当前, 我国气体净化方法主要有气液吸收、气固相催化转化、分子筛分离、膜分离、固体吸附等多种方法, 气液吸收是其中应用最为广泛的工艺。二氧化碳和硫化氢溶于水, 溶液均为酸性反应, 当前合成气脱除二氧化碳及硫化氢的方法主要是吸收法。吸收法分为物理吸收和化学吸收, 低温甲醇洗发属于物理吸收法的一种, 当前在我国大范围的应用。
1 低温甲醇洗脱除二氧化碳工艺流程
1.1 低温甲醇洗脱除二氧化碳的必要性
在以煤或渣油为原料合成氨的过程中, 除了含有合成气必备的N2、H2等外, 变换工序变换气中还含有CO2、H2S、COS、CH4及饱和水分等等气体, 其中含硫化合物与含氧化合物是氨合成触媒的毒性物质, 在气体进入合成工艺前, 必须将其脱除, 同时, 在后续工序中, 一般由液氮洗脱除CO2等物质, 二氧化碳和水分会冻结形成固体, 堵塞管道及设备, 必须将其脱除干净。变化气体中分离出来的二氧化碳一般具有浓度高、数量大的优势, 是生产尿素或纯碱及干冰的重要原料, 而COS及H2S等对大气具有严重的危害。所以从环境、经济效益、设备维护等方面来说, 都应进行气体的洗脱。
1.2 低温甲醇洗脱除二氧化碳的作用和构造
低温甲醇洗工艺的作用主要有三个方面, 首先可净化原料气, 能将进入低温甲醇洗的原料气中CO2、H2S等物质脱除至规定含量, 满足氨合成或液氮洗的工业要求;其次, 能收回副产品, 尤其是二氧化碳。二氧化碳是制造尿素、纯碱的主要工业原料, 所以低温甲醇洗具有保证二氧化碳质量和数量的重要作用;最后, H2S等有毒物质对环境具有极大的危害, 所以应对生产工艺进行控制[1]。
低温甲醇洗工艺是利用-60--50°C甲醇的特性脱除原料气中轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫等有机化合物, 这一方法具有吸收能力大、气体净化度高的特点, 出口气中的CO2能脱除至10-20ppm, 将无机硫和有机硫脱除至0.1ppm以下。同时, 甲醇价格便宜, 制造容易, 具有较高的经济效益。
我国的低温甲醇洗工艺主要分为一步法和两步法两种, 两者的基本原理并无显著差异, 主要根据工艺变换进行选择。一步法低温甲醇洗工艺主要用于耐酸变换后, 可同时进行脱硫和脱碳;两步法先行脱硫, 在铁铬系变换后进行脱硫。
1.3 低温甲醇洗脱除二氧化碳的工艺流程
低温甲醇洗脱除二氧化碳时, 首先将压力为2.5MPa左右的原料气在预冷器中, 将净化气和二氧化碳冷却至-20°C, 然后输送至吸收塔底部, 在吸收塔中将-75°C的甲醇溶液与预冷过的气体逆流接触。此时大部分的二氧化碳已被吸收。二氧化碳在在溶解时会进行放热, 塔底排出的甲醇溶液温度会上升至-20°C, 将洗手液从塔底引出, 送往闪蒸器吸出氢气、一氧化碳等气体后再送回原料气总管。甲醇液由闪蒸器直接进入再生塔, 经过两级减压后再生。在第一级中, 进行常压再生, 先解吸出二氧化碳, 二氧化碳镜预冷器与原料气换热后回收利用, 二级再生为在真空度为20KPa的环境下再生。此时二氧化碳大部分被解吸, 得到半贫液。二氧化碳在解析过程中中会吸热, 半贫液温度会降低至-75°C, 甲醇可经加压送至吸收塔中部, 循环使用[2]。
2 低温甲醇洗工艺的优势
低温甲醇洗工艺是由德国林德公司和鲁奇公司开发的以一种气体净化方法。当前大部分的大型合成氨厂普遍采用低温甲醇洗工艺, 主要由于这一工艺具备以下几种优势。首先, 甲醇能脱除气体中的多种成分, 在-30-70°C的低温中, 甲醇能同时脱除气体中RSH、CO2、H2S、COS、C4H4S、NO、COS等, 同时, 这些气体在甲醇中具有较高的溶解度, 吸收能力较强;其次, 甲醇的选择性较好, 对CO2、H2S、COS的溶解度较大, 对CO、CH4、H2等的溶解度较小;从经济方面来说, 甲醇沸点为64.7°C, 有利于吸收剂的再生, 具有能耗低的优势[3]。甲醇的比热大, 可确保在吸收过程中产生较小的温升, 有利于低温的吸收。甲醇具有较为稳定的化学稳定性和热稳定性, 不会被有机物、氰化物等降解, 吸收过程中不会对设备产生腐蚀作用, 同时对水互溶, 可用以干燥原料气。同时甲醇易于萃取, 购买便宜, 具有较高的经济性。
3 结语
低温甲醇洗是我国洗脱二氧化碳的主要工艺, 具有较高的经济效益和技术优势, 但同时也具有解吸浪费较大、回收率低、气提效果差的缺点, 说明在工业生产中, 低温甲醇洗工艺具有较大的提升空间, 通过对当代信息技术的引进及控制, 可进行工艺的升级应用。所以, 应在当前工艺的基础进行深度的研究和探索, 提高低温甲醇洗工艺的有效率, 降低消耗并提高回收率。
摘要：低温甲醇洗脱除二氧化碳工艺广泛的应用于工业气体的净化, 如氢气、一氧化碳等。低温甲醇洗工艺是一种原料气净化法, 能脱除原料气中的酸性气体, 进而达到净化原料气的目的。当前农业、能源产业及相关工业迅速发展, 为了满足市场的需求, 需要对固有的工业技艺进行优化和升级, 本文对低温甲醇洗脱除二氧化碳工艺流程进行了研究, 全文介绍了有关工艺流程和我厂的主要设施构造等方面的内容。
关键词：甲醇洗工艺,脱除二氧化碳,脱除,工艺流程
参考文献
[1] 李涛, 吴明清.FCC汽油轻馏分非加氢脱硫脱氮的实验室研究[J].石油商技, 2013, 03:81-87.
[2] 王彦明, 昝河松.页岩气脱除二氧化碳技术及其利用开发[J].山东化工, 2013, 07:51-54.
[3] 史春风, 林民, 朱斌, 龙军.HPPO工艺中试装置中钛硅催化剂的失活及再生[J].石油学报 (石油加工) , 2013, 05:864-869.