低温甲醇洗工艺节能改进探讨

陈燕忠

摘 要：低温甲醇洗工艺是在20世纪50年代出现的，对于高浓度酸性气体的处理来说比较合适，特别是在净化含硫水煤气方面。这个技术以其独有的净化效果好、应用灵活性强等特点而受到现代煤气化工行业的广泛欢迎，它不但在去除硫化氢与二氧化碳方面能得到较好的效果，同时也能确保后期的加工工序不会受到硫化物等有害物质的影响。但这并不代表该技术就不存在缺陷，在工艺节能方面还需进一步改进。

关键词：低温甲醇洗;节能优化;分析

0 引言

低温甲醇洗工艺是一种比较先进的脱硫、脱碳的化工工艺，它的主要原理就是低温甲醇对于酸性有着很强的溶解性，以此特征来进行选择和净化。这种工艺从20世纪50年代就已经出现，经过了多年的发展也有了很大的进步，不过，在节能方面的改进空间还是很大的。

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

改革开放以后我国的社会经济出现了大幅度的增长，一直处于稳定而快速的增长之中，工业水平不断提升，工业化的程度越来越高。不过，经济的发展，还有工业的进步都会增加对于能源的消耗，对于能源的需求也变得更加的多样化，如果不能满足这方面的需求就会对经济的发展造成阻碍。所谓的多样性，也就是如今人们对于各类能源的应用需求都在增长，可是我国的能源形势却并不好，虽然煤炭资源比较丰富，可是石油以及天然气等则比较匮乏。在这样的形势下就需要加强煤化工业的发展。因为我国煤炭的储量很大，成本也低，所以应该追求利用煤炭来代替天然气和石油等，随着煤制气以及煤制油的成本的下降，煤化工产品也会更多。不过，煤化工生产的气体或者液体通常都会含有很多二氧化碳以及硫化物之类的杂质，这样就会降低产品的品质，还容易污染环境，所以要采取措施净化这些产品。低温甲醇洗工艺就是一种比较常用的净化方式，人们也经常会思考它的优势以及劣势，比如说，它的劣势是需要很多的资金进行一次性的投资，优势则在于它是比较安全和稳定的。这一技术一直都在进行着改进和完善，如今，节能技术的快速发展又为其成本的降低提供了一个新的方向，这也是适应社会发展需求，对于缓解国家的能源压力有着积极的作用 。

1.2 节能改进技术的思路

这一工艺使用的主要材料就是甲醇溶剂，在进行净化的时候，甲醇在处于低温时对酸性气吸收能力强，这是一个物理过程，在这一过程中甲醇并不会被消耗，不过对于甲醇的循环却需要消耗很多的冷量，能够占到整个工艺的一半还多。这一工艺通常是用来筛除碳以及硫这两种化合物，最多的就是二氧化碳，其次是硫化氢，要知道二氧化碳的含量通常会超过70%，所以，对于二氧化碳的处理消耗的冷量占了绝大部分。相关研究显示，脱碳作业的能耗要比脱硫作业高很多，因此，可以通过降低工艺气中二氧化碳含量的方式来实现节能的目的，并且也能够减少对于甲醇的使用。

2 低温甲醇洗工艺流程简介

这种工艺是一种多塔流程工艺，需要经过吸收塔、中压闪蒸塔、CO2解析塔、H2S浓缩塔、N2气提塔、热再生塔、甲醇水分离塔和尾气洗涤塔等。就比如说合成氨装置，在原料气经过冷却并将水分离出去以后就会进入吸收塔，进行脱H2S和CO2处理，之后就会进入液氮洗工段，而吸收了H2S和CO2的甲醇溶液则会进入中压闪蒸塔，然后闪蒸出来的闪蒸气（有效气：CO和H2）以及液氮洗工段的H2就会进入循环气压缩机，进行压缩和冷却，然后送入原料气冷却器进行回收。而在中压闪蒸塔的上段会排出含有大量含硫甲醇溶液，这些溶液会被送到CO2解析塔中下段，而无硫甲醇溶液则有两个去向，分别是CO2产品塔以及H2S浓缩塔;不含硫CO2会从CO2解析塔顶部出来，这也就是CO2产品气，而这里的塔液则会传入H2S浓缩塔里面闪蒸，它顶部的尾气在经过复热后就会输入到尾气洗涤塔，液相则进入N2气提塔，通过氮气气提提高H2S的浓度;含有大量CO2以及H2S的甲醇溶液会送入热再生塔进行闪蒸和热气提，使甲醇再生，甲醇蒸气以及酸性气混合物经过冷却和分离，其中的冷凝液就会进行回流，而酸性气需要进行复热之后就会送出界区。

3 低温甲醇洗工艺节能优化的关键技术

3.1 对CO2进行液化分离

在实施这一工艺的期间，有可能会形成含有少量硫化物的有害气体，还有含有大量二氧化碳的气体，甲醇在这一过程中需要脱除硫化物以及二氧化碳，如果可以实现脱除一些二氧化塔的话，那么工艺系统中的甲醇循环量就会减少，其节能效果就会有显著的提升。宁夏石化公司就将低温甲醇洗和二氧化碳液化分离技术进行了结合应用对工艺气进行处理，依靠低温来对二氧化碳进行液化分离，而在温度比较低时，甲醇蒸汽的饱和蒸汽压相应也会比较低，因此其带走的甲醇量也会比较少，可以降低甲醇损耗。显然，该工艺技术的改进主要是通过采用液化分离的方式将部分二氧化碳分离出来而实现的，这样一来，用于吸收二氧化碳的甲醇总量就会显著降低。

3.2 高压闪蒸系统能量回收

液化分离的二氧化碳在经过闪蒸换热器闪蒸后可为工业气中二氧化碳的液化冷却提供所需的冷量，其冷量的再利用减少了低温甲醇洗过程中的冷量补充，减少了能耗。闪蒸回收冷量时，为避免二氧化碳固化结冰对整个工艺过程产生影响，闪蒸后的气体二氧化碳压力应控制在二氧化碳三相点压（517950Pa）以上，为进一步回收能量，可增设二氧化碳膨胀机，二氧化碳经过膨胀机绝热做功膨胀，回收二氧化碳压力势能的同时，也能相应获得二氧化碳在做功膨胀过程中产生的冷量，从而大大降低低温甲醇洗过程中冷量的消耗[4]。

3.3 液体二氧化碳的充分利用

液化分离后的二氧化碳还可作为冷源使用，使脱碳塔底部出口富碳甲醇的温度低于零下45℃，使二氧化碳充分溶解于甲醇中，从而减少整个工艺过程中贫甲醇的循环量[5]。

3.4 低温甲醇洗工艺系统节能改进措施

这一工艺系统主要包含了二氧化碳和硫化氢的吸收塔、再生塔，中低压闪蒸塔，尾气吸收塔和甲醇精馏塔等工作流程。在高压低温的条件下甲醇吸收了硫化氢以及二氧化碳等气体之后要经过减压闪蒸再进入再生系统中。采用减压阀来降低高压气体的压力，然后进入再生系统中，由于不能够回收能量，损失了压力能。所以，经常看到工业中通过使用液力透平泵一体化设备将压降损失能回收，将能量回收再利用。这一系统把废热、余压和废气等能量转变成生产中需要的机械能，属于回收能量效果极高的设备。将这一设备引入到低温甲醇洗工艺中可以把硫化氢以及二氧化碳吸收塔内的压力时能转变成机械能，将机械能再次转化成电能，将甲醇循环泵带动起来。这一工艺系统的改进和优化方案不僅可以减少电能的消耗，还能回收系统中多余的压降能。据相关报道，低温甲醇洗工艺系统中采用液力透平泵一体化设备每年能为工厂节约百万元的电费，经济效益非常好，在煤化工中应用前景广阔。

4 结语

受到我国现代产业的不断发展和对能源多样性要求的影响下，今后的发展趋势是对低温甲醇工艺的改进，通过对这一工艺西戎的改进和优化，实现了成本和消耗能源的节约，降低了污染物质的排放量。在此，采用对CO2进行分离的形式来实现甲醇循环能耗的降低，而且在酸性气体的净化系统中的验证效果非常好;在对低温甲醇洗工艺线路的调整实现对设备技术的改造和优化，能量消耗得到了有效的降低，为其工艺的健全和发展奠定了坚固的基础。

参考文献：

[1]曹晋斌.低温甲醇洗工艺节能优化的相关探讨[J].化工设计通讯，2017，43（10）：9+184.

[2]吴延伟.试论低温甲醇洗工艺节能改进方法[J].化工管理， 2017（15）：100+102.

[3]黄浩峰.低温甲醇洗工艺节能优化研究[J].当代化工研究， 2016（05）：41-42.

[4]李石尧.低温甲醇洗工艺节能改进探讨[J].化工管理， 2015（27）：212.

[5]崔静思.低温甲醇洗工艺节能改进探讨[J].神华科技， 2015，13（01）：93-96.