摘要：煤经气化炉加压气化后得到的变换气中不仅含有氢气和一氧化碳,还含有一定量的二氧化碳、硫化氢和羰基硫等酸性气体,各种气体的含量主要是受气化的工艺条件和方法影响而产生的变化。如果不能很好的去除和降低这些酸性气体,则会导致下游工序触媒中毒,进而发生生产异常。低温甲醇洗技术其气体净化工艺较为高效、不但吸收能力大、而且选择性好的同时气体净化度程度也很高。低温状态下的甲醇在-30℃到-70℃的低温下,甲醇可以脱除气体中的H2S、COS、CS2、汽油、RSR、C4H4S、芳香烃、CO2、HCN、NH3等多种杂质,此外还可以脱除水进而起到干燥气体的作用。目前,该技术已经被广泛用于煤制甲醇、煤制烯烃等煤化工企业,并得到了较好的应用效果。
关键词：低温甲醇洗技术；煤化工；企业应用
低温甲醇洗技术最初是引进外国的技术,我国进行加工改进,成功地开发出其他的可能,比如说甲醇与天然气的合成等。近些年来,人们愈发意识到这项技术的好处,广泛地应用到工业建设之中。这项技术的广泛应用,表明了人们环保意识的不断地提高,在积极地相应国家可持续发展的号召。这项技术带给我们的好处多多,我们要积极地运用这项技术,为我国的可持续发展做出贡献。
1低温甲醇洗原理分析
低温甲醇洗技术从原理上进行分析其主要是利用不同气体的溶解度存在差异,并将低温甲醇当做一种吸收剂使用,而后通过一系列的操作实现了气体回收的一种方法。甲醇溶液在零下50℃的条件下,可以吸收大量的H2S、CO2和羰基硫等酸性气体。在低温甲醇溶液吸收酸性的这一过程中,可以充分利用改变甲醇的温度和压力,从而控制其对气体的吸收程度。结束吸收的过程后,可以利用闪蒸或氮气气提实现富甲醇的再生过程。通过闪蒸富甲醇,可以为反应的进行提供冷却的条件。循环压缩后,闪蒸气则进人到洗涤塔进行循环,可以最大程度的降低气体的损耗量。
2技术特点
低温甲醇洗技术具有如下主要特点:
2.1净化的程度较高
甲醇本身具有选择性吸收酸性气体能力,并能对这些酸性气体清洗效果好。如H2S、CO2、COS等酸性气体,尤其对于CO2和H2S吸收能力最佳。
2.2具有高效的循环使用性能
由于低温甲醇洗是一种比较典型的物理净化方法,它能在吸收的过程中可以尽可能的避免发生化学反应,能够做到过程中不起泡、不中毒、不溶剂掺杂混乱,能够很好的体现循环操作使用的稳定性能。
2.3具有较为低廉的操作成本
甲醇溶液化学稳定性和热稳定性较好,并且其黏度、腐蚀性均较小,无需加入消泡剂。采用低温甲醇洗工艺技术,即使购置装置的一次性投入相比其他工艺技术略高,但是其在后续工艺运行中能耗低并且净化度高。综合考虑,其技术经济性优于NHD工艺,因此目前国内煤化工企业大多数采用低温甲醇洗净化工艺技术。
2.4低温甲醇洗技术吸收能力强
研究表明,即使是在同一压力下,同等甲醇溶液比同等其他溶液吸收酸性气体的能力更强。也就是说,吸收等量酸性气体时低温甲醇溶液装置总耗能及循环量都比其他溶液总耗能及循环量小的多,如聚乙二醇二甲醚液等。
2.5高选择性
低温甲醇洗技术的高选择性主要体现在其对酸性气体的脱硫和脱碳可在2个吸收塔或同一个塔内分段选择性的进行,回收到的CO2纯度能够用于尿素生产,而且还可以直接从富含H2S的尾气中回收单质硫磺作为副产品,从未提高经济效益。
3应用中存在的主要问题
低温甲醇洗技术也存在一定的制约和不足,给操作和维修加大了一定的困难。其在应用过程中主要存在如下问题:(1)原料气中硫含量超标,易造成催化剂中毒及设备腐蚀。(2)合成氨过程中低温甲醇洗净化装置的冷量影响净化效果。(3)保冷效果差,各换热器工况异常等也会造成系统工艺冷量不足,降低净化效率。(4)甲醇的再生过程比较复杂(5)甲醇溶液循环量较难控制。(6)甲醇再生塔易导致垢的沉积,影响低温甲醇洗效率。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆(7)如工艺流程较长
4具体的流程
4.1除氨
刚刚开采出来的原油或者是煤天然气等物质中不仅仅包括碳元素以及硫元素等杂质元素,甚至还包括氨元素,氨气也会对人的身体产生危害。但是由于氨本身的性质,必须在碳元素以及硫元素之前去除干净。
将原料运输到专门的去氨设备之中,进行操作,直至氨元素全部的去除干净。整个过程是处于低温环境下。
4.2脱硫脱碳
碳元素以及硫元素的消除是处于同一阶段的。将脱氨的原料再转移到专门的设备之中,分层次地进行消除,并不是有一蹴而就的。将原料中的二氧化碳以及硫化氢吸收完毕。这期间,由原来的冷处理开始转变为冷热交替。
4.3有效气体的回收利用
甲醇已经将有毒的气体吸收完毕,但是在吸收的过程难免会吸收掉其他的气体,这就要进行气体的回收利用了。将甲醇进行专门的加压处理,将吸收的气体再排除出来,然后将气体进行回收,甲醇也同时回收,减少了资源的浪费,提高了资源的利用效率。
4.4废气的回收净化利用
被吸收又被分离出来的一部分二氧化碳以及硫化氢将会被回收利用。纯净的二氧化碳将会被应用到其他的活动中。
4.5甲醇的回收利用
甲醇是可以回收利用的。甲醇将吸收的气体释放出来之后,进行冷热反应,进一步加热加压,成为纯净的甲醇,然后回收利用。这样一来,资源回收利用,降低了资源的浪费率,提高了资源的利用率。整个环节中,没有多余的物质,真正地实现了环保无污染。
4.6脱水处理
甲醇的脱硫与脱碳处理都是在液态的环境中进行的,这个过程中自然会涉及到水,水对整个进程没有什么益处,因而不能忘记脱水这一个环节。脱水这一个环节就是利用蒸馏的原理,将甲醇中含有的大部分水脱去,再进行回收利用。
4.7尾气的处理
既然已经将原气中的有毒物质解决掉了,那么剩下的无害的气体就可以排放到外部的空气之中去了。
至此,整个环节结束。这项技术并不像看起来那么简单,事实上,反而很复杂。这项技术也算是积极地响应国家的节能减排的号召了,积极地为减少废气的排放,减少空气中有害气体,保护环境。
5技术发展
目前,低温甲醇洗技术已经被广泛应用于煤制甲醇、煤制合成氨、煤制天然气等煤化工领域。此外,国内还有很多在建大型煤制合成氨、煤制二甲醚、煤制甲醇、煤制天然气、煤制氢等生产装置在经过对多种酸性气体净化工艺的分析比较后最终仍是选用了稳定性较好的低温甲醇洗技术,充分显示了该技术良好的应用势头和广阔前景。
结论
随着目前大量大型煤化工装置的建设和投用,作为新型煤化工的支柱工艺之一的低温甲醇洗技术在国内外得到了高度重视和广泛应用。现阶段,低温甲醇洗技术仍以德国林德和鲁奇的工艺最为成熟,但是由于其属于国外引进的设备和工艺从而导致装置投资费用较高。为了进一步降低成本、增强我国市场竞争力的同时实现生产效益最大化,研究技术人员应该致力于不断研发和开拓低温甲醇洗技术的国产化设备,并且在工业过程中进行不断摸索和完善。
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论文作者:胡艳飞,温晓楠,亢世和
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/27
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