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低温甲醇洗工艺及常见问题分析

发表时间：2020/9/28 来源：《基层建设》2020年第17期作者：郭永乐吴克荣

[导读] 摘要：在进行脱硫和脱碳时比较常见的方法就是低温甲醇洗工艺技术，此技术在应用中所采用的有机溶剂为甲醇，主要用来对酸性气体进行吸收，而且此技术的应用环境主要为低温环境，最大的优点就是可以对CO2、H2S以及COS等酸性气体进行溶解和吸收，实现对原料气中上述酸性气体以及其各种有机硫杂质的选择性吸收。

        南京诚志清洁能源有限公司江苏南京 210047
        摘要：在进行脱硫和脱碳时比较常见的方法就是低温甲醇洗工艺技术，此技术在应用中所采用的有机溶剂为甲醇，主要用来对酸性气体进行吸收，而且此技术的应用环境主要为低温环境，最大的优点就是可以对CO2、H2S以及COS等酸性气体进行溶解和吸收，实现对原料气中上述酸性气体以及其各种有机硫杂质的选择性吸收。正是由于此工艺技术有着上述优点，因此在工业生产中的合成氮以及甲醇、煤制甲醇、煤制合成氨、工业制氮以及城市煤气和天然气脱硫等工艺生产中比较常用，属于工业生产中针对酸性气体比较常用的净化工艺。
        关键词：低温甲醇洗工艺；问题；措施；分析
        1低温甲醇洗工艺技术概述
        低温甲醇洗工艺技术是现阶段煤化工生产中普遍的应用技术，根据工艺设备设置的特征进行分类，可以划分为鲁奇工艺、林德工艺两种类型。在生产过程中，无论是林德工艺还是鲁奇工艺，基本都包括了硫化氢浓缩、甲醇水分离、富甲醇闪蒸等基本环节，两者在原料气的洗涤与再生循环方面早期存在一定的差别。鲁奇工艺多采用中压洗涤模式，而林德工艺则采取传统洗涤模式。林德工艺中利用富硫化氢甲醇过滤设备进行过滤，同时添加原料气水分离器进行原料气的过滤，相比于鲁奇生产工艺具有一些特征。另外，鲁奇工艺
        主洗塔应用预洗甲醇的处理模式，林德则是采取贫甲醇由上到下进行原料气洗涤的工艺。林德工艺当中再生精甲醇会作为循环用料进行换热处理，鲁奇工艺则采取90℃精甲醇循环给料的模式，不需要进行循环水换热器的专门设置。在实际应用过程中，两种低温甲醇洗工艺技术在实际生产工艺条件差别不大，但是在冷量供应、工艺冷损以及含水率等方面还是存在不小的差异。在具体应用过程中，具有投资成本低、应用难度小等优势，借助于该优势进行技术升级能够满足低温甲醇洗工艺技术基本需求，同时获得显著的经济效益。得益于近几年煤化工产业的高速发展，低温甲醇洗工艺技术不断完善，鲁奇和林德的工艺发展至今已经大同小异。
        2低温甲醇洗中常见的问题
        2.1被净化气体中残存的硫含量超标问题
        研究以往的低温甲醇洗工艺环节，可以发现硫含量超标问题是低温甲醇洗生产工艺过程中极为常见的问题之一，造成这一问题的因素大都源于吸收洗涤酸性物质环节，甲醇温度较高、甲醇纯度差、系统中出现返硫等情况都会在一定程度上引发这一问题。所以，在未来低温甲醇洗工艺应用环节，应着眼于上述这几方面造成低温甲醇洗问题的因素进行逐步的解决、优化，此确保后续低温甲醇洗应用的效果。
        2.2净化气中的CO2含量超标的问题
        净化气中CO2含量的要求是根据工艺实际应用的需要而设定的，在合成氨工艺中，净化气中CO2含量需小于20ppm，而在合成甲醇工艺中，需要少量CO2参与甲醇合成反应，调整合成催化剂床层温度，一定程度上抑制二甲醚的生成，防止催化剂结炭，所以CO2含量比合成氨工艺中高，一般为1.98%。过高的CO2会增大甲醇洗涤溶剂的循环量，造成系统冷量损失；会造成下游甲醇合成装置耗氢量增加，生成过多的水，影响合成甲醇的纯度，氢消耗增加会使系统压力下降不利于上游酸性气吸收及水煤浆气化。在吸收塔中的脱碳段进行甲醇吸收时具有较高的温度，并且对原料气中CO2的吸收起到决定作用，因此净化气中CO2含量和甲醇换热器的换热效果、解吸塔的解吸效果、氨冷器的制冷效果、系统的冷损、入吸收塔的贫甲醇流量等有着较大的关系。而在实际应用中通常采用比较大的流量可以吸收更多的CO2，但是也同时会造成较大的冷损，因此需要对上述二者进行综合分析来确保对系统进行最大化的优化。
        2.3低温甲醇洗系统中甲醇消耗量过高的问题
        一般情况下，造成这一问题的原因大都源自低温甲醇洗系统中精馏区域塔底温度控制较低的原因造成的，所以在未来的低温甲醇洗系统设计环节，应着眼于对精馏塔底区域的冷却换热装置进行改良，确保精馏塔底部温度平稳可控，调节反馈及时有效，保障甲醇溶液的轻重组分有效分离，提高甲醇回收率，以优化低温甲醇洗工艺的运行状态，避免甲醇耗用量过大，既造成较大经济损失又影响了低温甲醇洗系统的运行效率。

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        3低温甲醇洗工艺系统优化改进措施
        3.1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。
        3.2优化低温甲醇洗工艺系统中甲醇消耗高的措施
        低温甲醇洗工艺生产过程中会由于气体夹带甲醇或者装置跑漏导致甲醇消耗过大，进而引发环境污染，车间气味较大，原材料消耗过高等情况。针对不同情况下甲醇的消耗需进行相对应的工艺优化。（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。（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。
        3.3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。
        4结语
        综上所述，低温甲醇洗工艺的实际应用中，具有吸收性高、选择性强、净化度高、操作费低等技术优势。相比于传统净化工艺而言，不仅可以保证净化效率，降低环境污染程度，还具有低成本、低消耗的特征，广泛应用在各个生产制造领域中，获得较为显著的成效。
        参考文献
        [1]李恩平.论述低温甲醇洗工艺甲醇消耗高的问题[J].化工设计通讯,2017,43(02):7.
        [2]宁德才.试论低温甲醇洗工艺的技术优势及应用进展[J].化工设计通讯,2017,43(03):7.
        [3]蒋晓伟,汪旭,刘莎,潘海敏,付强,孙恺.低温甲醇洗工艺流程优化[J].化工设计,2017,27(03):3-6+1.
        [4]曹晋斌.低温甲醇洗工艺节能优化的相关探讨[J].化工设计通讯,2017,43(10):9+184.