低温甲醇洗工艺节能改进探讨

2015-03-23李石尧内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司内蒙古赤峰025350

化工管理 2015年27期

关键词：液化消耗二氧化碳

李石尧（内蒙古大唐国际克什克腾煤制天然气有限责任公司，内蒙古赤峰 025350）

1 低温甲醇洗工艺节能改进技术背景

1.1 节能改进技术的必要性

进入21世纪以来，我国社会经济得到了快速发展，现代工业进程明显加快，在深度和广度方面取得了较大的成就。客观上，经济发展与工业进步对能源消耗量快速攀升，同时多样性的能源需求开始成为我国长远发展的瓶颈。

所谓“多样性”能源需求，其内涵主要指在当前情况下，不同能源类型的充分应用，在平均需求量上都有所提升。而我国的能源形式却十分严峻，煤炭资源丰富，石油和天然气资源相对贫乏。为了解决这一矛盾，大力发展煤化工业就成了必然。

我国能源的富煤性特征决定了以低成本的煤炭资源代替石油、天然气的必然性，煤制气、煤制油在成本方面更加节约，预示着煤化工产品的社会比例越来越大。但是，在煤化工产业发展中，气体、液体产品中还有大量的二氧化碳、硫化物等杂质，不仅影响了产品的品质，同时也造成了极大的环境污染，因此在应用过程中必须进行净化。

以煤制气产品为例，较为常用的净化方法包括：NHD气体净化、栲胶脱硫法、低温甲醇洗工艺等。其中低温甲醇洗工艺以其独特的优势，逐渐成为大型煤化工产业的净化首选。

低温甲醇洗工艺的大范围推广，引发了人们对其优劣的对比思考。虽然一次性投资方方面需要大量的资金，但从其稳定性、安全性等方面考虑，低温甲醇洗工艺的综合评价依然有无可取代的优势。在不断改进的过程中，节能技术的巨大空间成为降低成本的又一切入点，这对我国当前严峻的能源形式而言，是一个很好的缓解措施。

1.2 节能改进技术的思路

低温甲醇洗工艺的主要有效成分是甲醇溶剂，在整个净化过程中，甲醇在低温状态下可以直接或间接地吸收酸性气体（物理过程）；虽然甲醇自身并不消耗，但甲醇循环所消耗的能源占整个工艺的50%以上。

低温甲醇洗的主要针对对象是碳和硫两类化合物，其中二氧化碳的含量要明显高于二氧化硫、硫化氢等酸性气体（70%以上），也就是说，低温甲醇洗工艺在脱硫的过程中仅仅消耗很少一部分能量，绝大部分在脱除二氧化碳的过程中消耗在甲醇循环方面；同时，研究证明，脱碳作业的能耗要大大高与脱硫作业。

基于此，如果能够改进节能工艺，降低工艺气中的二氧化碳含量，就可以大幅度降低能耗；按照这一思路，也可以减少甲醇的需求量。

2 低温甲醇洗工艺节能改进技术要点

2.1 液化分离二氧化碳

这一节能改进技术的基本思路是：在进行脱除硫化合物以及其他酸性气体之后（利用脱硫和脱碳的先后步骤不同原理），剩余的工艺气迅速降温，将一部分二氧化碳实现液化分离并排除；相对应地，考虑到反应罐内的空气比例不精确性，还会剩余一部分二氧化碳，这一部分工艺气再次进入低温甲醇洗工艺流程中，用来脱除剩余的二氧化碳。

很明显，这一技术的改进是将大部分二氧化碳通过液化的方式分离出来，如此一来吸收二氧化碳的甲醇量就减少，能耗也自然降低。

通过实践表明，工艺改进之后甲醇使用量下降，不仅可以减少甲醇循环动力消耗的能量，也可以减少冷却系统的工作损耗，以较小的代价就能维持整个系统的运转；除此之外，二氧化碳通过甲醇脱除的量减少，也降低了氮气的消耗，用来回收气体的循环压缩机功率降低，可分离出来的二氧化碳纯度更高，可谓一举多得。

液化分离二氧化碳与低温甲醇洗工艺的复合应用方式，降低了生产运营成本，提高了净化工艺优势。

2.2 液体二氧化碳洗

液体二氧化碳闪蒸冷却花热气可以为二氧化碳液化提供必要的低温和冷量，这样一来，就可以减少低温甲醇洗过程中需要的制冷消耗来维持冷量供应。已经分离的液体二氧化碳可以再次循环利用，实现脱硫塔出口的工艺气处理，吸收所夹带的硫化氢、甲醇等成分。进行再次吸收的过程中，甲醇量进一步减少，用来脱除硫化合物的加储量也相应减少；利用部分液体二氧化碳中对工艺气携带的甲醇、冷凝水等进行溶解吸收，可以确保后续的工艺气纯度。