低温甲醇洗工艺及常见问题分析

时间：2024-07-28

朱鹏

（陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，陕西榆林 719000）

低温甲醇洗工艺，通常是指一种以低温甲醇为吸收溶剂，应用低温甲醇具备较好的酸性气体溶解度的特性，来实现气体净化的一种化工技术流程[1]。一般情况下低温甲醇洗技术大都会包含一个或多个吸收塔和解析塔，以生产根据不同的化工操作需求吸收原料气体中的酸性物质，再经由解析塔的解析操作实现将甲醇中被吸收酸性物质解析出来，而甲醇又返回吸收塔的操作，以此实现对甲醇的循环利用目标[2]。时至今日，低温甲醇洗技术的研究在世界化工领域已然经历了数年的时间，并且以德国为代表的低温甲醇洗技术已经逐步趋向于成熟，在这一背景下，由于我国低温甲醇洗技术发展时间较短，导致我国在这一技术领域的研究、应用仍旧十分有限，而此工艺大都被集中应用在我国煤化工行业酸性气体的脱除环节。

1 低温甲醇洗的工艺研究

1.1 德国Linde低温甲醇洗工艺

最早出现的低温甲醇洗工艺，基本工艺原理大都是将需要经过低温甲醇洗处理的原料气体通过换热装置进行降温后传输到分离装置中去，将低温甲醇洗所需原料气体中的冷凝溶剂予以分离[3]；待原料中的冷凝液完全分离后，操作人员就可以将被分离后的原料气输送到预设好的硫化氢、二氧化碳吸收塔中，分别通过上述预设的两个工艺操作单元吸收原料气中存在的氨气、氰化氢等物质，以及吸收塔中硫化氢、二氧化碳和低温甲醇的综合作用，以此来实现对原料气体的脱硫脱碳净化目的；而后在完成此环节低温甲醇洗操作后，操作人员就可将吸收了酸性物质的低温甲醇回传到解析再生装置中去，通过解析再生使其重复上述酸性质吸收和解析以及冷量回收工序，以此实现对这一环节甲醇的回收、利用。这一低温甲醇洗模式是比较基础的低温甲醇洗涤模式之一，此工艺的优势在于能够通过较为简单的低温甲醇洗反应吸收原理实现对原料气体的处理目标，合理地应用这一模式虽然能够获得一定的净化作用但是效率相对较低，依旧需要进一步的优化完善。

1.2 德国Lurgi低温甲醇洗工艺

相对于德国Linde低温甲醇洗工艺而言，Lurgi低温甲醇洗工艺相对更加的复杂，且在运行过程中需要耗费更多的能量和电量[4]。比如，在Lurgi低温甲醇洗工艺中，一般情况下都要求在对原料气体进行初期冷却后，应用去氨洗涤的方式将原料气体中存在的氨气应予以脱离，在完成气体的除氨操作后才能按照预期的需求经过相关冷却操作后进入吸收塔[5]。在Lurgi低温甲醇洗工艺的应用环节，一般应为原料气体设计预洗的环节，通过初期的洗涤去除原料气体中存在的氨气、氰化氢等物质，待到预洗结束后才能够进入到后续的主洗阶段，应用硫化氢的反应去除原料气体中存在的硫和氢，以实现对原料气体的净化操作；在去除原料气体中的硫和氢后，操作人员就应将经过处理的气体再次输送到后续的二氧化碳吸收塔中，应用低温甲醇对原料气体中残存的二氧化碳予以吸收，从而完成这一环节的净化操作。完成上述低温甲醇洗操作后，还要将从吸收塔出来的甲醇经由中压闪蒸环节解析出甲醇中的一氧化碳、二氧化碳以及氢气，待低温甲醇逐步冷却降温后再循环进入到吸收塔中，以实现此工艺中低温甲醇的循环利用。

1.3 大连理工低温甲醇洗工艺

就目前我国低温甲醇洗工艺而言，虽然这一领域的研究已然开展了数年的时间，大连理工针对此工艺也获得了一定的研究突破[6]，但是，就目前大连理工的低温甲醇洗工艺而言，受多方面技术因素的影响导致这一工艺在实际运行环节仍旧存在比较明显的不稳定性，所以，在我国实际生产中使用的低温甲醇洗工艺大都会选用上述两种低温甲醇洗工艺。就大连理工低温甲醇洗工艺而言，通常情况下会选择在40℃±0.05℃的环境下进行原料气体的转换，待到该气体冷却到-20℃±0.05℃时通过特定的容器将气体中存在的甲醇水溶液进行分离，而后根据需求进入后续吸收塔中。在大连理工的低温甲醇洗工艺中，比较常见的吸收塔设计大都有上吸收塔和下吸收塔两种，其中上吸收塔大都会被用作吸收原料气体中存在的二氧化碳等，而下吸收塔则普遍用于对经由上吸收塔气体的二次吸收，以此确保最后输出的气体能够符合相关的低温甲醇洗需求，最大程度上降低原料气体中残存的少量有害物质。与此同时，下吸收塔区域也同时设有闪蒸装置，能够在完成低温甲醇洗后对能够回收的甲醇予以回收，以实现这一环节的节能目标。该低温甲醇洗工艺的优势在于经由这一操作的原料气体净化度更好，同时循环后的甲醇纯度也相对更好，能够在一定程度上保障后续低温甲醇洗工艺应用的效果。

2 低温甲醇洗中常见的问题

2.1 被净化气体中残存的硫含量超标问题

研究以往的低温甲醇洗工艺环节，可以发现硫含量超标问题是低温甲醇洗生产工艺过程中极为常见的问题之一，造成这一问题的因素大都源于吸收洗涤酸性物质环节，甲醇温度较高、甲醇纯度差、系统中出现返硫等情况都会在一定程度上引发这一问题[7]。所以，在未来低温甲醇洗工艺应用环节，应着眼于上述这几方面造成低温甲醇洗问题的因素进行逐步的解决、优化，以此确保后续低温甲醇洗应用的效果。比如就这一环节，首先应确保低温甲醇的温度，将入脱硫阶段的甲醇温度控制在-30℃左右，以确保脱硫的效果；其次，技术人员应在工艺应用前针对甲醇的浓度予以测量，确保其纯度符合相应标准的基础上，对甲醇再生塔的温度、压力等进行优化，以解决问题。

2.2 净化工艺中二氧化碳含量超标问题

对于低温甲醇洗中二氧化碳含量超标的问题而言，笔者认为造成这一问题的原因大都源自系统中换热装置运行的不稳定性，造成了甲醇温度、纯度的不良影响，降低了甲醇的吸收能力，所以在后续的低温甲醇洗工艺应用环节，应着眼于低温甲醇洗系统中换热装置与制冷工艺之间的关系进行优化操作，积极稳定工艺操作特别是吸收甲醇的温度，并确保甲醇再生合格，创造一个安全平稳甲醇吸收能力稳定的工艺环境，以实现优化低温甲醇洗工艺的目标。

2.3 低温甲醇洗系统中甲醇消耗量过高的问题

一般情况下，造成这一问题的原因大都源自低温甲醇洗系统中精馏区域塔底温度控制较低的原因造成的，所以在未来的低温甲醇洗系统设计环节，应着眼于对精馏塔底区域的冷却换热装置进行改良，确保精馏塔底部温度平稳可控，调节反馈及时有效，保障甲醇溶液的轻重组分有效分离，提高甲醇回收率，以优化低温甲醇洗工艺的运行状态，避免甲醇耗用量过大，既造成较大经济损失又影响了低温甲醇洗系统的运行效率。