摘要：低温甲醇洗工艺最突出的技术优势是纯度高、吸附性强、成本低。只有在这个阶段，该工艺才能应用于以甲醇和天然气合成为代表的大型工厂。今后工作的主要内容是，通过对该技术的研究和开发，将更符合我国现有的生产方式和社会需要。本文对低温甲醇洗技术净化工艺及研究进展进行了探讨。
关键词：低温甲醇洗；净化工艺技术；研究进展
引言
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。
1 低温甲醇洗的概念及特征
1.1 低温甲醇洗的概念
所谓的低温甲醇洗，是把具有低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性的低温甲醇作为吸收的溶剂，利用其脱除预处理气体中的酸性气体。目前，煤炭依然是化工生产的主要原料，煤炭处理中产生的合成气体，含有多种的多余气体，其中包括：大量的二氧化碳气体以及少量的硫化二氢等酸性气体，这些酸性气体的存在对后续的生产极为不利，有可能因为硫化物的存在造成后续生产过程中的触媒中毒。因此，必须将这些多余气体脱除或者回收再利用。由此可见，如何高效的将酸性气体脱除，就是低温甲醇洗净化工艺的技术核心。
1.2 低温甲醇洗工艺的主要特征
①具有较强的选择性。低温环境下，酸性气体和甲醇的溶解性会大幅度增强。通过甲醇溶解去除酸性气体的过程中，可以对酸性气体进行选择性脱除。例如可以在脱除含有硫化氢气体的过程中回收硫磺，在脱除含有二氧化碳气体的过程中回收生产尿素等。②增强气体的吸收量。在低温环境下相比其他溶剂，甲醇可以利用的溶解性可以更多的吸收硫化氢、二氧化碳、硫氧化铁等硫化物杂质，并且循环溶解过程中使用的消耗量较少，减少了成本的消耗。③减少操作工艺的费用。不同于其他不稳定的化学溶剂，甲醇拥有良好的化学性质。例如具有较强的化学稳定性，同时甲醇的腐蚀性、黏性也比较低，不易对生产设备造成损害。只需在工业生产起步阶段进行投资，后续较长时间可以不用进行甲醇的大量投放，使生产厂商可以稳定生产，具有较高的经济效益。④提高气体的净化率。在工业生产脱硫脱碳时，通常会产生甲烷化或者氨合成等催化剂中毒的现象，需要设置特制的脱硫装置，加大生产成本。而运用甲醇可以较为完美的解决此问题，由于甲醇对二氧化碳和硫化氢具有较强的吸附性，使气体的净化率大大提升，提高了工业生产的效率。
2 低温甲醇洗技术净化工艺及研究进展
2.1 工艺原理简介
低温甲醇洗系指在一定压力和低温下，用溶剂甲醇把变换气中所含有的酸性气体组分如CO2、H2S、COS 和硫醇等脱除的工艺过程。由于甲醇吸收酸性气体属于物理吸收，其理论基础是亨利定律。表达式为P=KX，式中P—操作压力，K—亨利系数，X—溶质的分子分数。从式中看出：P 愈高则X 愈大，表示溶解在溶剂中的溶质愈多；K 值的大小亦是随溶质、溶剂的不同而异。溶剂甲醇分子是极性分子，因此对同样是极性分子的溶质CO2、H2S 等的吸附量就远大于非极性的N2、Ar、H2、CO 等的吸收量，即溶剂甲醇对溶质CO2、H2S 和对N2、Ar、H2、CO 等的K值是不同的。亨利定律是化工吸收过程的依据。吸收分离就是利用溶剂对气体混合物中各组分溶解度的不同，选择性地把溶解度大的气体吸收，达到从气体混合物中除去或进一步回收这种气体的目的。
2.2 工艺流程简介
低温甲醇洗主要流程有七阶段，首先将原料气通过管道输送到换热地点，在当中加入净化气，完成换热后由氮气进行冷却降温，将温度控制在8～12℃。第二步将原料气中存在的氢、硫进行脱，即将原料气从吸收塔底部吸入到预洗段，除去当中的污染气体，吸收塔分为两阶段，不同阶段对污染气体的处理不同，经过两阶段洗换，可以完成污染气体排除的任务。第三步为脱出一氧化碳，经过吸收塔处理的气体，已经脱相关的硫化氢等污染气体，将其送入到一氧化塔吸收塔中，经历粗洗、主洗、精洗的方式，洗出一氧化碳。完成后将净化后的气体从一氧化碳吸收塔顶部送出。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆第四部为有效气体再生，即是将经过两组洗换塔完成的净化气体，通过管道送入到冷却器冷却，将冷却结束后的气体送入闪蒸塔进行闪蒸，方便将部分二氧化碳和氮气等进行回收。第五步为有效气的处理，经过甲醇吸收的纯净有效气运输到后工段，将另一部分由甲醇吸收的含有其他气体的有效气进行再吸收，将其排放至尾气塔，完成尾气洗涤。第六步为甲醇再利用，将解吸塔送出的甲醇，进行温度加热，使其将吸收的酸性气体放出，成为甲醇和酸性气体的分离形式，将甲醇送回吸收塔进行再利用。第七步为净化甲醇，将甲醇放入蒸馏塔中，对其进行蒸馏分离，在将蒸馏出的甲醇送入热再生塔作为吸收塔的气体介质。
2.3 操作要点
2.3.1 进气量与甲醇量的调节
当进气量>162000Nm3/h 时，甲醇循环量=1.67×进气量；当进气量≤162000Nm3/h 时，甲醇循环量为常量271T/H，最终控制装置净化气出口CO2≤2.0%，H2S+COS≤0.1ppm。
2.3.2 喷淋甲醇量的调节
正常值为1.62t/h 一般不随负荷的变化而变化。
2.3.3 H2S 增浓量的调节
当酸性气出口的H2S 含量降低时，调节酸性气返回线的流量控制阀，增大酸性气回流量，最终保证酸性气中H2S 的最小浓度为25%。
2.3.4 系统甲醇的补入调整
正常生产时控制调节低温甲醇洗系统内各塔器液位基本维持在50%左右，依据甲醇贮槽的液位变化及系统当前运行负荷状况，可粗略判断系统甲醇损失情况，并决定是否需要补充适量甲醇，以保证甲醇循环的稳定运行。
2.3.5 系统甲醇含水量的调整
进入甲醇脱水塔的甲醇液流量控制在约4900Kg/h，只有当水含量过高时，可采取提高流量调整措施，控制系统水含量在0.5%以下。
2.3.6 蒸汽流量调节
当热再生塔蒸汽流量控制与甲醇循环量投用比率控制时，进入热再生塔再沸器的蒸汽流量根据甲醇循环量自动进行调节，该流量与热再生塔中甲醇的硫含量有关，控制再生甲醇的硫含量不应超过0.5ppm。甲醇脱水塔的蒸汽流量要根据甲醇中的水含量进行调节，保证塔顶水含量不应超过0.1%。
2.3.7 气提氮气量的调整
H2S 浓缩塔的气提氮气提供冷量，并且主要根据甲醇的循环量进行调节。适当的增加气提氮气流量，塔内解析气量增加，循环系统内部的冷量需求有所降低，但过高的话可能会造成塔顶尾气的H2S 含量升高及物料的大量消耗。气提塔的气提氮气量决定酸性气送出界区的流量，为了降低氮气耗量和尾气产量，可以按照负荷降低1%，氮气耗量降低0.5%的比例进行调节。为避免热再生塔负荷过大，气提氮气量就不能过少，要保证气提塔底部甲醇的CO2 含量低于0.12%（wt）。一旦气提氮气量过低，热再生塔解析CO2 量加大，就可能造成酸性气中H2S 含量过低和酸气压力超高。
结语
综上所述，目前，我国各地多种的大型酸性气体处理装置运用了该项技术，低温甲醇洗这项技术在我国有着广阔的发展前景和良好的发展势头。同时，要求我们相关行业的技术人员不断地进行实践创新，使低温甲醇洗技术得到更长远的发展和更广泛的应用。
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论文作者:智文豪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/15
标签：甲醇论文; 气体论文; 低温论文; 酸性论文; 氮气论文; 吸收塔论文; 溶剂论文; 《基层建设》2019年第28期论文;