半贫液低温甲醇洗装置运行总结及探讨.docx

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1、半贫液低温甲醇洗装置运行总结及探讨顾朝晖;杨国洞【摘 要】A brief introduction is made of the principle , characteristics , development history both at home and abroad and actual operation situation of low-temperature methanol wash process .Based on theoretical analysis of the absorption process of semi lean liquid and absorpti

2、on process of fully lean liquid, further optimization direction of the process is suggested .%简要介绍了低温甲醇洗工艺的原理、特点、国内外进展历程及实际运行状况。依据半贫液吸取流程与全贫液吸取流程的理论分析，提出了该工艺进一步优化的方向。【期刊名称】化肥工业【年(卷),期】2023(043)004【总页数】3 页(P59-61)【关键词】低温甲醇洗;半贫液吸取流程;全贫液吸取流程【作 者】顾朝晖;杨国洞【作者单位】河南心连心化肥 河南乡 453731;河南心连心化肥 河南乡 453731【正文语种】中

3、 文【中图分类】TQ113.26+4.3低温甲醇洗工艺是由德国的林德公司和鲁奇公司在 20 世纪 50 年月共同开发，是一种适用于处理含高浓度酸性气体的净化工艺。该工艺承受冷甲醇作为溶剂，利用甲醇对原料气中各组分不同的吸取选择性以到达脱除酸性气体的目的，属于物理吸取工艺法。1954 年，低温甲醇洗工艺在南非首先用于煤加压气化后的粗煤气的净化，随后用于城市煤气等的净化。20 世纪 60 年月以后，随着以渣油和煤等重碳质燃料为气化原料的大型合成氨装置的消灭，低温甲醇洗工艺因其具有可同时脱除多种物质，气体净化度和吸取选择性高，甲醇溶剂的热稳定性和化学稳定性好、损失少且易于再生，装置运行能耗低等众多优

4、点而得到广泛应用。鲁奇公司的低温甲醇洗工艺流程为脱硫-变换-脱碳，变换在脱硫和脱碳之间，而林 德公司的低温甲醇洗工艺则是变换后选择性一步法脱硫脱碳。鲁奇低温甲醇洗工艺 由于没有中间循环甲醇供给冷量，故系统所需冷量全部由外部供给。由于甲醇溶液 吸取温度低，其循环量相对较大，与林德工艺相比，鲁奇工艺能耗稍高，吸取塔体 积也较大，但系统冷量由外部供给，使操作调整相对敏捷，并通过型塔板的设计， 提高了塔的操作弹性。林德低温甲醇洗工艺承受高效绕管式换热器，提高了换热效 率，特别是多股物流的组合换热，节约占地，设备布置更为紧凑，能耗更低。我国对低温甲醇洗工艺的争论始于 20 世纪 70 年月，中石化兰州设

5、计院、南化集团争论院、浙江大学、上海化工争论院、大连理工大学等单位在该工艺的根底理论争论方面都取得了肯定的成果，其中大连理工大学在化工工艺模拟计算方面取得了较大的进展。大连理工大学从 1983 年开头进展低温甲醇洗工艺过程争论，1999年该项争论通过了中石化的鉴定，其改进后的工艺与林德工艺相像。截止至 2023 年 9 月，大连理工大学技术改造及工艺包设计业绩共 115 套，其中开车成功的有53 套，完成设计的有 7 套，正在设计及由于业主缘由工程暂停的有 55 套。大连理工大学开发的低温甲醇洗工艺主要分为全贫液吸取流程和半贫液吸取流程， 2023 年前签订的工艺包合同都为全贫液流程。考虑到能

6、耗状况，国内首套承受半贫液循环流程的低温甲醇洗装置在河南心连心化肥建成投产，从运行效果看，到达了预期目的。半贫液吸取流程与全贫液吸取流程根本全都，主要区分在于全贫液流程仅用贫甲醇作为洗涤塔脱碳段的吸取溶剂，而半贫液流程则增加了 1 股来自低压闪蒸系统的半贫甲醇作为吸取溶剂，相应多了 1 套半贫甲醇吸取、闪蒸循环系统及更加简单的换热系统。(1) 甲醇循环量在半贫液吸取流程中，洗涤塔 CO2 吸取段用半贫液代替局部全贫液，由于半贫液的吸取效果不如全贫液，所以半贫液循环量较被代替的全贫液循环量要大。也就是说，在洗涤塔 CO2 吸取段，半贫液吸取流程的总甲醇量大于全贫液吸取流程，同时 H2S 吸取段的

7、甲醇总流量略少于或等于全贫液吸取流程。(2) 冷量消耗在低温甲醇洗工艺流程中，除自身冷量回收外，还需要外界补充-40 的冷量。甲醇吸取 CO2 等酸性气是放热过程，酸性气从甲醇中解吸是吸热过程，且在同一压力下甲醇温度越低，CO2 等酸性气的溶解度就越大，所需的甲醇吸取剂循环量就越少。因此，为降低装置能耗、最大限度回收冷量和热量，低温甲醇洗流程的换热管网较简单。半贫液吸取流程的甲醇循环系统中多了 1 股半贫液，整个换热系统的自身冷量回收及外部冷量补充换热方面略不同于全贫液吸取流程。半贫液吸取流程有利于降低系统温度，使进入吸取塔的贫甲醇温度更低，有利于提高酸性气在甲醇中的溶解度；同时，由于单位质量

8、甲醇中溶解的 CO2 多，使富甲醇在低压闪蒸及汽提闪蒸时可到达更低的温度，通过冷、热甲醇换热可使吸取塔的甲醇温度更低， 进而削减了系统中贫甲醇的循环量，降低了冷量消耗。因此，理论上全贫液吸取流 程冷量消耗大于半贫液吸取流程。(3) 关键设备尺寸由于系统中甲醇循环量的不同，导致 2 种装置的塔径略有不同。吸取和闪蒸局部的塔径根本相当，主要是由于液相流量不同，但气相流量全都，而打算该局部塔器直径的关键参数为气相流量。半贫液吸取流程的贫甲醇流量小，意味着进入热再生系统的甲醇循环量小，相应热再生塔、甲醇水分别塔的塔径比全贫液吸取流程的小很多。由于装置产生的尾气和 CO2 量相当，故尾气洗涤塔塔径全都。

9、(4) 消耗指标低温甲醇洗装置的消耗主要为冷量、低压蒸汽、中压蒸汽、循环水、电、低压 N2、脱盐水、甲醇等，在装置总能耗中的比重从高到低的排序依次为低压 N2、冷量、电量、低压蒸汽、中压蒸汽和循环水。含硫甲醇进入热再生系统前需承受 N2 汽提，以提高富甲醇中 H2S 相对于 CO2 的含量。N2 消耗量与进入富集塔的富甲醇量和温度等因素有关，全贫液吸取流程贫甲醇循环量大，其 N2 消耗量相对略大。冷量消耗是衡量低温甲醇洗装置能耗的核心指标。半贫液吸取流程由于削减了系统中甲醇的循环量，因而大幅降低了冷量消耗。电能消耗主要用于甲醇循环输送和闪蒸气循环压缩。半贫液吸取流程的贫甲醇泵、富甲醇泵的耗电量

10、少于全贫液吸取流程，但由于多了 1 股半贫甲醇，多 1 组半贫甲醇泵，所以其总电能消耗大于全贫液吸取流程。在流程设置相近、有效气回收率全都的前提下，闪蒸气循环压缩的电耗完全取决于甲醇循环量，全部吸取酸性气后的富甲醇都需经中压闪蒸回收有效气后再进入低压闪蒸和汽提系统，半贫液流程的总甲醇循环量大，闪蒸出的闪蒸气量也大，循环气压缩机的电耗也相应增加。蒸汽消耗主要用于甲醇热再生系统的再沸器，其中热再生塔塔底再沸器承受 0.5 MPa 等级蒸汽，甲醇水分馏塔塔底再沸器承受 1.0 MPa 等级蒸汽。蒸汽的消耗量 与进入热再生系统的甲醇流量有很大的关系，半贫液吸取流程由于贫甲醇循环量小， 故其热再生所需的

11、蒸汽量较少。循环水消耗主要在于热再生系统的塔顶冷凝器及贫甲醇的冷却，半贫液吸取流程由于贫甲醇循环量小，意味着循环水消耗量也少。低温甲醇洗装置的甲醇损耗主要为净化气、尾气、CO2 和废水中夹带排出系统的量，尾气和 CO2 排放前设有水洗塔回收甲醇，系统温度低可降低净化气中的甲醇饱和蒸气压，进而降低系统甲醇消耗。半贫液吸取流程甲醇吸取液温度低，故甲醇损耗略少。综上所述，全贫液吸取流程的蒸汽、循环水、冷量、甲醇等消耗高于半贫液吸取流程，而其电耗则略低。日产 1 000 t 氨低温甲醇洗装置不同工艺能耗比照见表 1。河南心连心化肥原料构造调整工程和疆基地的“3052”工程均承受了大连理工大学开发的低温

12、甲醇洗工艺，装置自开车以来，工艺运行整体稳定，净化气、酸性气、CO2 产品气、尾气、甲醇消耗、蒸汽消耗、冷量消耗、废水排放等均到达设计值。生产运行中消灭的问题如下：(1) 开车后循环氢气压缩机进口管道振动，将回气渐渐关死且加固管道后，振动现象消逝。(2) 甲醇水分别塔曾消灭设备筒体腐蚀，缘由是该塔进料为来自尾气水洗塔的甲醇水混合液，溶液呈酸性，腐蚀性较强。(3) 由于除沫器问题，甲醇消耗较高，具体表现：CO2 气中的甲醇含量高，指标为15010-6(体积分数)，实测为(200300)10-6(体积分数)；尾气中甲醇质量浓度指标为 190 mg/m3，实测为 200300 mg/m3。(4) 由

13、于除沫器的运行效果差，尾气水洗塔增加脱盐水量时，存在尾气放空带水现象。低温甲醇洗技术经过 60 多年的进展，整体工艺较为成熟，应用较为广泛，下一步优化应当涵盖以下内容：(1) 中压闪蒸段增加液力透平进展能量回收，马上中压闪蒸的工艺流程改为通过透平机回收能量带动半贫液泵。以河南心连心化肥原料构造调整工程为例， 如该局部能量 100%回收的话，估量可节约电量约 500 kW，但由于现场工况苛刻， 改造存在肯定的风险。(2) 在现有半贫液吸取流程根底上进一步优化，通过提高半贫液的占比来到达降低装置的整体运行费用的目的。(3) 由于河南心连心化肥低温甲醇洗装置为第 1 套承受半贫液吸取工艺流程的装置，在能量和热量利用方面确定还存在很多不合理的地方，需要进一步优化。