煤化工公司低温甲醇洗专题培训讲座PPT.ppt

低 温 甲 醇 洗,锡林郭勒盟创源煤化工有限公司,本 讲 主 要 内 容,低温甲醇洗 工 艺 概 述 低温甲醇洗 操 作 控 制 变换 工 艺 概 述 变换工艺 操 作 控 制 冷却 工 艺 概 述 冷却工艺 操 作 控 制 制冷工艺概述 制冷工艺操作控制 硫回收工艺概述 硫回收操作控制,,低温甲醇洗工艺概述,1.气体吸收分类,1.1气体吸收主要可分为物理吸收和化学吸收化学吸收：吸收过程中既有相间传质，又发生溶质和溶剂间的化学反应的是化学吸收如利用碱性溶液如氨、热碳酸钾、乙醇胺、N-甲基二乙醇胺（MEA、MDEA）等作为吸收剂与酸性气体发生化学反应而达到脱除目的吸收特点：吸收效果较好，但吸收反应热较大，脱附也较困难，需要较高的温度才能使被吸收的物质全部释放出来物理吸收：吸收过程中只有相间传质，并无化学反应发生的是物理吸收如利用CO2、H2S 等酸性气体溶解于水、甲醇或某些有机溶剂的特性将其吸收，主要有水洗法、碳酸丙稀脂法（FLUOR法）、低温甲醇洗法（RECTISOL法），聚乙二醇二甲醚法（SELEXOL法）等等；特点：吸收效果较差，吸附热较小，但脱附较容易进行。

低温甲醇洗工艺概述,1.2物理吸收法目前煤气化制合成气的净化技术大都采用物理吸收法，物理吸收法又分为热法和冷法热法主要有(硒醇)（塞勒克索尔）Selexol法 和NHD法；冷法主要是低温甲醇洗法塞勒克索尔（Selexol）法 ：Selexol法工艺使用的溶剂是聚乙二醇二甲醚混合物，它对不同的气体有不用的溶解度在Selexol溶剂中，CO2的溶解度为其他有效气体（H2 、N2等）的50倍以上，而H2S的溶解度又是CO2的9倍，其他硫化物的溶解度更高，因此它既能脱除CO2，又能脱除硫化物使用的工况范围为： 0. 7~10MPa，温度-18℃~60℃，再生可采用闪蒸、汽提（介质可以为蒸气或氮气、空气）NHD净化法 NHD净化法使用的溶剂是多聚乙二醇二甲醚，与Selexol法使用的吸收剂近似，因此这两中净化工艺相似低温甲醇洗工艺概述,2.低温甲醇洗工艺简介低温甲醇洗(Rectisol)是20世纪50年代初德国林德(Linde)公司和鲁奇(Lurgi)公司联合开发的一种气体净化工艺第一套低温甲醇洗装置由鲁奇公司于1954年建在南非的合成燃料工厂，目前世界上有近百套工业化装置，其中中国引进了十多套，低温甲醇洗工艺适合于处理含硫渣油部分氧化、煤气化生成的气体中CO2和硫化物。

该工艺为典型物理吸收法，是以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温下对酸性气体溶解度极大的特性，脱除原料气中的酸性气体由于甲醇的蒸汽压较高，所以低温甲醇洗工艺在低温(-35℃～－55℃)下操作，在低温下CO2与H2S的溶解度随温度下降而显著地上升，因而所需的溶剂量较少，装置的设备也较小在－30℃下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的6.1倍，因此能选择性脱除H2S该工艺气体净化度高，可将变换气中CO2脱至小于20ppm，H2S小于0.1ppm，气体的脱硫和脱碳可在同一个塔内分段、选择性地进行低温甲醇洗工艺技术成熟，在工业上拥有很好的应用业绩，被广泛应用于国内外合成氨、合成甲醇及其他羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中低温甲醇洗工艺概述,3.低温甲醇洗的工艺特点 ◆对酸性气体吸收能力强 可以脱除气体中的多种杂质在-30 ℃到-70℃得低温下，甲醇可以同时脱除气体中的H2S、COS、CO2、NH3、NO以及石蜡烃、芳香烃、粗汽油等杂质，并可同时脱水使气体彻底干燥，所吸收的有用组分可以在甲醇的再生过程中加以回收 ◆气体的净化度很高净化气中总硫含量可以脱到0.1ppm以下，CO2可以净化到10ppm以下。

低温甲醇洗可适于对硫含量有严格要求的化工生产 ◆可以选择性地脱除H2S和CO2由于低温时H2S,COS和CO2在甲醇中的溶解度都很大，并且随温度下降而显著地上升，所以吸收剂的循环量较小，装置的设备也较小，动力消耗低；特别是当原料气的压力和待脱除的气体组分含量比较高时更为明显在－30℃下，H2S在甲醇中的溶解度为CO2的6.1倍，因此能选择性脱除H2S低温甲醇洗的工艺特点 ◆甲醇采用减压闪蒸、加热再生, 方法简单富液在减压再生过程中, 由于压力的骤然降低产生节流效应,液体汽化使溶液温度降低, 再将冷量传给再生好的溶液而进入工序的粗煤气又借与富液再生时的低温解吸气进行高效换冷, 整个装置冷量损失小由于H2、CO、CH4 在甲醇中的溶解度都很低, 因此, 再生过程中有效气体的损失很小 ◆有利于H2S 的回收利用, 减少环境污染甲醇反复减压再生过程中含H2S 的闪蒸气用甲醇反复再吸收, 可使H2S 气体在溶液中富集, H2S 浓度提高后, 再将富含H2S 的甲醇加热再生, 获得浓度为30% —— 35% 的H2S 气体, 送克劳斯装置回收硫,消除了含硫废气对环境的污染 ◆甲醇的热稳定性和化学稳定性好。

甲醇粘度小，在生产中不降解、不起泡、无腐蚀性；原料来源充足, 价格较低, 有利于降低成本低温甲醇洗工艺概述,4.Linde和Lurgi工艺的特点 4.1林德低温甲醇洗工艺流程特点： ◆林德低温甲醇洗配置在耐硫CO 变换的下游,选择性地一步法脱硫脱碳,采用林德的专利设备—高效绕管式换热器，提高换热效率，特别是多股物流的组合换热，流程短、布置紧凑、节省占地 ，能耗较省 ◆原料气进入低温甲醇洗装置后，喷入少量循环甲醇，防止气体结冰，避免系统阻塞 ◆在甲醇溶剂循环回路中设置甲醇过滤器，除去FeS、NiS 等固体杂质，防止其在系统中积累而堵塞设备和管道 ◆一般采用氮气气提浓缩硫化氢，二氧化碳回收率70% 4.2鲁奇低温甲醇洗工艺流程特点： ◆鲁奇低温甲醇洗配置在煤气化装置的下游,流程的安排为气化脱硫，变换后脱碳，属于二步法流程变换处于脱硫和脱碳之间,原料气热而复冷,换热次数多,能量损失大,设备数量多,流程较长,投资较高 ◆由于没有中间循环甲醇提供冷量，吸收所需的冷量全部由外部供给；甲醇溶液吸收温度低，甲醇溶液循环量相对较大，相对于林德流程能耗稍高 ◆系统冷量全部由外部提供，操作调节相对灵活，并通过新型塔板的设计，提高了塔的操作弹性。

低温甲醇洗工艺概述,5.低温甲醇洗工艺流程配置的基本原则◆保证净化气的净化指标为此，要保证必要的甲醇纯度、吸收温度和溶液循环量以及必要的塔板数再生彻底的贫液送吸收塔精洗段，吸收过程中放出的吸收热及时移走充分利用甲醇对H2S和CO2吸收的选择性差别，合理分配溶液量，用饱和有CO2的甲醇吸收H2S ◆保证甲醇的充分再生、再生过程中注意有用气体的回收溶液再生一般有三种方法一是减压闪蒸解析，减压过程中溶液的温度降低气体解析的量及其组成与压力、温度有关，受压力的限制，不能很彻底二是气提再生用一种惰性气体进行气提气提的效果与 尾气的组成受气提的温度、压力以及气提量的影响三是热再生溶液在热再生塔的再沸器中用蒸汽加热沸腾，用甲醇的蒸汽气提再生彻底，但耗费蒸汽三种再生方法应合理配合，以节省能耗，减少有用气体的损失同时实现有用气体的回收 ◆要根据后续系统的工艺要求，保证所回收CO2产品的纯度同时CO2气体中的甲醇含量也不应该超过规定的指标CO2解析塔的温度与压力要控制合理，要进一步将可能同时带出的H2S加以回收 ◆溶液再生时放出的H2S气体要符合下游工序例如克劳斯硫回收系统的要求低温甲醇洗工艺概述,6.低温甲醇洗的装置建设状况到20世纪末，全世界共有低温甲醇洗装置超过90套，其中国内大约15套。

从1960年至今，林德公司共设计建设低温甲醇洗装置30多套，处理气量超过52×106m3/d，操作压力2.6MPa到8.0MPa(A),这些装置被用于煤气化、油气化、沥青气化的变换气、富氢气的脱硫、脱碳中, 其中最大的是日本宇部氨厂的低温甲醇洗装置，处理气量为160730 m3/h；鲁奇公司共设计建设低温甲醇洗装置近60套，总生产能力达188×106m3/d，这些装置被用于生产合成氨、合成甲醇、城市煤气、工业制氢等的气体净化工艺过程中,其中最大的是南非SASOL公司煤气化制合成气装置，处理气量为412500 m3/h低温甲醇洗工艺概述,7.国内在建的部分采用低温甲醇洗工艺的大型煤制 合成氨、甲醇生产装置,低温甲醇洗工艺概述,国内在建的部分采用低温甲醇洗工艺的大型煤制 合成氨、甲醇生产装置,低温甲醇洗工艺概述,国内在建的部分采用低温甲醇洗工艺的大型煤制 合成氨、甲醇生产装置,低温甲醇洗传质基础理论,,4.汽提原理气提是物理过程，它用于破坏原气液平衡而建立一新的气液平衡状态，达到分离物质的目的例如，A是液体，B是气体，B溶解于A中，达到气液平衡状态气相中主要以B的气体为主(PB=P)，当加入汽提介质C时，气相中B的分压降低(PB＝P-Pc)，破坏了气液平衡状态,由于B物质气液相间存在压差，B物质就从液相向气相扩散，达到一种新的气液平衡状态。

通过调节汽提介质的量来控制汽提程度，将A与B两种物质分离如果要保证A，B的纯度而不需要其它杂质，则可采用A或B做汽提介质，如尿素生产中可采用C02汽提法或氨汽提法来分解甲胺 如果只得到A产品，B可以放空，则采用廉价易得的C气体做为汽提介质低温甲醇洗传质基础理论,,5.精馏原理 精馏是利用物质挥发性不同(沸点不同)而将两种或两种以上的物质分离开的过程，精馏过程在精馏塔内完成，混合组分从塔中间某一块塔板(进料板)连续进入塔内，在进料板以上，上升蒸汽中所含的重组分向液相传递，而回流液中的轻组分向气相传递，这样经过足够的塔板，在塔的上半部完成了上升蒸汽的精制，即除去其中的重组分，因而称为精馏段在进料板以下，下降液体(包括回流液和加料中的液体)中的轻组分向汽相传递，上升蒸汽中的重组分向液相传递，这样经过足够的塔板，在塔的下部完成了下降液体中重组分的提浓即提出除去了轻组分，因而称为提馏段一个完整的精馏塔应包括精馏段和提馏段，进料板是二者的分界在这样的塔内可将一个双组分混合物连续地、高纯度地分为轻、重两组分低温甲醇洗传质基础理论,,精馏原理回流(包括塔顶的液相回流与塔釜部分汽化造成的汽相回流)是精馏操作的重要因因素．它是构成汽、液两相接触传质的必要条件，没有气液两相的接触也就无从进行物质交换，就难以将混合物精馏而分离开。

溶液的沸点与总压及组成有关精馏塔内各块塔板上物料的组成及总压并不相同，因而从塔顶至塔底形成某种温度分布在加压或常压蒸馏中，各板的总压差别不大，形成全塔温度分布的主要原因是各板组成不同低温甲醇洗的工艺控制,,,1.系统压力低温甲醇洗是物理吸收，提高操作压力可提高酸性气体组分的气体分压，加快气体分子的扩散速率，增加吸收推动力，减小设备尺寸，提高气体净化度，同时还可增大甲醇溶液的吸收能力，减小溶液循环量但压力过高会增大设备投资，甲醇挥发度增大，有益气体成分H2、CO的溶解损失也会增大为控制好吸收压力, 保证有好的吸收效果,不同情况可采取以下手段满足吸收对压力的要求:1) 在装置稳定的情况下, 通过增加气量, 提高入系统的工作压力；2) 在供气不足的情况下, 可通过关小吸收塔气体出口调节阀, 减少压力的损失；3) 在前系统负荷波动较大或后系统倒换压缩机时, 应及时通过关小吸收塔气体出口调节阀进行调整, 以防压力降得过低低温甲醇洗的工艺控制,,,2.吸收温度 吸收温度对酸性气体在甲醇中的溶解度影响很大温度越低，酸性气体的溶解度越大压力确定后净化气的最终净化指标与吸收温度有关，而由气液平衡决定。

由于吸收过程中有溶解热放出，因此要保证吸收塔的温度条件就应考虑吸收液的冷却问题吸收塔的温度条件由焓平衡确定低温甲醇洗的工艺控制,,,3.甲醇循环量 3.1甲醇循环量的控制酸性气在甲醇中的溶解度主要是温度和压力的函数, 温度、压力确定后, 酸性气的溶解度基本恒定从传质动力学角度分析, 液气比大, 相平衡常数小, 有利于组分的吸收在塔的正常操作范围内, 增加循环量, 增大液气比值, 气液两相在塔内接触越充分, 传质效果越好但循环量的增大也会导致过大的循环动力消耗及再生能耗, 增大甲醇氨冷器的负荷因此, 甲醇循环量应综合考虑, 在保证气体净化度的前提下, 尽量选取一个适宜的液气比值, 合理匹配甲醇循环量, 既能保证溶液的吸收效率, 又不至于增加能耗。