低温甲醇洗工艺简介

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1、低温甲醇洗工艺简介1. 1工艺原理简介净化装置的目的是去除变换气中的酸性气体成分。该过程是一种物理过 程,用低温甲醇作为洗液(吸收剂)。在设计温度(-50C)时，甲醇对于CO2 ,H2S 和COS具有较高的可溶性。在物理吸收过程中，含有任何成分的液体负载均 与成分的分压成比例。吸收中的控制因素是温度、压力和浓度。富甲醇通过 用再沸器中产生的蒸气进行闪蒸和汽提再生。富甲醇的闪蒸为该过程提供额 外的冷却。闪蒸气通过循环压缩,然后再循环到吸收塔，其损耗量最低。甲醇 水分离塔保持甲醇循环中的水平衡。尾气洗涤塔使随尾气的甲醇损耗降低到 最大限度。变换气冷却段的氨洗涤塔使变换气中的氨液位保持在甲醇放气量最

2、小的液位。酸性气体通到克劳斯气体装置进行进一步净化。1. 2工艺流程简介装置中低温甲醇在主洗塔中(5. 4MPa)脱硫脱碳，之后富液进入中压闪蒸塔(1. 6MPa)闪蒸，闪蒸气通过压缩，然后再循环到主洗塔。闪蒸后的富液进入 再吸收塔,在常压下闪蒸、气提，实现部分再生。然后甲醇富液进入热再生塔利用再沸器中产生的蒸汽进行热再生，完全再生后的贫甲醇经主循环流量泵加压后进入主洗塔。2操作要点2. 1循环甲醇温度温度越低，溶解度越大，所以较低的贫甲醇温度是操作的目标(贫甲醇温度为-50C)。系统配有一套丙烯制冷系统提供冷量补充，用尾气的闪蒸(气提)带来的冷量达到所需要的操作温度。影响循环甲醇温度的主要因

3、素有：a丙烯冷冻系统冷量补充b气提氮气流量c循环甲醇的流量与变换气流量比例2. 2甲醇循环量控制出工段的气体成分指标（SSS0 1ppm），甲醇循环量是最主要的调节 手段。系统配有比例调节系统，使循环量与气量成比例,得到合格的精制气。2. 3压力（主洗塔的操作压力）由亨利定律知压力越高,吸收效果愈好。净化主洗塔的压力取决于气化来 的变换气压力，系统气化采用德士古气化炉造气，进系统的变换气压力为5. 4MPa，由于压力较高，吸收效果有很大提高。2. 4浓度（水含量、甲醇的再生度）贫甲醇中的水含量是正常生产中的重要控制指标，系统控制水含量S1 % , 较高的水含量不但会影响甲醇的吸收效果，还会增大

4、对设备的腐蚀。为了实现甲醇的循环利用，达到良好的吸收效果,必须很好的实现甲醇的再生，系统利用甲醇再生的方法有闪蒸、气提、。利用甲醇水分离塔控制溶液系统中的水平衡。2. 5变换气的指标（温度及气体成分）变换气的指标直接影响着净化循环量的操作，系统由气化工段控制变换 气的成分，通过控制炭洗塔的温度来调节HPC比。系统进工段的变换气成分 为H2 44 %、CO 19 %、CO2 34 %、H2S 1. 3 %。2 2 23主要控制指标贫甲醇的温度:控制入主洗塔的贫甲醇温度-50C控制出主洗塔的净化气中COS + H2S0. 1ppm CO23 %贫甲醇中的水含量:V 1 % 贫甲醇中 的总硫含量：V

5、 100ppm 热再生塔回流槽中：NH3 v 5gPl出工段的克劳斯气体H2S浓度5 %4主要保护装置(联锁)装置还有下列紧急跳闸。(1) 每台泵将在入口罐低液位时停机。将高压段连接到低压段的液位控制器装有低液位跳闸,以防止气体穿透到低压侧。(2) 热再生甲醇从低压侧进到高压侧。当泵故障时，变换气可能返回到热再 生塔。因此，流量控制阀装有在低流量时关闭阀门的跳闸机构。(3) 在循环气压缩机进气分离器中装有高液位开关，以防止液体流到循环 气压缩机。5结语采用低温甲醇作为吸收剂具有净化气质量好，净化度高(H2 S V 0. 1ppm), 物料损耗少，易于吸收和再生等优点,特别适合于大型化工装置。林

6、德、鲁奇、大连理工工艺技术的比较目前，国外低温甲醇洗工艺有林德工艺和鲁奇二种工艺，二者在基本原 理上没有根本区别，而且技术都很成熟。两家专利在工艺流程设计、设备设 计和工程实施上各有特点。国内主要是大连理工的低温甲醇洗工艺，与林德 工艺相似。三大工艺的特点如下:(1) 林德低温甲醇洗工艺：采用林德的专利设备-高效绕管式换热器，提高换热效率，特别是多股物流的组合换热，节省占地、布置紧凑，能耗较省；但高效绕管式换需要国外设计(可国内制造)。原料气进入低温甲醇洗后，喷入少量循环甲醇，防止气体结冰,塞。在甲醇溶剂循环回路中设置甲醇过滤器，除去FeS、NiS等固体杂质, 防止其在系统中积累而堵塞设备和管

7、道。一般采用氮气气提浓缩硫化氢，二 氧化碳回收率70%。林德工艺特点：H2S、co2单塔分段吸收；原料气一级预冷，氨冷简单；使 用绕管式换热器，对HCN要求高、绕管换热器不易清洗；流程相对简单、冷量消耗较小。(2) 鲁奇低温甲醇洗工艺:(3) 未采用绕管式换热器，换热器均为管壳式，所有设备在国内可以设计和 制造，投资可节省约1000万元。鲁奇工艺特点：H2S、CO2分塔吸收；原料气三级预冷，氨冷工序复杂；使用管壳式换热器，对HCN要求不高、换热器易于清洗；流程相对复杂、冷 量消耗大、电耗较高。(3)大连理工大学低温甲醇洗工艺改进后该技术采用六塔流程，与林德工艺相似，据介绍冷负荷和设备投资比林德

8、工艺低10%。但冷量需求比林德工艺高。德州化肥厂国产化大氮肥、渭 河化肥厂20万吨甲醇等项目采用了该技术。神木40万吨甲醇项目也采用了 此技术，这是大连理工大学低温甲醇洗工艺第一次工业放大到这个规模的装 置，无工业运行业绩。大连理工和林德与鲁奇技术相比缺少实际运行经验和数据，风险较大。鲁奇与林德德比较：鲁奇低温甲醇洗工艺由于没有中间循环甲醇提供系统所 需冷量，而全部需要外部提供。甲醇溶液由于吸收温度低，其循环量相对较 大，与林德工艺相比，能耗稍高，吸收塔的体积也较大。但系统冷量由外部 供给，也使操作调节相对灵活，并通过新型塔板的设计，提高了塔的操作弹 性。近期鲁奇公司新设计的低温甲醇洗装置将相

9、关设备组合为一体，依靠液 位和重力输送液体，减少了机泵和管道的数量和装置投资费用。低温甲醇洗 技术在国外，针对林德公司工艺存在着溶剂甲醇在循环过程中水含量高和损 失大的问题与鲁奇公司合成气净化工艺进行了比较。在用德士古气化、急冷 流程中，选用林德净化工艺更优。分析得出初步结论：德国林德的技术较适用于德士古气化流程，德国鲁奇的 技术较适用于SHELL与鲁奇气化流程。第一章工艺原理及流程简述第一节工艺和操作原理1、基本原理其原理是以拉乌尔定律和亨利定律为基础，依据低温状态下的甲醇具有对H2S和CO2等 酸性气体的溶解吸收性大、而对H2和CO溶解吸收性小的这种选择性，来脱除粗变换气 中的h2s和CO

10、2等酸性气体，从而达到净化粗变换气的目的。上述过程是物理吸收过程, 吸收后的甲醇经过减压加热再生，分别释放co2、h2s气体。2、低温甲醇洗工艺的特点（1）工艺成熟，有多套大型装置长期稳定运行的经验；（2）对原料气的净化程度较高；（3）运行费用较低；（4）洗涤用的甲醇溶剂容易获取。3、操作条件温度本装置洗涤塔采用五段吸收，各段吸收剂-甲醇的温度较低，温度一般在-40-60C左右； 在较低温度条件下，可以大大提高甲醇的吸收效果；粗煤气的进入C5201的温度愈低， 则冷量损失愈少，就可以大大降低冰机的负荷。压力吸收压力高，吸收的推动力增大，既可以提高气体的净化度，又可以增加甲醇的吸收 能力，减少甲

11、醇的循环量。低温甲醇洗工序的压力由前后工序的压力确定。对于甲醇再生而言，压力愈低愈有利，但是为了把再生过程中释放的CO2和h2s气体分别送往CO2压缩机和硫回收装置，一般情况下再吸收塔、热再生塔的塔顶压力略高于大气压。(3) 溶液循环量溶液循环量取决于生产负荷和溶液的吸收能力，在保证气体净化度的前提条件下，增 加主洗流量，减少精洗流量，可减少再生热负荷，达到节能目的。第二节工艺流程叙述1、原料气冷却从变换装置来的原料气(40C, 3.45MPaA)进入到低温甲醇洗的原料气/合成气换热器 E-5201的管程，与壳程的净化气换热回收其冷量后，再进入到原料气深冷器E-15202的 管程，被壳程的4C

12、级氨冷却到10C左右，再进入到氨洗涤器C-5207的下部。来自界区的锅炉给水(158C, 6.0MPag)进入到锅炉给水冷却器E-5224的管程，被壳程 的循环水冷却降温后，进入氨洗涤器C-5207的上部，对来自下部的原料气进行洗涤，以 减少氨和氢氰酸含量，洗涤水出界区；向从氨洗涤器C-5207顶部出来的原料气中喷入一定量的低温甲醇，以防气相中的水分在 下一步的冷却过程中冷凝结霜，然后原料气再进入原料气最终冷却器E-5203壳程，被管 程的低温净化气、CO2产品气和循环气冷却到-17.1C左右。2、H2S/CO2 吸收-17.1C左右的原料气进入吸收塔C-5201的预洗段，在这里，微量成份如N

13、H3、H20、 羰基化合物和HCN等被一小股饱和了 CO2的低温甲醇洗涤吸收下来。粗煤气然后通过升气管进入到C-5201的H2S洗涤吸收段，在此H2S和COS被来自E-5205 饱和了 CO2的低温甲醇洗涤下来。富H2S甲醇通过液位控制离开C-5201的集液区被送 到中压闪蒸塔C-15202的下段进行闪蒸再生。脱硫后的气体然后通过另一升气管进入C-5201的CO2洗涤吸收段，煤气依次被经-40C 级氨冷却后的含一定量二氧化碳的甲醇、经过闪蒸再生的半贫甲醇、经过热再生的贫甲醇 进行洗涤吸收；在C-5201的CO2吸收工段，气体用冷的、经过闪蒸再生的半贫甲醇作为主洗甲醇，用冷的、经过热再生的贫甲醇

14、作为精洗甲醇进行洗涤；后引出部分洗涤甲醇到含CO甲醇者通过与原料气流量成一定比例的流量比率控制被送到塔顶。由于吸收CO2放热，故甲 醇相应地产生温升，当甲醇升温到一定程度时，为了保证CO2的脱除效果，在甲醇沿塔向下流动、洗涤吸收CO2的过程中，E-5204的管程中，用壳程-40C级氨将其冷却到-36C左右，然后再返回到CO2吸收段继续洗涤吸收CO2。饱和了 CO2的甲醇，通过液位控制离开CO2吸收段，然后部分 进入H2S吸收塔给料冷却器E-5205管程，被壳程介质冷却后，一部分与粗煤气流量成比 例地送到C-5201的H2S吸收段顶部，用于洗涤H2S；另一部分被送到C-15201的预洗段 作洗涤

15、剂用；其余的富CO2甲醇送到C-5202的上段进行降压闪蒸。出CO2洗涤塔顶的净化气(STV0.1ppm, CO2约3%左右)依次进入原料气最终冷却器 E-5203和原料气/合成气热交换器E-5201的管程，与壳程的原料气进行热交换回收冷量之后，被送往甲醇合成装置。3、闪蒸再生和H2S浓缩来自C-15201 CO2吸收塔工段收液槽的甲醇部分通过H2S-吸收塔给料冷却器E-5205被 送到C-5201 H2S吸收塔工段的顶部，收液槽剩余大部分液体则被送到中压闪蒸塔 C-15202的上部工段。在此，甲醇在中压下闪蒸，以去除部分二氧化碳及溶解的有价值的 氢气和一氧化碳。该股气体被送到C-5202的下部工段以进一步减少其中二氧化碳的含量。 来自C-5201的H2S吸收段的富H2S甲醇进入C-5202下段进行中压闪蒸，在此可利用的 h2和CO以及部分CO2被闪蒸出来。为了减少往复压缩的气体的量，闪蒸汽中大量的 CO2被来自热再生进料泵P-5203A/B的一小股冷甲醇再吸收下来。其余气体出C-5202的 下段，去原料气最终冷却器E-5203。出C-5201的预洗甲醇进预洗甲醇闪蒸加热器E-5215管程，被壳程介质加热后，进入预洗 闪蒸槽S-5202进行中压闪蒸，闪蒸气与C-5202下段来的闪蒸气体一起作为循环气，在原 料气最终冷却器E-5203管程中被