲁奇公司在流程设置及设备上进行了改进，其改进后的工艺特点如下：● 一步法低温甲醇洗脱硫脱碳，采用典型6塔流程，脱硫脱碳分别在两个吸收塔内进行。

● 流程中除原料气冷却器外，其余换热器采用列管式，在国内均可制造。

● 采用专有的高效塔盘，提高装置的操作弹性。

3. 大连理工大学低温甲醇洗工艺大连理工大学从1983年开始进行低温甲醇洗工艺过程的研究，在国内申请有两项专利技术。

经改进后该技术采用六塔流程，与林德工艺相似，但冷量需求比林德工艺高。

德州化肥厂国产化大氮肥、渭河化肥厂20万吨甲醇等项目采用了该技术。

神木40万吨甲醇项目也采用了此技术，这是大连理工大学低温甲醇洗工艺第一次工业放大到这个规模的装置，无工业运行业绩。

● 大连理工流程采用六塔流程，比林德流程多一个小塔（C2），为回收氢气塔，此塔分上下两个闪蒸段，没有塔板；而林德为五塔流程；● 大连理工流程吸收塔C1分五段，在吸收塔底部比林德流程多一个闪蒸段，不设塔板；而林德流程吸收塔分四段；● 大连理工流程吸收塔上面三段分别设有中间冷却器；而林德只有上面两段设有中间冷却器；● 大连理工流程CO2再生塔分四段，最上面为一闪蒸段，不设塔板，第二段为CO2气中H2S洗涤段，设有较多塔板，第三和四段为两个闪蒸段，不设塔板；而林德流程CO2再生塔分三段，前三段大工流程相同，没有第四段；● 大工流程中冷区换热网络有所改善，少一个CO2气与含硫富甲醇换热的换热器，但多一个深冷器；● 大连理工流程甲醇补充位置在甲醇水分离塔顶，而林德流程在贫甲醇贮罐V4；● 大连理工流程比林德流程减少了四个中间贮罐，设备总台数少，占地面积略少，设备投资略省。

● 大连理工流程甲醇循环量比林德流程少约10%；深冷负荷比林德流程减少约10%；热再生负荷减少约10%；电耗减少约10%。

1 低温甲醇洗工艺简1 低温甲醇洗工艺简介1.1工艺原理简介净化装置的目的是去除变换气中的酸性气体成分。

该过程是一种物理过程，用低温甲醇作为洗液（吸收剂）。

在设计温度（-50℃）时，甲醇对于CO2，H2S和COS具有较高的可溶性。

在物理吸收过程中，含有任何成分的液体负载均与成分的分压成比例。

吸收中的控制因素是温度、压力和浓度。

富甲醇通过用再沸器中产生的蒸气进行闪蒸和汽提再生。

富甲醇的闪蒸为该过程提供额外的冷却。

闪蒸气通过循环压缩，然后再循环到吸收塔，其损耗量最低。

甲醇水分离塔保持甲醇循环中的水平衡。

尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到最大限度。

变换气冷却段的氨洗涤塔使变换气中的氨液位保持在甲醇放气量最小的液位。

酸性气体通到克劳斯气体装置进行进一步净化。

1.2工艺的优点（1）对酸性气体吸收能力强，尤其是在高压、低温下对高浓度酸性气体吸收能力特别强。

经过一次净化就能将粗煤气中高浓度的酸性气体吸收干净。

该工艺还可脱除粗煤气中的COS HCN、H2O、石脑油等杂质。

因此，可将CO变换放在低温甲醇洗之前，这样就缩短了气体净化流程。

（2）甲醇采用减压闪蒸、加热再生，方法简单。

富液在减压再生过程中，由于压力的骤然降低产生节流效应．使溶液温度降低，再将冷量传给再生好的溶液。

而人工号的粗煤气又借与净煤气再生时的低温释放气进行高效换冷，整个装置冷量损失小。

由于H2、CO CH4在甲醇中的溶解度都很低，因此，再生过程中有效气体的损失很小。

（3）有利于H2S的回收利用，减少环境污染。

甲醇反复减压再生过程中含H2S的闲蒸气用甲醇反复再吸收，可使H2S气体富集，H2S浓度提高后，再将富含H2S的甲酵加再生，获得浓度为30%~35%的H2S气体，送克劳斯装置回收硫，消除了含硫废气对环境的污染。

目前我厂克劳斯装置正处于试车调试阶段。

该装置未开车时，将克劳斯气体送本厂自备电站焚烧。

（4）由于甲醇沸点较低（64.7℃），可利用甲醇热再生时的低位热源——低压蒸汽，有利于节能降耗。

（5）低温下，该工艺对粗煤气中石脑油、芳香烃类物质的吸收比较彻底。

在预洗再生过程中，利用甲醇溶于水不溶于油的原理对含油的甲醇水进行萃取，可获得石脑油产品，再对甲醇水进行加热精馏，回收甲醇，减少甲醇的损失。

（6）甲醇牯度小，稳定性好，不起泡，无腐蚀性。

（7）甲醇原料来源充足，价格较低，有利于降低成本。

（8）低温甲醇洗与液氮洗联合使用，其工艺流程更为经济合理。

1.3工艺流程简介装置中低温甲醇在主洗塔中（5.4MPa）脱硫脱碳，之后富液进入中压闪蒸塔（1.6MPa）闪蒸，闪蒸气通过压缩，然后再循环到主洗塔。

闪蒸后的富液进入再吸收塔，在常压下闪蒸、气提，实现部分再生。

然后甲醇富液进入热再生塔，利用再沸器中产生的蒸汽进行热再生，完全再生后的贫甲醇经主循环流量泵加压后进入主洗塔。

2 操作要点2.1循环甲醇温度温度越低，溶解度越大，所以较低的贫甲醇温度是操作的目标（贫甲醇温度为-50℃）。

系统配有一套丙烯制冷系统提供冷量补充，用尾气的闪蒸（气提）带来的冷量达到所需要的操作温度。

影响循环甲醇温度的主要因素有:a.丙烯冷冻系统冷量补充；b.气提氮气流量；c.循环甲醇的流量与变换气流量比例。

2.2甲醇循环量控制出工段的气体成分指标（ΣS≤0.1ppm），甲醇循环量是最主要的调节手段。

系统配有比例调节系统，使循环量与气量成比例，得到合格的精制气。

2.3压力（主洗塔的操作压力）由亨利定律知压力越高，吸收效果愈好。

净化主洗塔的压力取决于气化来的变换气压力，系统气化采用德士古气化炉造气，进系统的变换气压力为5.4MPa，由于压力较高，吸收效果有很大提高。

2.4浓度（水含量、甲醇的再生度）贫甲醇中的水含量是正常生产中的重要控制指标，系统控制水含量≤1%，较高的水含量不但会影响甲醇的吸收效果，还会增大对设备的腐蚀。

为了实现甲醇的循环利用，达到良好的吸收效果，必须很好的实现甲醇的再生，系统利用甲醇再生的方法有闪蒸、气提、热再生。

利用甲醇水分离塔控制溶液系统中的水平衡。

2.5变换气的指标（温度及气体成分）变换气的指标直接影响着净化循环量的操作，系统由气化工段控制变换气的成分，通过控制炭洗塔的温度来调节HPC 比。

系统进工段的变换气成分为H244%、CO19%、CO234%、H2S1.3%。

3 主要控制指标贫甲醇的温度:控制入主洗塔的贫甲醇温度-50℃，控制出主洗塔的净化气中COS+H2S≤0.1ppm，CO2≤3%，贫甲醇中的水含量:<1%贫甲醇中的总硫含量：<100ppm，热再生塔回流槽中：NH3<5gPl，出工段的克劳斯气体H2S浓度≥25%4 主要保护装置（联锁）装置还有下列紧急跳闸。

（1）每台泵将在入口罐低液位时停机。

将高压段连接到低压段的液位控制器装有低液位跳闸，以防止气体穿透到低压侧。

（2）热再生甲醇从低压侧进到高压侧。

当泵故障时，变换气可能返回到热再生塔。

因此，流量控制阀装有在低流量时关闭阀门的跳闸机构。

（3）在循环气压缩机进气分离器中装有高液位开关，以防止液体流到循环气压缩机。

5 低温甲醇洗工艺存在的主要问题工艺操作较稳定，煤制氨系统产量比改造前明显增加。

但是该装置目前还没有达到设计能力，最大负荷为90%。

主要原因是氨吸收制冷贫富液换热器换热效果差，使贫液温度过高，影响氨吸收效果，制约了甲醇洗生产能力的发挥。

近年来，在对该系统实施总体技术改造中，引进了低温甲醇洗工艺脱踪粗煤气中的酸性气，关键设备进口，主体设备进口材料，国内制作，部分设备国内配套，减少了投资。

在该工艺操作上也积累了一些经验。

笔者认为，以煤为原料制取合成氨工艺，由于煤的成分较复杂，粗煤气的净化有一定难度。

低温甲醇洗净化工艺不但能有效地清除粗煤气中的酸性气，而且在脱除油和其它杂质方面也具有一定的优势，值得推广应用。

1低温甲醇洗工艺简介1. 1工艺原理简介净化装置的目的是去除变换气中的酸性气体成分。

该过程是一种物理过程,用低温甲醇作为洗液(吸收剂)。

在设计温度( - 50℃)时,甲醇对于CO2 ,H2 S和COS具有较高的可溶性。

在物理吸收过程中,含有任何成分的液体负载均与成分的分压成比例。

吸收中的控制因素是温度、压力和浓度。