?

閃蒸氣中甲醇的回收方法及回收效果分析

茹文杰

(云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司云南開遠(yuǎn)661600)

0前言

云南解化清潔能源開發(fā)有限公司解化化工分公司(以下簡稱解化化工分公司)甲醇合成裝置于2008年8月正式建成投入生產(chǎn)。甲醇分離器底部出來的粗甲醇經(jīng)過濾器過濾后先進(jìn)入閃蒸槽閃蒸，然后用泵抽至罐區(qū)。閃蒸出來閃蒸氣的主要成分有H2，CO及甲醇?xì)獾龋W蒸氣經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓后送往燃料氣系統(tǒng)。閃蒸氣中的H2及CO雖然得到回收利用，但閃蒸氣中一定濃度的甲醇?xì)鉀]有進(jìn)行回收處理，在燃料氣管中液化累積，存在巨大安全隱患，也造成一定甲醇的浪費(fèi)，不利于甲醇合成裝置的安全生產(chǎn)以及節(jié)能降耗。為此，解化化工分公司利用原有舊設(shè)備，改造了1座水洗塔，用氫回收系統(tǒng)的含醇水洗滌閃蒸氣中的甲醇，閃蒸氣中的甲醇回收后，再送往燃料氣系統(tǒng)。

1甲醇合成裝置工藝流程

甲醇合成裝置工藝流程見圖1。來自合成氣壓縮機(jī)的合成氣經(jīng)氣氣換熱器預(yù)熱進(jìn)入管殼式甲醇合成塔，在銅基催化劑的作用下，CO，CO2與H2進(jìn)行反應(yīng)，生成甲醇和水；甲醇合成塔出口氣進(jìn)入氣氣換熱器，與甲醇合成塔入口氣換熱，將入塔氣加熱至活性溫度以上；同時，甲醇合成塔出口氣溫度下降，出氣氣換熱器再經(jīng)水冷器冷卻后，進(jìn)入甲醇分離器進(jìn)行氣液分離。出甲醇分離器的大部分氣體作為循環(huán)氣去合成氣壓縮機(jī)增壓循環(huán)利用，小部分作為弛放氣送往氫回收系統(tǒng)，通過膜分離回收其中的H2，回收的H2再送往壓縮工段回收利用。從甲醇分離器分離出來的粗甲醇由過濾器進(jìn)入閃蒸槽，粗甲醇經(jīng)閃蒸釋放其中的溶解氣體后再由粗甲泵送至甲醇精餾系統(tǒng)。

圖1　甲醇合成裝置工藝流程

2閃蒸氣處理過程中存在的問題

閃蒸槽的主要作用是暫時儲存甲醇以及減壓，閃蒸使溶解在甲醇液中的氣體釋放出來，閃蒸氣的主要成分有H2，CO及甲醇?xì)獾?。閃蒸氣中的H2和CO雖然得到了回收利用，但是閃蒸氣中7.13%(體積分?jǐn)?shù))的甲醇?xì)鉀]有得到回收處理，造成一定甲醇的浪費(fèi)，存在巨大安全隱患。

3閃蒸氣中甲醇回收方法

回收甲醇合成閃蒸氣中甲醇最簡單、最好的方法是新建1座水洗塔，先吸收閃蒸氣中的甲醇，然后將閃蒸氣送往燃料氣系統(tǒng)作為燃料氣使用，并對吸收閃蒸氣中甲醇后的含醇水進(jìn)行回收利用。在水洗塔的內(nèi)部裝填一定高度的填料，閃蒸氣作為連續(xù)相自塔底向上流動，與作為吸收劑的水進(jìn)行逆流傳質(zhì)，氣液兩相的組分濃度沿塔高連續(xù)變化，即利用水洗塔作為連續(xù)型的傳質(zhì)設(shè)備分離閃蒸氣中的甲醇。

洗滌閃蒸氣所用的水可用現(xiàn)在氫回收系統(tǒng)水洗塔過來進(jìn)閃蒸槽Ⅰ的含醇水。此含醇水的甲醇質(zhì)量分?jǐn)?shù)約為7%、流量約為1 m3/h，用于吸收500 m3/h左右的甲醇?xì)?，基本可以滿足工藝要求。

3.1　水洗塔工作原理

水洗塔運(yùn)行時，來自合成系統(tǒng)的尾氣自下部進(jìn)入塔內(nèi)，經(jīng)氣體均勻分布裝置自下而上穿過填料間隙，此時從塔頂進(jìn)水管進(jìn)來的水通過蓬頭式分布器自上而下沿填料表面下流，氣液兩相在填料表面進(jìn)行連續(xù)逆流接觸，由于H2，CO及甲醇?xì)獾葰怏w在水中的溶解度不同(甲醇?xì)獾娜芙舛冗h(yuǎn)大于H2和CO的溶解度)，甲醇溶于水而形成含醇水溶液，則閃蒸氣中的甲醇得以分離。

3.2　閃蒸氣中甲醇回收工藝流程

閃蒸氣中甲醇回收工藝流程見圖2。來自閃蒸槽的閃蒸氣首先經(jīng)調(diào)節(jié)閥減壓至0.4 MPa后由下部進(jìn)入水洗塔，與來自塔頂?shù)臍浠厥障到y(tǒng)含醇水充分接觸，經(jīng)塔液位調(diào)節(jié)閥將提高濃度后的含醇水由塔底送至閃蒸槽。經(jīng)洗滌后的閃蒸氣中甲醇體積分?jǐn)?shù)<0.05%，由塔頂出來經(jīng)氣液分離器進(jìn)行氣液分離后，閃蒸氣最終送至燃料氣管網(wǎng)回收使用。

圖2　閃蒸氣中甲醇回收工藝流程

3.3　水洗塔填料的選擇

填料是填料塔中的傳質(zhì)元件，按填料的堆放形式可分為散堆填料和規(guī)整填料。散堆填料也稱為亂堆填料，是具有一定幾何形狀和尺寸的顆粒體，在塔內(nèi)以散堆的方式堆積；規(guī)整填料也稱為結(jié)構(gòu)填料，是由絲網(wǎng)、薄板或柵格等構(gòu)件制成的具有一定幾何形狀的單元體，在塔內(nèi)規(guī)則、整齊地排放。另外，填料還可分為拉西環(huán)矩鞍填料和鮑爾環(huán)填料。

一般對填料的基本要求有：傳質(zhì)效率高，能提供大的氣液接觸面，即要求具有大的比表面積；并要求填料表面易于被液體潤濕，只有潤濕的表面才是氣液接觸表面。因此，要求填料層的空隙率大，不應(yīng)引起偏流和溝流。填料須經(jīng)久耐用、具有良好的耐腐蝕性，且有較高的機(jī)械強(qiáng)度和必要的耐熱性，取材容易，價(jià)格便宜。

由于鮑爾環(huán)填料是對拉西環(huán)的改進(jìn)，在拉西環(huán)的側(cè)壁上開出2排長方形的窗孔，被切開的環(huán)壁的一側(cè)仍與壁面相連，另一側(cè)向環(huán)內(nèi)彎曲，形成內(nèi)伸的舌葉，而舌葉的側(cè)邊在環(huán)中心相搭。鮑爾環(huán)由于環(huán)壁開孔，大大提高了環(huán)內(nèi)空間及環(huán)內(nèi)表面的利用率，氣流阻力小，液體分布均勻。與拉西環(huán)相比，鮑爾環(huán)的氣體通量可增加50%以上，傳質(zhì)效率提高30%左右。因此，改造的水洗塔選用鮑爾環(huán)型散堆填料。

4效果分析

閃蒸氣洗滌前、后氣體組分含量對比(體積分?jǐn)?shù))見表1。

表1　閃蒸氣洗滌前、后氣體組分含量對比(體積分?jǐn)?shù))　%

由表1可以看出，經(jīng)水洗塔后大部分甲醇都溶于水中，氣體中甲醇體積分?jǐn)?shù)<0.05%，達(dá)到了工藝上要求的指標(biāo)。

解化化工分公司利用原有廢舊洗滌塔拆除內(nèi)件后裝填鮑爾環(huán)填料，改造后的水洗塔用以處理閃蒸氣，其投資少，但效果顯著，既消除了安全隱患，又取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。

(收稿日期2015- 06- 29)