扭脖子有响声有无危害:浅析低温甲醇洗工艺

摘  要：重点介绍了低温甲醇的工艺原理与生产过程。
关键词：低温；甲醇；工艺流程；保护装置

前言
该项目以高硫煤为原料，经德士古气化制得原料气，经中温部分变换，低温甲醇洗工艺脱硫脱碳，控制出工段的总硫≤0.1ppm，CO2≤3%，净化气经联合压缩机加压至8.2MPa进入合成塔得到粗甲醇。气体净化的指标直接影响到甲醇的产量及合成触媒的使用寿命，因此做好气体净化十分重要。
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。
结束语
采用低温甲醇作为吸收剂具有净化气质量好，净化度高（H2S<0.1ppm），物料损耗少，易于吸收和再生等优点，特别适合于大型化工装置。