摘要：低温甲醇洗工艺的原理是通过物理方法对酸性气体进行吸收，以此达到净化效果｡但是在这种工艺运行的过程中，很容易受到一些因素的影响出现问题｡结合低温甲醇洗工艺的原理主要对工艺运行过程中关键因素的控制方法进行深入的探索研究｡
关键词：低温甲醇洗；稳定运行；关键因素
引言
低温甲醇洗工艺是由德国鲁奇公司开发的一种使用物理方法吸收酸性气体的净化工艺｡在这种工艺的实施过程中，需要使用冷甲醇作为吸收材料来吸收酸性气体，再使用甲醇对这些气体进行处理，利用酸性气体溶解度在-60℃左右的低温环境下明显增大的特点，对这些气体中的CO2､H2S以及多种有机硫等物质进行分段选择性吸收｡在使用煤作为主要原料的大型合成甲醇设备中，绝大部分都正在使用这种净化工艺｡与此同时，这种净化工艺还能够被广泛应用在氨合成､工业制氢､羟基合成以及人们日常生活中使用的煤气的脱硫处理｡目前，我国大部分的大中型工业化设备处理酸性气体都采用低温甲醇洗工艺｡
1､工艺流程简介
甲醇装置低温甲醇洗单元主要包括甲醇洗涤塔､硫化氢浓缩塔､甲醇再生塔､甲醇/水分离塔､尾气洗涤塔和多台缠绕式换热器等设备，其设计处理气量（干基）可达到191043.3m3/h，操作弹性为50%~110%｡在生产过程中，出气化炉激冷室的粗煤气经降温､洗涤和部分变换，以变换气形式进入低温甲醇洗系统，在甲醇洗涤塔内与塔顶循环甲醇进行逆向接触，其中气相中的总硫（H2S+COS）含量降至0.1×10-6以下，CO2含量4%~4.5%；随后，气相以净化气形式被送至下游甲醇合成工序，制备粗甲醇；最终，经节能型双效四塔精馏工艺，生产出甲醇优等品｡对于出甲醇洗涤塔脱碳段､脱硫段的富CO2或富H2S甲醇，在经减压闪蒸､低压氮气气提和甲醇蒸汽热再生等多项操作后，可实现循环利用｡此外，对于甲醇再生塔塔顶再生气，将其H2S浓度提升至30%以上，以克劳斯气形式送至硫回收装置生产硫磺｡
2、低温甲醇洗工艺的原理分析
低温甲醇洗工艺主要是通过冷甲醇完成对一些气体的分段吸收，其具体工作原理如下：随着温度的不断降低，酸性气体在甲醇中的溶解度会提高，在化工生产中，人们正是基于这一原理利用冷甲醇对二氧化碳以及硫化氢等酸性气体进行吸收。根据亨利定律，一种气体在固定溶剂中的溶解度会随着其分压的增大而增大，因此在实际生产中可以采取提升气体压力的方式促进气体的吸收，若是想要减缓气体的溶解，则只需降低气体的压力即可。通过大量的试验探索可知，在溶剂和溶质固定不变的情况下，甲醇溶液的溶解度会随着温度的降低而增高，因此在吸收的过程中最好将气体压力控制在较低的范围内。
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3､低温甲醇洗稳定性的关键因素控制探究
通过对低温甲醇洗工艺原理的分析可知，在工艺运行的过程中，气体压力和温度是两个十分重要的因素｡随着温度的不断下降，酸性气体的溶解系数则会呈现出不断增加的趋势｡而随着气体分压的提高，溶解系数的增长速度也会持续提升｡因此低温甲醇洗工艺运行的过程中，最好将温度控制在较低的水平，同时适当的提高酸性气体的分压｡
3.1､低温甲醇洗的冷消耗控制
在低温甲醇洗实际运行过程中，会不可避免地产生一定量的冷消耗，为了保证清洗温度满足工艺参数要求，必须对冷消耗进行严格的控制，因此，必须根据冷消耗产生的原因采取以下控制措施：第一，减小换热温度差损失｡第二，泵的压送会造成温度升高，由此造成的冷消耗必须对外供冷量进行补充｡第三，由富甲醇的减压以及节流造成的温升，产生的冷消耗必须对外供冷量进行补充｡第四，系统内部产生的冷消耗，在对外供冷量进行补充的同时，还要使用发泡聚氨酯等保冷效率较高材料，降低冷损耗｡第五，在进料气的过程中，会随之带入少量的NH3以及饱和H2O的蒸发与冷凝，这个过程中会造成冷损耗，需要对外供冷量进行补充｡第六，喷入甲醇的过程中会产生一定量的冷损耗，需要对外供冷量进行补充｡与此同时，如果在清洗过程中出现CO2与H2S不能完全溶解的现象，同样会产生冷损耗｡这是由于，甲醇在吸收CO2和H2S时会放出热量，而在富甲醇解吸CO2和H2S时，会吸收热量，需要经过多台换热器进行热量交换来实现互相抵偿｡但是，进入到再生系统的富甲醇中仍然含有CO2和H2S，解吸过程需要吸收的热量是再生塔中的再沸器提供的，导致这些CO2和H2S解吸需要的热量无法与吸收热量互相抵消，就会导致CO2和H2S解吸不完全，需要靠外界补充来增加冷量｡为了有效地降低外供冷量，需要减少再生系统中溶解CO2和H2S的含量，可以先进行富甲醇减压再生，后进行氮气气提再生，最后再进行热再生｡
3.2､低温甲醇洗工艺运行中压力的控制要点
气体压力是影响酸性气体在甲醇中溶解系数的重要因素，在工艺实施过程中，在低压环境下能够促进酸性气体的快速溶解吸收，因此工作人员可以通过对压力的调控实现气体的有效吸收｡在温度固定不变的情况下，溶液的水溶解度会随着气体压力的提升而增加，而根据传质动力学原理，在气体溶剂吸收的过程中，提高压力会促进气体的迅速扩散，从而为溶剂吸收提供充足的推动力，实现吸收速度的提高｡因此，在低温甲醇洗工艺实施的过程中，适当提高压力可以促进溶剂和酸性气体的进一步接触，促进净化效果的加强｡
3.3､合理控制系统循环甲醇量
甲醇洗涤塔塔顶循环甲醇量将决定下塔脱硫段的甲醇洗涤量，直接影响净化气及出硫化氢浓缩塔塔顶尾气的H2S和甲醇含量，可对甲醇合成工序稳定运行､系统甲醇消耗和尾气能否达标排放等造成影响｡由于循环甲醇作为H2S浓缩过程的流动载体，在克劳斯气H2S浓度和甲醇再生塔再生效率不变的前提下，可适当增加系统循环甲醇量，以稀释富H2S甲醇的H2S浓度，进而降低再生甲醇中硫化物含量｡上述过程也会降低硫化氢浓缩塔进料的CO2含量，增加甲醇再生塔运行负荷，故必须注意对硫化氢浓缩塔气提氮用量和甲醇再生塔0.34MPa蒸汽用量等的调整｡
3.4､低温甲醇洗的温度控制
温度也是低温甲醇洗工艺运行稳定性以及净化效果的重要影响因素之一。酸性气体分压和酸性气体在甲醇中的溶解度是决定的工艺净化效果的两项因素，而这两项因素都不同程度地受温度的影响。温度的降低会使酸性气体在甲醇中的溶解度提高。同时温度的升高会使蒸汽压出现增大的趋势，从而导致低温甲醇洗工艺运行中甲醇出现大量损耗。在低温甲醇洗的过程中，净化效果会受到温度变化的影响｡低温甲醇洗的净化效果会受到气液平衡时酸性气体的分压以及酸性气体在甲醇中的溶解度的影响，这两种影响因素都与清洗过程中的温度有关｡随着温度的降低，酸性气体在甲醇中的溶解度会持续增加，所以，降低清洗温度有利于提高净化效果｡与此同时，甲醇蒸汽压也会受到清洗温度的影响，如果温度有所提升，蒸气压就会随之增大，这样会增加清洗过程中甲醇的损耗｡所以，甲醇清洗必须在低温下进行，这样不但可以提高甲醇的吸收能力，而且可以降低甲醇的损耗，在实际的清洗过程中，可以通过以下手段来控制清洗温度，保证低温甲醇洗稳定运行：第一，对甲醇吸收制冷的工艺进行改进，保证制冷剂可以持续供给｡第二，尽量减小甲醇在经过减压闪蒸后的气体压力，通过节流闪蒸来提高制冷效果，保证系统的低温状态｡第三，在确保低温甲醇洗工艺正常运行的基础上，尽量保证丙烯循环至甲醇洗的气､液在低温状态下，以提高系统制冷能力｡第四，在保证清洗正常运行的情况下，尽可能提高丙烯压缩机的负荷，以减小丙烯蒸发压力，提高丙烯制冷能力｡第五，及时添加丙烯，保证丙烯含量充足，同时提高氮气流量｡第六，根据具体运行情况调整循环甲醇以及变换气的流量，保证运行中处于最佳比例｡
结束语
综上所述，低温甲醇洗工艺在当前阶段化工生产中的应用十分广泛｡为了保障工艺运行的稳定性，对运行原理进行了分析，从温度控制､压力控制以及冷消耗控制三个方面对保障低温甲醇洗工艺稳定运行的措施进行了介绍，希望可以为这项工艺的有效应用提供一定的参考｡
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论文作者:许文学
论文发表刊物:《基层建设》2019年第2期
论文发表时间:2019/4/25
标签：甲醇论文; 低温论文; 气体论文; 工艺论文; 酸性论文; 过程中论文; 温度论文; 《基层建设》2019年第2期论文;