1、低温甲醇洗流程的优缺点分析探讨【摘要】近年来国外的合成氨工业的发展已趋向大型化，自上个世纪 70 年代以来，国外所建的以和渣油为原料的合成氨装置的脱除酸性气体过程也大都采用低温甲醇洗工艺，国内对低温甲醇洗技术表现出浓厚的兴趣。基于此，本文对低温甲醇洗流程的优缺点进行一番分析探讨。 【关键词】低温甲醇洗 优缺点 工艺 一、低温甲醇洗的发展 低温甲醇洗的工业生产装置的设计最初是由林德和鲁奇研究开发的。鲁奇公司承包建成的第一个工业化示范性装置主要用于加压鲁奇炉制得煤气的净化。林德公司最早建立的低温甲醇洗装置是用来净化含硫转化气，脱除的硫化物和二氧化碳用来合成其他有用产品。 我国从上世纪 70 年代开
2、始对低温甲醇洗技术进行研究，取得了一定的成果。南化集团研究院对低温甲醇洗工艺的热力学和基础数据测定进行了深入的研究，北京化工大学在测定气液相平衡参数做了很多工作，浙江大学和上海化工研究院在低温甲醇洗的工艺参数的计算方面，兰州设计院对气液平衡数学模型的计算十分精确，我校在化工工艺模拟计算方面的成果更是十分显著。另外，在低温甲醇洗工艺相关设备的制造方面也有很大的进展。低温甲醇洗工艺的广泛应用，也会促进我国对此工艺的研究力度和深度的增加，对于吸收国外技术具有十分重要的意义。 二、低温甲醇洗分类 目前一般将低温甲醇洗工艺分为一步法和两步法两种流程，传统的二步法低温甲醇洗净化工艺流程中，在变换上游的第
3、1 步被脱除，CO2 在变换下游的第 2 步被脱除。每一步都有相对应的独立的脱硫塔和脱碳塔。而一步法低温甲醇洗工艺流程中，H2S 与拨基硫和 CO2 分别在同一个设备即吸收塔中的不同部位被选择性脱除。也就是说，一步法是脱硫和脱碳一起进行的工艺流程，而两步法则是先进行脱硫，然后进行变换，再接着脱碳的工艺流程。二者在基本原理上没有什么根本区别，技术方面也都很成熟，在实际应用中，就上述两种流程的选择，主要结合以下工艺来考虑： （1）根据气化炉操作压力和煤种。气化炉操作压力低，而且粗煤气中硫含量高，需低温甲醇洗装置先经过先粗脱硫，后送往压缩机组压缩，变换，再送到低温甲醇洗装置脱硫，脱碳。相反，如果气化
4、炉操作压力高，可采用一步法。 （2）根据生产产品的不同。如果出低温甲醇洗装置后工序产品单一，比如生产合成氨或生产产甲醇，可以一步法。但如果后续工序既产合成氨又产甲醇，就需要采用两步法。 三、低温甲醇洗流程的优缺点 低温甲醇洗目前获得了广泛的应用，国内外也有百余套大中型采用低温甲醇洗装置来脱除酸性气体。 （一）低温甲醇洗的优点 （1）冷甲醇的优越性。在一 30到一 70的低温下，甲醇可以同时脱除气体中的无机硫化物和有机硫化物、CO2， HCN， NH3， ，NO 以及石蜡烃、芳香烃、粗汽油等组分，并可同时使气体脱水，彻底干燥，所吸收的有用组分可以在甲醇再生过程中回收；低温高压下，甲醇对酸性气体，
5、特别是对 CO2 与 COS 等吸收能力强；甲醇吸收的选择性好。同样条件下，甲醇对大，但对 CO， CH4、N2 的溶解度小。通常低温甲醇洗的操作温度为-30一-70 。各种气体在一 40时相对溶解度。溶解度的巨大差异，就会大大降低有效气体氢气在净化过程中的损失。除此以外，甲醇对 H2S 的溶解度比对 CO2 的溶解度的 6 倍，利用这个特点，在实际生产中可将 H2S 与 CO2 在同一设备的不同吸收段进行吸收，可以选择性地从混合气中先脱除 H2S，而在甲醇再生时先解吸 C02，这样既可以保证再生的 CO2 纯度，也可以满足尿素生产的要求；甲醇的物理性质符合选用吸收剂的指标要求。甲醇沸点低，比
6、热大，粘度小。甲醇的沸点较低为 64. 7 0C，非常有利于它的再生。吸收剂的热再生温度低，能耗就低，同时会减少系统的冷量损失。由于在低温下甲醇的平衡蒸汽压也很小，因此甲醇溶剂损失也相应的较少。25 时甲醇比热为 2. 51 kJ/kg.，比绝大部分有机溶剂的比热都大，这样溶质的吸收过程中温升就会比较小，有利于气体的低温吸收。同时，甲醇在温度为-30时的粘度相当于常温下水的粘度。甲醇在-55时的粘度也仅仅为常温水的两倍，具有良好的传热、传质性能，这样对节省动力消耗十分有利；甲醇的化学稳定性和热稳定性好。甲醇不易于有机物、氰化物等杂质反应，不易氧化和降解，在吸收过程中不起泡，纯甲醇为中性物质，对
7、设备无腐蚀，不需要特殊防腐材料。而且甲醇与水互溶，可利用它来干燥原料气；甲醇价廉易得，易于萃取。在鲁奇型低温甲醇洗工艺中，该工艺对粗煤气中的石脑油、芳香烃类物质的吸收比较彻底，利用甲醇与水的互溶性进行萃取，可获得石脑油产品，同时对甲醇水进行分离，回收甲醇，可以减少甲醇的损失。 （2）H2S 的浓缩过程比较简单，在原料气中硫含量波动比较大的情况下，只要流程配置适当，H2S 的浓度也都能够满足硫回收的要求，适于进一步处理的高浓度的富硫气体中（如克劳斯装置） ，在界区范围提供产品 CO2 产品气而没有其他杂质，适于尿素合成。 （二）低温甲醇洗的缺点 以渣油或煤为原料所制得的合成氨原料气采用低温甲醇洗
8、串联液氮洗的净化流程，虽然具有很大的优越性，但也有不足之处：由于低温甲醇洗操作温度低，内部介质为粗煤气，设备和管道的材质要求很高，不仅需要一定的强度和抗应力腐蚀的能力，而且需要采用低温钢材，有部分设备还需要从国外引进，基础设施投资比较大；为了降低能耗回收冷量，换热设备特别多，流程显得很复杂，投资费用较大；甲醇属于有毒物质，设备密封要求严格，设计时应充分考虑到这一点，同时也给操作带来和维修带来一定的困难；低温时甲醇对碳氢化合物组份的吸收能力也很大，丙烷在甲醇中的溶解度就大于二氧化碳在甲醇中的溶解度，这就限制了低温甲醇洗工艺在气体处理工业的进一步发展。 参考文献： 1雷培德，李瑞阳，汪静.化工流程模拟及应用J.节能，2008， （3）. 2杨光辉.化工流程模拟技术及应用J.山东化工，2009， （8）.
