【摘要】：虽然低温甲醇洗技术工艺在国内发展较为成熟，且具有自主研发的工艺系统，但是低温甲醇洗技术在应用上还是具有一定的缺陷。比如生产过程中甲醇消耗较高，二氧化碳解吸不充分、富甲醇再生过程中能耗损失较大等问题。本文结合实际生产情况，对低温甲醇洗工艺系统提出如下几方面的改进措施。
【关键词】：低温甲醇洗；工艺技术；改进措施
引言
低温甲醇洗工艺技术是煤化工生产中应用最为广泛的技 术类型，该技术类型进行煤气化生产不但可以有效提升气体 的净化度，同时具有选择性好、脱硫脱碳成果突出等优势。
1、低温甲醇洗系统的物系特点
低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程，即利用低温下（-20℃~70℃）甲醇的优良特性脱除原料气中的轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫的有机化合物和氰化物等的物理吸收法。低温甲醇的吸收能力大，气体净化度高，净化后原料气中二氧化碳可脱除至0~20PPM，能将无机硫和有机硫脱除干净（总硫小于1PPM），作为吸收剂的甲醇易得，价格低廉，不仅可以脱除H2S，同时脱除COS。
低温甲醇洗中，H2S，COS和CO2等酸性气体被甲醇溶剂吸收的同时一，少量H2，CO难溶气体也被吸收，溶剂再生过程中，根据各组分在不同温度下溶解度差异，通过压力和温度控制实现被吸收气体的分离，能够有效回收H2，CO，获得高纯度的CO2。
低温下，甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从-20℃降到-60℃时，CO2的溶解度约增加10倍，吸收剂的用量也大约可减少10倍。低温下，例如-40℃~-50℃时，H2S的溶解度又差不多比CO2大6倍，这样就有可能选择性地从原料气中脱除H2S，而在溶液再生时先解吸回收CO2。H2S，COS和CO2在甲醇中的溶解度与H2，CO相比，至少要大100倍，与CH4相比，约大50倍。因此，可以通过低温甲醇洗装置从工艺气中有效地脱除H2S，CO2，COS，同时通过分段解吸减少H2，CO，CH4的损失和获得高纯度的CO2。
工艺气中的关键组分是H2，CO，CO2，H2S，在吸收过程中，由于各组分在液相中的相互作用，必然使各组分的溶解度发生变化。由于甲醇溶液中有CO2存在，H2S在甲醇中的溶解度会降低10%~15%溶液中CO2含量越高，H2S在甲醇中溶解度的减少也越显著。当气体中有H2存在时，CO2在甲醇中的溶解度就会降低。当甲醇含有水分时，CO2的溶解度也会降低，当甲醇中的水分含量为5%时，CO2在甲醇中的溶解度与无水甲醇相比约降低12%。
综上所述，以甲醇为吸收剂的甲醇洗系统具有以下特点:
（1）温度范围宽。甲醇/水精馏塔中塔釜的操作温度在120~132℃之间，CO2再生塔的从第1级到第5级闪蒸温度由-20.3℃降至-70℃左右，温度变化范围大为模拟带来了一定的难度。
（2）压力变化范围大。物理吸收中，气液平衡关系开始时符合亨利定律，溶液中，被吸收组分的含量基本上与其在气相中的平衡分压成正比，因此高压对吸收有利；在解吸过程中，当溶液中溶质含量较低时，溶质的含量基本上与其在气相中的平衡分压成正比，因此低压操作对解吸是有利的。
（3）浓度变化大，吸收纯度要求高。在合成氨装置中，对甲醇洗工段的分离要求较高，要求洗涤后的净化气中CO2浓度小于10PPM，精制CO2中H2S的浓度小于3PPM，H2浓度小于0.5%。浓度变化大，吸收纯度要求高，也同样为系统的模拟增加了难度。
2低温甲醇洗工艺系统优化改进措施
2.1低温甲醇洗工艺系统节能改进措施
低温甲醇洗工艺系统主要包括H2S和CO2吸收塔、中低压闪蒸塔、CO2和H2S再生塔、甲醇精馏塔和尾气吸收塔等工序。甲醇在低温高压条件下吸收CO2和H2S等气体后需减压闪蒸再进再生系统。高压气体是通过减压阀来降低压力后进入再生系统，这一过程中由于能量不能回收，会造成压力能损失。因此在工业中常采用液力透平泵一体化设备来回收压降损失能，实现能量回收利用。液力透平能将余压、废热、废气转换为生产所需的机械嫩，是一种比较高效的能量回收设备。在低温甲醇洗工艺中引入液力透平泵设备能将CO2和H2S吸收塔中的高压转换为为机械能，机械能再转化为电能，带动甲醇循环泵工作。此工艺系统优化改进措施不仅可以减少电能的消耗，还能回收系统中多余的压降能。据相关报道，低温甲醇洗工艺系统中采用液力透平泵一体化设备每年能为工厂节约百万元的电费，经济效益非常好，在煤化工中应用前景广阔。
2.2优化低温甲醇洗工艺系统中甲醇消耗高的措施
（1）CO2吸收塔塔顶出口气体带走甲醇，针对此情况需在塔顶取样分析气体中甲醇含量，将检测值与工艺包出塔顶甲醇含量数据相比，如果大于工艺包数据，则需降低塔压差，提高吸收塔塔顶压力，降低近吸收塔塔顶贫甲醇温度，此措施可以优化甲醇的吸收能力，降低塔顶气体带出甲醇量。经改进后如还不能降低塔顶甲醇含量，则需进一步检测吸收塔设备是否气体跑漏现象，检查冷却器是否能正常运行。（2）出H2S浓缩塔的CO2尾气带走甲醇，检测尾气甲醇含量，如高于工艺包参数，可采用增加硫化氢浓缩塔压力的工艺措施来降低甲醇蒸发损失量。若此举不能降低甲醇消耗量，则可进行技术改造，尾气管线端加装旋风尾气分离器来分离夹带甲醇，使甲醇循环使用。（3）甲醇被出热再生塔的酸性气夹带到硫回收单元，针对此情况进行工艺优化，需提高热再生塔压力以此来降低甲醇蒸发；或者降低温度等措施使甲醇分离在H2S分离罐中，避免带入硫回收工序。（4）水分离塔塔底出口废水带走甲醇，检测废水中甲醇含量，若大于0.0001则需进行工艺优化减少废水带出甲醇量，可通过提高分离塔塔板温度，增加蒸汽量，检查塔板是否堵塞、塔板有无脱落现象、设备是否存在泄漏等方面进行具体改进。（5）CO2吸收塔进料贫甲醇泵出口水冷器泄漏，检测循环水中中甲醇含量，如超过0.0001，则认为存在泄漏现象，可采用多次停车来增压焊接防漏，也可以通过技术改造，将水冷器贫甲醇出口改为进口，避免压差过大而泄露甲醇。（6）生产设备跑冒滴漏，对于此情况，生产人员需要加强工作责任心，认真检查工艺设备阀门，保证安全生产。以上基本概况了低温甲醇洗工艺系统甲醇跑漏消耗过大的原因，当然具体的工艺优化措施还需依据具体情况具体分析，通过不断的工艺优化措施来降低甲醇消耗量，节约成本和改善环境。
2.3提高低温甲醇洗工艺系统中CO2回收量的改进措施
在低温甲醇洗工艺中吸收的二氧化碳需在二氧化塔解析塔中进行再生，如果在此工序气提不充分，会使富甲醇溶液中继续残留大量的二氧化碳气体，引起再生塔负荷过大，回收甲醇质量欠佳。针对此情况，可对工艺系统进行优化以提高二氧化碳回收量。可改造常温气提塔增加二氧化碳回收量，利用贫富甲醇换热器使出塔的富甲醇冷却到常温后再二次进入解析塔，进行氮气气体，控制适当的压力，可减少出塔富甲醇中二氧化碳的含量。还可以在此工序引入膜分离技术更好吸收二氧化碳，使其再解析塔中与其他气体分离，增加回收量，提高甲醇的纯度。通过改造后，能降低二氧化碳再生塔的能耗，还能增加二氧化碳的回收量，提高甲醇的品质。
结语
低温甲醇洗技术是化工生产中的一项重要的工艺技术，在煤化工生产的很多环节中必不可少。目前，低温甲醇洗技术在煤制甲醇、煤制合成氨、煤制天然气等方面都有广泛应用。随着技术水平的不断进步，在其他方面也必将取得更高的应用价值。
参考文献
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