摘要：自改革开放以来，随着我国先进工艺水平的不断提升，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；净化工艺；影响因素
本文对低温甲醇洗净化工艺进行了简单介绍，对低温甲醇洗净化工艺的原理及影响因素进行了浅析。温度、压力、吸收剂纯度等因素对低温甲醇洗净化工艺产生了一定程度的影响。
1低温甲醇洗净化工艺的概述
1.1低温甲醇洗净化工艺的内容
低温甲醇洗净化工艺是一种由德国Lurgi公司和Linde公司联合开发的气体净化的工艺。该工艺以工业甲醇为吸收剂，利用甲醇在低温条件下对酸性气体具有溶解度大的特性，主要用以脱除原料气中的硫化氢、二氧化碳等酸性组分和各种有机硫化物，尤其是高浓度酸性气体。低温甲醇洗净化工艺具有吸收能力强、选择性好、操作费用低等特点。其作为一种净化技术，通过汽提、吹扫等方法实现解吸过程，解吸过程能耗较低。低温甲醇洗净化工艺在气体净化领域具有重要的地位，被广泛应用于城市煤气、天然气等的净化和工业制氢、合成氨、合成甲醇等领域。
1.2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。
2低温甲醇洗净化工艺的影响因素
2.1压力
低温甲醇洗系统中甲醇吸收效果好坏的关键因素就是甲醇吸收时的压力,压力越高甲醇吸收效果越好。在系统正常运行情况下,压力须在设定范围内,若其他因素不变,净煤气指标有上涨趋势,首先要将压力在其基础上提高10-15KPa,观察指标情况,若指标没有变化再考虑其他的因素。
2.2温度
温度是影响甲醇洗净化效果的重要因素之一。低温甲醇洗的净化效果取决于气体在甲醇中的溶解度和达到气液平衡时气体在气相中的分压,而这两项因素都是温度的函数。气体在液体中的溶解度随温度的降低而增大,因此采用较低的洗涤温度对气体的净化过程有利。保持在低温下操作不但能保证甲醇有较好的吸收效果,而且能减少净化气带走的甲醇。影响系统温度在于氨冷器和闪蒸的冷量回收。
2.3吸收剂纯度
吸收剂的吸收能力还与甲醇的纯度有关，甲醇的纯度很大程度上影响了吸收剂的吸收能力。而影响甲醇纯度的因素是多方面的，其中甲醇中的水含量是其主要因素。甲醇的吸收能力随甲醇中水分含量的增加而降低。甲醇中水含量增加，溶液比重变大，使动力消耗增加，与此同时，产生管道、设备、阀门等腐蚀现象。在低温区甚至会产生结冰现象，堵塞设备、管道，以致酿成事故。由于粗煤气其自身带有一定的温度会在一定程度上给吸收塔带入水分，因此要严格控制进吸收塔粗煤气的温度，进吸收塔前要先进入气水分离器，彻底分离冷凝下来的水分，控制气水分离器中的液位，防止在液位过高情况下，气体把水带入吸收塔。控制甲醇再生塔中再生甲醇的纯度，定期化验。发现组分变化，要提高甲醇水分离塔及甲醇再生塔的再沸器的温度，确保返回系统过程中再生甲醇的质量。甲醇中其他杂质的存在也会对吸收效果产生影响，因此，要严格控制甲醇的纯度。
2.4补充循环甲醇
甲醇会随着设备的使用时间慢慢的被损耗掉，为了保证系统正常运转、安全生产，我们需要定期地向设备内补充甲醇。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在具体的实践中我们发现，当向设备中加入甲醇的时候，就会明显地发现净化气中硫的含量有了很大提升，甚至是超过了相关标准。而且一般情况下，补充的甲醇基本都是成品甲醇，所以质量都是可以保证的。所以在加入之后，吸收效果更好。所以，对设备进行了相关的检查。补液流程如下： 来自于甲醇贮罐的成品精甲醇暂时存放在临时贮槽内，系统需要补液时开启补液泵，直接将精甲醇输送到再生塔的热再生段，与系统内的贫甲醇混合。经过对系统的全面排查后发现：当补液时，贫液泵出口的贫甲醇中硫含量明显升高。通过进一步分析补液流程，我们发现了影响甲醇再生效果的因素有很多，具体的表现在，一是补充的甲醇的浓度；二是再生塔塔底蒸汽的使用量；三是再生塔热再生段的压力，应该控制在零点二二兆帕；四是再生塔再生段的温度，应该控制在八十五摄氏度；五是酸性其他的体积应该在百分之三十二。通过对上面这些因素的进一步研究，发现当前补液流程中的酸性其他也只有百分之二十三，这也是当前补液流程设计的缺点。所以为保持甲醇水分离塔的液位，甲醇回流阀必须减小开度，由补充的精甲醇代替一部分回流甲醇； 由于补充的精甲醇温度较低，会有一部分甲醇从塔底进入甲醇洗涤塔，被尾气夹带排入大气，造成甲醇损耗量大。为了解决此问题，将补液口改至再生塔的热再生段的虹吸管上，结果使这部分温度较低的甲醇变成了再洗甲醇，将再生出的部分H2S和COS重新洗涤回去，导致再生不合格。通过实践证明，当再生段的温度提升之后，设备里贫甲醇中硫含量降低幅度很大。但是温度升高后，酸性气体中夹杂着大量的甲醇，这就给工段造成一定的负担，进而影响经济效益的提高。为了避免这种情况的发生，我们需要不断优化补液流程，直到达到满意标准。通过反复试验，从再生段底部进行补液，可以解决损耗问题，而且还不会影响到热再生效果，我们可以采用这种方法。
3低温甲醇洗稳定性的关键因素控制探究
3.1低温甲醇洗工艺运行中压力的控制要点分析
气体压力是影响酸性气体在甲醇中溶解系数的重要因素，吸收压力高，吸收推动力就大，可以提高气体的净化度，但其操作压力将服从整个系统压力。升高压力， 可以增加硫化物在甲醉中的溶解度。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。
3.2低温甲醇洗工艺运行中温度的控制要点分析
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。在低温甲醇洗工艺流程中，影响吸收操作温度的主要因素有:入系统的原料气温度及焓值，气体的溶解热，入塔吸收液的温度;外界环境的气候条件等。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。综合上述多项因素进行分析，甲醇洗工艺最好应该在低温环境下开展，一方面可以强化甲醇对酸性气体的吸收能力，另一方面又可以将甲醇的损耗控制在较低的范围内。在具体工艺实施的过程中，为了实现对温度的精准控制，可以采用以下几个方面的措施：首先，对甲醇吸收制冷工艺进行优化改进，通过制冷剂的持续供给为工艺运行提供一个稳定的低温环境。其次，对甲醇减压闪蒸后的气体压力进行严格的控制，如采用节流闪蒸对制冷效果进行强化。再次，在保障低温甲醇洗工艺稳定运行的基础上，通过提高丙烯压缩机的运
行负荷的方式帮助丙烯蒸发机承担一定的压力，促进丙烯制冷能力的提高。同时还需注意丙烯的存量，及时添加，避免因丙烯不足影响到工艺运行效果。最后，结合低温甲醇洗工艺运行的实际情况，对循环甲醇以及变换气的流量进行适当的调整，使其长期把持最佳比例运行。
结语
低温甲醇洗净化工艺是将粗煤气中硫化氢、二氧化碳等酸性气体脱除，其具有吸收能力大、操作弹性大、选择性好、净化度高、运行费用低的优点，是一种成熟、可靠的节能型酸性气体净化工艺。国内诸多大型煤制天然气、煤制合成氨、煤制氢等生产装置均选择了低温甲醇洗净化工艺。
参考文献
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[2]李文博.低温甲醇洗稳定运行的关键因素探讨[J].广州化工，2017，42（21）：166-168.
[3]闫俊民.低温甲醇洗装置稳定运行影响因素分析[J].能源技术与管理，2018，（02）：137-139.
论文作者:何金剑
论文发表刊物:《电力设备》2018年第31期
论文发表时间:2019/5/6
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