陳燕忠

摘 要：低溫甲醇洗工藝是在20世紀(jì)50年代出現(xiàn)的，對(duì)于高濃度酸性氣體的處理來(lái)說(shuō)比較合適，特別是在凈化含硫水煤氣方面。這個(gè)技術(shù)以其獨(dú)有的凈化效果好、應(yīng)用靈活性強(qiáng)等特點(diǎn)而受到現(xiàn)代煤氣化工行業(yè)的廣泛歡迎，它不但在去除硫化氫與二氧化碳方面能得到較好的效果，同時(shí)也能確保后期的加工工序不會(huì)受到硫化物等有害物質(zhì)的影響。但這并不代表該技術(shù)就不存在缺陷，在工藝節(jié)能方面還需進(jìn)一步改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;節(jié)能優(yōu)化;分析

0 引言

低溫甲醇洗工藝是一種比較先進(jìn)的脫硫、脫碳的化工工藝，它的主要原理就是低溫甲醇對(duì)于酸性有著很強(qiáng)的溶解性，以此特征來(lái)進(jìn)行選擇和凈化。這種工藝從20世紀(jì)50年代就已經(jīng)出現(xiàn)，經(jīng)過(guò)了多年的發(fā)展也有了很大的進(jìn)步，不過(guò)，在節(jié)能方面的改進(jìn)空間還是很大的。

1 低溫甲醇洗工藝節(jié)能改進(jìn)技術(shù)背景

1.1 節(jié)能改進(jìn)技術(shù)的必要性

改革開(kāi)放以后我國(guó)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)出現(xiàn)了大幅度的增長(zhǎng)，一直處于穩(wěn)定而快速的增長(zhǎng)之中，工業(yè)水平不斷提升，工業(yè)化的程度越來(lái)越高。不過(guò)，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還有工業(yè)的進(jìn)步都會(huì)增加對(duì)于能源的消耗，對(duì)于能源的需求也變得更加的多樣化，如果不能滿足這方面的需求就會(huì)對(duì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展造成阻礙。所謂的多樣性，也就是如今人們對(duì)于各類能源的應(yīng)用需求都在增長(zhǎng)，可是我國(guó)的能源形勢(shì)卻并不好，雖然煤炭資源比較豐富，可是石油以及天然氣等則比較匱乏。在這樣的形勢(shì)下就需要加強(qiáng)煤化工業(yè)的發(fā)展。因?yàn)槲覈?guó)煤炭的儲(chǔ)量很大，成本也低，所以應(yīng)該追求利用煤炭來(lái)代替天然氣和石油等，隨著煤制氣以及煤制油的成本的下降，煤化工產(chǎn)品也會(huì)更多。不過(guò)，煤化工生產(chǎn)的氣體或者液體通常都會(huì)含有很多二氧化碳以及硫化物之類的雜質(zhì)，這樣就會(huì)降低產(chǎn)品的品質(zhì)，還容易污染環(huán)境，所以要采取措施凈化這些產(chǎn)品。低溫甲醇洗工藝就是一種比較常用的凈化方式，人們也經(jīng)常會(huì)思考它的優(yōu)勢(shì)以及劣勢(shì)，比如說(shuō)，它的劣勢(shì)是需要很多的資金進(jìn)行一次性的投資，優(yōu)勢(shì)則在于它是比較安全和穩(wěn)定的。這一技術(shù)一直都在進(jìn)行著改進(jìn)和完善，如今，節(jié)能技術(shù)的快速發(fā)展又為其成本的降低提供了一個(gè)新的方向，這也是適應(yīng)社會(huì)發(fā)展需求，對(duì)于緩解國(guó)家的能源壓力有著積極的作用 。

1.2 節(jié)能改進(jìn)技術(shù)的思路

這一工藝使用的主要材料就是甲醇溶劑，在進(jìn)行凈化的時(shí)候，甲醇在處于低溫時(shí)對(duì)酸性氣吸收能力強(qiáng)，這是一個(gè)物理過(guò)程，在這一過(guò)程中甲醇并不會(huì)被消耗，不過(guò)對(duì)于甲醇的循環(huán)卻需要消耗很多的冷量，能夠占到整個(gè)工藝的一半還多。這一工藝通常是用來(lái)篩除碳以及硫這兩種化合物，最多的就是二氧化碳，其次是硫化氫，要知道二氧化碳的含量通常會(huì)超過(guò)70%，所以，對(duì)于二氧化碳的處理消耗的冷量占了絕大部分。相關(guān)研究顯示，脫碳作業(yè)的能耗要比脫硫作業(yè)高很多，因此，可以通過(guò)降低工藝氣中二氧化碳含量的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的，并且也能夠減少對(duì)于甲醇的使用。

2 低溫甲醇洗工藝流程簡(jiǎn)介

這種工藝是一種多塔流程工藝，需要經(jīng)過(guò)吸收塔、中壓閃蒸塔、CO2解析塔、H2S濃縮塔、N2氣提塔、熱再生塔、甲醇水分離塔和尾氣洗滌塔等。就比如說(shuō)合成氨裝置，在原料氣經(jīng)過(guò)冷卻并將水分離出去以后就會(huì)進(jìn)入吸收塔，進(jìn)行脫H2S和CO2處理，之后就會(huì)進(jìn)入液氮洗工段，而吸收了H2S和CO2的甲醇溶液則會(huì)進(jìn)入中壓閃蒸塔，然后閃蒸出來(lái)的閃蒸氣（有效氣：CO和H2）以及液氮洗工段的H2就會(huì)進(jìn)入循環(huán)氣壓縮機(jī)，進(jìn)行壓縮和冷卻，然后送入原料氣冷卻器進(jìn)行回收。而在中壓閃蒸塔的上段會(huì)排出含有大量含硫甲醇溶液，這些溶液會(huì)被送到CO2解析塔中下段，而無(wú)硫甲醇溶液則有兩個(gè)去向，分別是CO2產(chǎn)品塔以及H2S濃縮塔;不含硫CO2會(huì)從CO2解析塔頂部出來(lái)，這也就是CO2產(chǎn)品氣，而這里的塔液則會(huì)傳入H2S濃縮塔里面閃蒸，它頂部的尾氣在經(jīng)過(guò)復(fù)熱后就會(huì)輸入到尾氣洗滌塔，液相則進(jìn)入N2氣提塔，通過(guò)氮?dú)鈿馓崽岣逪2S的濃度;含有大量CO2以及H2S的甲醇溶液會(huì)送入熱再生塔進(jìn)行閃蒸和熱氣提，使甲醇再生，甲醇蒸氣以及酸性氣混合物經(jīng)過(guò)冷卻和分離，其中的冷凝液就會(huì)進(jìn)行回流，而酸性氣需要進(jìn)行復(fù)熱之后就會(huì)送出界區(qū)。

3 低溫甲醇洗工藝節(jié)能優(yōu)化的關(guān)鍵技術(shù)

3.1 對(duì)CO2進(jìn)行液化分離

在實(shí)施這一工藝的期間，有可能會(huì)形成含有少量硫化物的有害氣體，還有含有大量二氧化碳的氣體，甲醇在這一過(guò)程中需要脫除硫化物以及二氧化碳，如果可以實(shí)現(xiàn)脫除一些二氧化塔的話，那么工藝系統(tǒng)中的甲醇循環(huán)量就會(huì)減少，其節(jié)能效果就會(huì)有顯著的提升。寧夏石化公司就將低溫甲醇洗和二氧化碳液化分離技術(shù)進(jìn)行了結(jié)合應(yīng)用對(duì)工藝氣進(jìn)行處理，依靠低溫來(lái)對(duì)二氧化碳進(jìn)行液化分離，而在溫度比較低時(shí)，甲醇蒸汽的飽和蒸汽壓相應(yīng)也會(huì)比較低，因此其帶走的甲醇量也會(huì)比較少，可以降低甲醇損耗。顯然，該工藝技術(shù)的改進(jìn)主要是通過(guò)采用液化分離的方式將部分二氧化碳分離出來(lái)而實(shí)現(xiàn)的，這樣一來(lái)，用于吸收二氧化碳的甲醇總量就會(huì)顯著降低。

3.2 高壓閃蒸系統(tǒng)能量回收

液化分離的二氧化碳在經(jīng)過(guò)閃蒸換熱器閃蒸后可為工業(yè)氣中二氧化碳的液化冷卻提供所需的冷量，其冷量的再利用減少了低溫甲醇洗過(guò)程中的冷量補(bǔ)充，減少了能耗。閃蒸回收冷量時(shí)，為避免二氧化碳固化結(jié)冰對(duì)整個(gè)工藝過(guò)程產(chǎn)生影響，閃蒸后的氣體二氧化碳?jí)毫?yīng)控制在二氧化碳三相點(diǎn)壓（517950Pa）以上，為進(jìn)一步回收能量，可增設(shè)二氧化碳膨脹機(jī)，二氧化碳經(jīng)過(guò)膨脹機(jī)絕熱做功膨脹，回收二氧化碳?jí)毫?shì)能的同時(shí)，也能相應(yīng)獲得二氧化碳在做功膨脹過(guò)程中產(chǎn)生的冷量，從而大大降低低溫甲醇洗過(guò)程中冷量的消耗[4]。

3.3 液體二氧化碳的充分利用

液化分離后的二氧化碳還可作為冷源使用，使脫碳塔底部出口富碳甲醇的溫度低于零下45℃，使二氧化碳充分溶解于甲醇中，從而減少整個(gè)工藝過(guò)程中貧甲醇的循環(huán)量[5]。

3.4 低溫甲醇洗工藝系統(tǒng)節(jié)能改進(jìn)措施

這一工藝系統(tǒng)主要包含了二氧化碳和硫化氫的吸收塔、再生塔，中低壓閃蒸塔，尾氣吸收塔和甲醇精餾塔等工作流程。在高壓低溫的條件下甲醇吸收了硫化氫以及二氧化碳等氣體之后要經(jīng)過(guò)減壓閃蒸再進(jìn)入再生系統(tǒng)中。采用減壓閥來(lái)降低高壓氣體的壓力，然后進(jìn)入再生系統(tǒng)中，由于不能夠回收能量，損失了壓力能。所以，經(jīng)?？吹焦I(yè)中通過(guò)使用液力透平泵一體化設(shè)備將壓降損失能回收，將能量回收再利用。這一系統(tǒng)把廢熱、余壓和廢氣等能量轉(zhuǎn)變成生產(chǎn)中需要的機(jī)械能，屬于回收能量效果極高的設(shè)備。將這一設(shè)備引入到低溫甲醇洗工藝中可以把硫化氫以及二氧化碳吸收塔內(nèi)的壓力時(shí)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，將機(jī)械能再次轉(zhuǎn)化成電能，將甲醇循環(huán)泵帶動(dòng)起來(lái)。這一工藝系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化方案不僅可以減少電能的消耗，還能回收系統(tǒng)中多余的壓降能。據(jù)相關(guān)報(bào)道，低溫甲醇洗工藝系統(tǒng)中采用液力透平泵一體化設(shè)備每年能為工廠節(jié)約百萬(wàn)元的電費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益非常好，在煤化工中應(yīng)用前景廣闊。

4 結(jié)語(yǔ)

受到我國(guó)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和對(duì)能源多樣性要求的影響下，今后的發(fā)展趨勢(shì)是對(duì)低溫甲醇工藝的改進(jìn)，通過(guò)對(duì)這一工藝西戎的改進(jìn)和優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)了成本和消耗能源的節(jié)約，降低了污染物質(zhì)的排放量。在此，采用對(duì)CO2進(jìn)行分離的形式來(lái)實(shí)現(xiàn)甲醇循環(huán)能耗的降低，而且在酸性氣體的凈化系統(tǒng)中的驗(yàn)證效果非常好;在對(duì)低溫甲醇洗工藝線路的調(diào)整實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備技術(shù)的改造和優(yōu)化，能量消耗得到了有效的降低，為其工藝的健全和發(fā)展奠定了堅(jiān)固的基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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