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1、脱硫脱碳原理介绍 煤气化项目建设指挥部 2012年8月 煤气化项目建设指挥部2 2 方块流程图 酸性气 脱硫脱碳 （低温甲醇洗） 变换气 变换 硫回收 CO2压缩 硫磺 甲醇合成气 CO2 粗煤气净化气 气化 粗煤气 煤气化项目建设指挥部3 3 一、2200脱硫脱碳 （低温甲醇洗） 煤气化项目建设指挥部4 4 v低温甲醇洗工艺的主要任务包含二个方面，一方 面是脱除原料气中的H2S及少量有机硫；另一方 面就是脱除CO2。 v脱硫方法有干法脱硫和湿法脱硫二种。 v干法脱硫一般采用固体脱硫剂脱除少量硫。属精 脱硫范畴的有活性炭、改性活性炭和氧化锌等方 法。 v湿法脱硫，一般可分为物理吸收和化学吸收二
2、种 ，常用物理吸收方法有低温甲醇洗、NHD工艺等 ；常用的化学吸收方法有栲胶、ADA、MDEA工 艺等。 煤气化项目建设指挥部5 5 v 脱除CO2技术，根据操作过程的特点和机理，基本上分为 化学吸收法、物理吸收法和物理化学吸收法三大类。 v 化学吸收法利用气体中CO2与吸收剂中的活性组份起化学 反应生成不稳定化合物，而热再生时不稳定化合物又被分 解释放出活性组份和CO2。 v 物理吸收法利用气体中CO2溶解于吸收溶剂，并且在不同 分压下有较大溶解度差异这一机理来脱除CO2。吸收溶剂 一般为非电解质、有机溶剂或其它溶液。再生采用减压闪 蒸及气提。 v 物理化学吸收法综合利用化学和物理吸收两种方
3、法的机理 来脱除CO2。再生除减压闪蒸、气提外，还需热再生才能 将酸气彻底释放出来。 煤气化项目建设指挥部6 6 脱硫脱碳常用工艺 NHD主要成分为聚乙二醇二甲醚, 是 一种多组分的配方溶剂，吸收过程为 典型物理吸收。 20 世纪50 年代初由德国林德公司和 鲁奇公司联合开发以廉价的甲醇为吸 收剂的一种物理吸收方法。 全名为N-甲基二乙醇胺 ，吸收过程 为物理化学吸收。本项目采用活化 的MDEA溶液脱碳能耗过高，不宜 采用。 NHD气体 净化工艺 低温甲醇 洗气体净 化工艺 MDEA气 体净化工 艺 脱硫脱碳 常见工艺 煤气化项目建设指挥部7 7 v低温甲醇洗法 v低温甲醇洗法( Rectis
4、ol法)是20世纪50年代初由德 国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种净化工艺 。 v低温甲醇洗是利用甲醇在低温下对酸性气体溶解 度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体。 v由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在 低温(-35-55)下操作，在低温下CO2与H2S 的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的 溶剂量较少，装置的设备也较小。 煤气化项目建设指挥部8 8 v在-30下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的6.1倍 ，因此能选择性脱除H2S 。 v该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小 于20ppm，H2S小于0.1ppm，气体的脱硫和脱碳可 在同一个塔内分段或不同的塔中选择性地进
5、行。 v低温甲醇洗工艺技术成熟，在工业上拥有很好的 应用业绩 。在国内以煤、渣油为原料建成的大型 合成氨装置中也大都采用这一技术。 煤气化项目建设指挥部9 9 NHD工艺和低温甲醇洗工艺技术比较 煤气化项目建设指挥部10 10 低温甲醇洗原理 v吸收 v 低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程，各分子间的作 用力为范德华力，气液关系开始时符合亨利定律。 v 亨利定律：在一定温度和平衡状态下，一种气体在液体 里的溶解度和该气体的平衡分压成正比。 P2=K*X2 v 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，溶 液循环量减少。 煤气化项目建设指挥部
6、11 11 v 低温甲醇洗中，H2S、COS和CO2等酸性气体的吸收，吸 收后溶液的再生以及H2、CO等溶解度低的有用气体的解 吸，其基础就是各种气体在甲醇中有不同的溶解度。 v 低温下，甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从 20降到-40时，CO2的溶解度约增加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吸回收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CO
7、2的要求设计的，则所有溶 解度和CO2相当或溶解度比CO2大的气体，例如COS、 H2S、NH3等以及其他硫化物都一起脱除，而H2、CO、 CH4等有用气体则损失较少。 煤气化项目建设指挥部12 12 v 通常，低温甲醇洗的操作温度为-30-70，各种气体在- 40时的相对溶解度，如下表所示。 气体气体的溶解度/H2 的溶解度 气体的溶解度/CO2 的溶解度 H2S COS CO2 CH4 CO N2 H2 2540 1555 430 12 5 2.5 1.0 5.9 3.6 1.0 -40时各种气体在 甲醇中的相对溶解度 煤气化项目建设指挥部13 13 v再生 v低温甲醇洗，在吸收时甲醇溶剂
8、要求低温、加压。溶 剂再生时，要求减压闪蒸或气提再生。概括起来富甲 醇溶剂再生有三种方法。 v（1）闪蒸 用减压闪蒸解吸，这是最经济的方法。 将溶解度低的气体闪蒸出来，便于提高再生气中H2S 和CO2纯度。减压过程温度降低，解吸气体的量及组 分与温度、压力有关。这种方法受压力限制再生不能 很彻底。 v（2）气提法 用吹入惰性气体方法，降低相界面上 方气相中酸性气体分压，将甲醇溶剂中剩余的酸性气 体从溶剂中赶走，以提高溶剂贫液度。 v以上两种再生方法称冷再生。 煤气化项目建设指挥部14 14 v（3）热再生 溶剂在热再生塔的再沸器中用蒸汽 加热沸腾，用甲醇的蒸气汽提，使溶液中的H2S从 溶剂中彻
9、底清除，最终达到溶剂再生度，利于溶 剂吸收，进而保证了气体净化度的要求。这种方 法再生彻底，但需耗蒸汽。 v三种再生方法应合理配置，以节省能耗，减少有 用气体的损耗，提高有用气体回收率。 煤气化项目建设指挥部15 15 低温甲醇洗工艺简易流程 C1：吸收塔、C2：CO2解吸塔、C3：气提塔、C4：热再生塔、 C5：甲醇/水分离塔、V1：原料气气液分离罐、V2：H2S气分离罐 煤气化项目建设指挥部16 16 低温甲醇洗工艺特点 v 可以脱除气体中的多种组分； v 低温高压下CO2、H2S与COS等在甲醇中的溶解度很大， 吸收能力强，溶剂循环量少； v 选择性好，CO2和H2S可分别解吸回收； v
10、 甲醇的沸点较低，利于吸收剂的再生； v 甲醇比热大，这样可以保证吸收过程中温升较少，对低温 吸收有利； v 甲醇化学稳定性和热稳定性好，在吸收过程中不起泡，纯 甲醇对设备无腐蚀，不需要特殊防腐材料；而且甲醇与水 互溶，可利用它来干燥原料气； v 甲醇粘度小，利于节省动力消耗； v 消耗指标低，甲醇易得。 煤气化项目建设指挥部17 17 低温甲醇洗工艺包 目前全球已建或处 于设计在建阶段 的采用林德公司低 温甲醇洗净化的装 置约40套 目前全国已建或处 于设计在建阶段 的采用鲁奇公司低 温甲醇洗净化的装 置约24套 目前全国已建或处 于设计在建阶段 的采用大连理工公 司低温甲醇洗净化 的装置约
11、62套 林德 工艺 大连 理工 工艺 鲁奇 工艺 煤气化项目建设指挥部18 18 产品规格 v 低温甲醇洗装置出口净化气 总硫含量 0.1ppm(mol) CO2量 8.3%(mol) CH3OH含量 80ppm(mol) 氢+CO回收率 99.6% 温度 30 阻力降 0.30MPa v 低温甲醇洗装置出口粗煤气净化气 总硫含量 20ppm(mol) CH3OH含量 80ppm(mol) 温度 30 阻力降 0.15MPa 煤气化项目建设指挥部19 19 v CO2产品气 产量36000Nm3/h CO298.5%(mol) H2S+COS2ppm(mol) CH3OH200ppm(mol)
12、 H2+CO1.0%(mol) 压力0.04 MPaG v 富集H2S的酸性气 H2S30%(mol) CH3OH 1000ppm(mol) 温度：40 出界区压力：0.16MPaG 煤气化项目建设指挥部20 20 临泉一期临泉一期 煤气化项目建设指挥部21 21 临泉二期临泉二期 煤气化项目建设指挥部22 22 二、2800罐区 煤气化项目建设指挥部23 23 v事故甲醇储罐：一二期设2个1500m3的内 浮顶罐，一期只上1个。整个系统停车后检 修，低温甲醇洗退甲醇。 v甲醇输送泵：2台，低温甲醇洗系统充装甲 醇。 煤气化项目建设指挥部 人有了知识，就会具备各种分析能力， 明辨是非的能力。 所以我们要勤恳读书，广泛阅读， 古人说“书中自有黄金屋。 ”通过阅读科技书籍，我们能丰富知识， 培养逻辑思维能力； 通过阅读文学作品，我们能提高文学鉴赏水平， 培养文学情趣； 通过阅读报刊，我们能增长见识，扩大自己的知识面。 有许多书籍还能培养我们的道德情操， 给我们巨大的精神力量， 鼓舞我们前进。 煤气化项目建设指挥部
