闪蒸气中甲醇的回收方法及回收效果分析

2016-03-16茹文杰

氮肥与合成气 2016年3期

闪蒸气中甲醇的回收方法及回收效果分析

茹文杰

(云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司云南开远661600)

0前言

云南解化清洁能源开发有限公司解化化工分公司(以下简称解化化工分公司)甲醇合成装置于2008年8月正式建成投入生产。甲醇分离器底部出来的粗甲醇经过滤器过滤后先进入闪蒸槽闪蒸，然后用泵抽至罐区。闪蒸出来闪蒸气的主要成分有H2，CO及甲醇气等，闪蒸气经调节阀减压后送往燃料气系统。闪蒸气中的H2及CO虽然得到回收利用，但闪蒸气中一定浓度的甲醇气没有进行回收处理，在燃料气管中液化累积，存在巨大安全隐患，也造成一定甲醇的浪费，不利于甲醇合成装置的安全生产以及节能降耗。为此，解化化工分公司利用原有旧设备，改造了1座水洗塔，用氢回收系统的含醇水洗涤闪蒸气中的甲醇，闪蒸气中的甲醇回收后，再送往燃料气系统。

1甲醇合成装置工艺流程

甲醇合成装置工艺流程见图1。来自合成气压缩机的合成气经气气换热器预热进入管壳式甲醇合成塔，在铜基催化剂的作用下，CO，CO2与H2进行反应，生成甲醇和水；甲醇合成塔出口气进入气气换热器，与甲醇合成塔入口气换热，将入塔气加热至活性温度以上；同时，甲醇合成塔出口气温度下降，出气气换热器再经水冷器冷却后，进入甲醇分离器进行气液分离。出甲醇分离器的大部分气体作为循环气去合成气压缩机增压循环利用，小部分作为弛放气送往氢回收系统，通过膜分离回收其中的H2，回收的H2再送往压缩工段回收利用。从甲醇分离器分离出来的粗甲醇由过滤器进入闪蒸槽，粗甲醇经闪蒸释放其中的溶解气体后再由粗甲泵送至甲醇精馏系统。

图1　甲醇合成装置工艺流程

2闪蒸气处理过程中存在的问题

闪蒸槽的主要作用是暂时储存甲醇以及减压，闪蒸使溶解在甲醇液中的气体释放出来，闪蒸气的主要成分有H2，CO及甲醇气等。闪蒸气中的H2和CO虽然得到了回收利用，但是闪蒸气中7.13%(体积分数)的甲醇气没有得到回收处理，造成一定甲醇的浪费，存在巨大安全隐患。

3闪蒸气中甲醇回收方法

回收甲醇合成闪蒸气中甲醇最简单、最好的方法是新建1座水洗塔，先吸收闪蒸气中的甲醇，然后将闪蒸气送往燃料气系统作为燃料气使用，并对吸收闪蒸气中甲醇后的含醇水进行回收利用。在水洗塔的内部装填一定高度的填料，闪蒸气作为连续相自塔底向上流动，与作为吸收剂的水进行逆流传质，气液两相的组分浓度沿塔高连续变化，即利用水洗塔作为连续型的传质设备分离闪蒸气中的甲醇。

洗涤闪蒸气所用的水可用现在氢回收系统水洗塔过来进闪蒸槽Ⅰ的含醇水。此含醇水的甲醇质量分数约为7%、流量约为1 m3/h，用于吸收500 m3/h左右的甲醇气，基本可以满足工艺要求。

3.1　水洗塔工作原理

水洗塔运行时，来自合成系统的尾气自下部进入塔内，经气体均匀分布装置自下而上穿过填料间隙，此时从塔顶进水管进来的水通过蓬头式分布器自上而下沿填料表面下流，气液两相在填料表面进行连续逆流接触，由于H2，CO及甲醇气等气体在水中的溶解度不同(甲醇气的溶解度远大于H2和CO的溶解度)，甲醇溶于水而形成含醇水溶液，则闪蒸气中的甲醇得以分离。

3.2　闪蒸气中甲醇回收工艺流程

闪蒸气中甲醇回收工艺流程见图2。来自闪蒸槽的闪蒸气首先经调节阀减压至0.4 MPa后由下部进入水洗塔，与来自塔顶的氢回收系统含醇水充分接触，经塔液位调节阀将提高浓度后的含醇水由塔底送至闪蒸槽。经洗涤后的闪蒸气中甲醇体积分数<0.05%，由塔顶出来经气液分离器进行气液分离后，闪蒸气最终送至燃料气管网回收使用。

图2　闪蒸气中甲醇回收工艺流程

3.3　水洗塔填料的选择

填料是填料塔中的传质元件，按填料的堆放形式可分为散堆填料和规整填料。散堆填料也称为乱堆填料，是具有一定几何形状和尺寸的颗粒体，在塔内以散堆的方式堆积；规整填料也称为结构填料，是由丝网、薄板或栅格等构件制成的具有一定几何形状的单元体，在塔内规则、整齐地排放。另外，填料还可分为拉西环矩鞍填料和鲍尔环填料。

一般对填料的基本要求有：传质效率高，能提供大的气液接触面，即要求具有大的比表面积；并要求填料表面易于被液体润湿，只有润湿的表面才是气液接触表面。因此，要求填料层的空隙率大，不应引起偏流和沟流。填料须经久耐用、具有良好的耐腐蚀性，且有较高的机械强度和必要的耐热性，取材容易，价格便宜。

由于鲍尔环填料是对拉西环的改进，在拉西环的侧壁上开出2排长方形的窗孔，被切开的环壁的一侧仍与壁面相连，另一侧向环内弯曲，形成内伸的舌叶，而舌叶的侧边在环中心相搭。鲍尔环由于环壁开孔，大大提高了环内空间及环内表面的利用率，气流阻力小，液体分布均匀。与拉西环相比，鲍尔环的气体通量可增加50%以上，传质效率提高30%左右。因此，改造的水洗塔选用鲍尔环型散堆填料。

4效果分析

闪蒸气洗涤前、后气体组分含量对比(体积分数)见表1。