摘要：低温甲醇洗工艺是利用冷甲醇为吸收溶剂，在低温下对酸性气体溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体的一种净化工艺。目前低温甲醇洗工艺技术已比较成熟，在国内外的很多工业上有应用，被广泛应用于国内外气体合成净化装置中。本文对低温甲醇洗工艺原理及常见的问题展开探讨分析，以供参考。
关键词：低温甲醇洗；工艺；问题；
一、典型工艺流程浅析
低温甲醇洗工艺在工业应用中分为几种工艺，在下文的叙述中有个别对比分析。典型的工艺流程见图1。
图1 低温甲醛清洗工艺流程
1.1洗氨塔主要是洗涤原料气中的气态氨。氨在低温甲醇与甲醇中的硫化氢容易形成硫化铵。硫化铵在再生塔内不容易分解，容易影响甲醇纯度。在部分大连理工工艺中将此洗氨塔设置在前一工段，将洗氨塔和变换气分离器二合一，其实质和作用是不变的。
1.2吸收塔是吸收原料气中的二氧化碳和硫化氢等气体，此2种气体是低温甲醇洗脱出的主要气体，分段吸收。从下向上，依次是脱硫段和脱碳段。2段分别脱出硫化氢和二氧化碳，脱碳段吸收主要是用贫甲醇吸收，形成富二氧化碳甲醇，然后将此富二氧化碳甲醇分为两股：一股引入闪蒸塔上段减压闪蒸；另一股先通过换热器或氨冷器进一步降温，送入脱硫段进一步吸收硫化氢等含硫气体，然后送入闪蒸塔下段减压闪蒸。其中含硫化氢甲醇同时也含二氧化碳。
1.3闪蒸塔设计一般为2段，分别引入吸收塔中脱碳段和脱硫段的2股富甲醇，此塔的上下段压力控制一致，通过减压闪蒸2种富甲醇中吸收的少量的氢气和一氧化碳，将此2段闪蒸气通过压缩机增压回收送入原料气，同时也提高解析塔二氧化碳产品气的纯度。此塔在林德工艺和部分大连理工工艺中是以2个闪蒸槽出现，其作用类似。
1.4解析塔主要解析从闪蒸塔引过来的甲醇中的二氧化碳气体，同时回收高纯度二氧化碳气体通过压缩机增压后供煤气输送煤粉，达到回收有用气体节省碳资源的目的。解析塔设置一般都设置2段。2段相互独立，上段主要是解析高纯度二氧化碳产品气。下段主要是在下塔通入低压氮气，降低二氧化碳在塔内的分压，从而进一步解析甲醇中的二氧化碳气体。
1.5再生塔的主要作用是进一步脱出未完全解析的二氧化碳气体和脱出全部含硫气体。在鲁奇和大连理工工艺中，再生塔设置2段，上段主要是脱出酸性气体，下段同时对甲醇中的水进行了初步的浓缩，然后将含水量较高的甲醇送入精馏塔精馏脱水。
二、低温甲醇洗工艺原理
物理吸收中，y液平衡关系开始时符合亨利定律，溶液中被吸收组分的含量基本上与其在气相中的平衡分压成正比。在化学吸收中，当溶液的活性组分与被吸收分解的反应吸收达到平衡以后，被吸收组分在溶液中的进一步溶解只能靠物理吸收。物理吸收中，吸收剂的吸收容量随酸性组分分压的提高而增加，溶液循环量与原料气量及操作条件有关。操作压力提高。温度降低，溶液循环量减少；在化学吸收中，吸收剂的吸收容量途与吸收剂中活性组分的含量有关。因此，在化学吸收中，溶液循环量与待脱除的酸性组分的量成正比。即与气体中酸性组分的含量关系很大，但与压力基本无关。
低温甲醇洗中，H2S，COS和CO2等酸性气体的吸收，吸收后的溶液的再生以及H2，CO等溶解度低的有用气体的解吸曲线，其基础就是各种气体在甲醇中有不同的溶解度。
低温下，甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从200℃降到-40℃是，CO2溶解度约增加6倍，吸收剂的用量也大约可减少6倍。低温下，例如-40--50℃时，H2S的溶解度又差不多比CO2大6倍，这样就有可能选择性地从原料气中脱除H2S，而在溶液再生时先解析回收CO2。低温下H2S，COS和CO2在甲醇中的溶解度与H2，CO相比，至少要大100倍，与CH4、相比，约大50倍。因此，如果低温甲醇洗装置是按脱除CO2的要求设计的，则所有溶解度和C02相当或溶解度比CO2大的气体。
三、常见问题分析
低温甲醇洗吸收塔压力一般是由设计工况和系统负荷决定的，因此在调节过程中调节的余量较小，低温甲醇洗吸收塔压力对甲醇吸收的影响不再讨论。
3.1净化气中的硫含量超标
净化气中的硫超标是低温甲醇洗最常见的问题，净化气中的硫含量是低温甲醇洗要求最严格的指标，因为后续催化剂对硫的要求特别高，甲醇合成催化剂要求S的质量分数小于0.1×10-6，合成氨催化剂要求S的质量分数小于0.5×10-6。硫含量超标可以分为以下几类。
3.1.1贫甲醇纯度差，即贫甲醇硫含量高。对此需提高再生塔的再生效果，提高甲醇纯度。有效解决途径常见的有提高再生塔的温度，适当调节再生塔的压力，稳定再生塔的负荷和操作，检查再生塔本身的结构及设计、检查换热器是否存在内漏等等。
3.1.2进入脱硫段洗涤甲醇的温度高。在几个工艺中，进入脱硫段的甲醇降温一般是通过氨冷器或者甲醇换热器换热降温的，一般的设计温度约为-30℃以下。有效的解决途径有考虑换热器的换热效果，换热器的冷介质温度，氨冷器的制冷效果，或者系统冷量的损失等等。
3.2二氧化碳含量超标
3.2.1进入吸收塔脱碳段各段吸收甲醇的温度高。在压力不变的情况下，吸收甲醇的温度对原料气中二氧化碳的吸收几乎起到决定性作用。一般可以从以下几个方面考虑：甲醇换热器的换热效果差，解析塔的解析效果差，氨冷器的制冷效果差，系统的冷损大。
3.2.2进入吸收塔的贫甲醇的流量小。贫甲醇的流量对二氧化碳吸收起到关键性作用，理论上说流量越大，溶解的二氧化碳越多，但是同时也需考虑流量越大，冷损也越大，关键考虑是在各个矛盾的因素中间找平衡，以至于系统的优化最大化。
3.3系统醇耗高
3.3.1如果精馏塔塔底温度控制较低，容易造成外排污水中含甲醇较多，造成甲醇外排损失较大。
3.3.2酸性气冷却器冷却效果差。如果酸性气冷却器换热效果差，则低温甲醇洗酸性气温度过高，气体中的醇含量较高，容易造成甲醇损失严重。
3.3.3吸收塔、解析塔的除沫器损坏或气量不稳定，造成液体甲醇随气体外带，造成甲醇损失较大。
结束语
几种常见的低温甲醇洗工艺基本原理相同，主要的设备原理及作用差别较小，主要的区别就是在换热器方面，几种工艺对换热器的要求不同。随着工艺应用较多和设备等技术的成熟，我国理工工艺的性价比相对国外技术相对要高很多。几种工艺出现的问题大多都是以上几种问题，处理问题关键是考虑全面，低温甲醇洗工艺的特点就是导致问题出现的因素较多，关键是判断准，找出主要因素，准确判断、正确解决问题。
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论文作者:何金科
论文发表刊物:《基层建设》2017年第27期
论文发表时间:2018/1/7
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