高玲玲（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 榆林 719000）

淺析低溫甲醇洗工藝原理及工藝任務(wù)

高玲玲（榆林職業(yè)技術(shù)學(xué)院,陜西 榆林 719000）

低溫甲醇洗是現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)中經(jīng)常使用的一種氣體凈化方法，通過低溫甲醇洗能夠?qū)怏w中的雜質(zhì)清除，從而得到符合要求的氣體。現(xiàn)代工業(yè)產(chǎn)業(yè)中的氣體凈化經(jīng)常產(chǎn)生一些有毒有害氣體，對(duì)人體和環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生傷害，因此氣體凈化技術(shù)也成為很多工業(yè)企業(yè)的研究重點(diǎn)。本文將對(duì)現(xiàn)在工業(yè)產(chǎn)業(yè)中經(jīng)常使用的低溫甲醇洗氣體凈化技術(shù)的工藝原理和工藝任務(wù)進(jìn)行研究分析，希望能為相關(guān)產(chǎn)業(yè)的氣體凈化提供指導(dǎo)。

低溫甲醇洗；工藝原理；工藝任務(wù)；物理吸收；化學(xué)吸收；反應(yīng)速率

隨著我國(guó)環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，我國(guó)工業(yè)企業(yè)在工業(yè)氣體處理上開始投入大量的資金設(shè)備，以響應(yīng)國(guó)家的號(hào)召。目前，工業(yè)氣體處理以清除氣體中的CO2和H2S為主，因此現(xiàn)代很多研究也是針對(duì)這兩類氣體的。本文對(duì)低溫甲醇洗的研究也是以這兩種氣體的清除為例。

1 低溫甲醇洗工藝原理

低溫甲醇洗技術(shù)就是指將甲醇在低溫時(shí)置于一定的壓力條件下，將指定氣體中的雜質(zhì)酸性氣體比如CO2和H2S清除出來，然后再對(duì)CO2和H2S等酸性氣體進(jìn)行解吸、氣提等工藝過程，讓這些酸性氣體從甲醇溶液中釋放出來，完成后再利用其他工藝對(duì)這些物質(zhì)進(jìn)行利用。通過低溫甲醇洗大概的工藝過程可以發(fā)現(xiàn)，該過程對(duì)酸性氣體的處理時(shí)采用物理吸收的方法，沒有化學(xué)反應(yīng)。

低溫甲醇洗所用的物理吸收主要基于的是物理中的亨利定律。亨利定律表達(dá)式為：

P=KX

表達(dá)式中：P代表加工過程的操作壓力；K為亨利系數(shù)，當(dāng)相關(guān)溶質(zhì)、溶劑改變時(shí)K會(huì)發(fā)生變化；X為變量，代表溶質(zhì)的分子分?jǐn)?shù)。

通過亨利定律的表達(dá)式可以發(fā)現(xiàn)，當(dāng)P值增大時(shí)，X值也會(huì)相應(yīng)增大，也即隨著操作壓力的增大，溶劑中的溶質(zhì)分子越來越多。低溫甲醇洗還用到另外一條物理定理即極性分子溶劑對(duì)極性分子溶質(zhì)的溶解和吸收能力很強(qiáng)。低溫甲醇洗就是基于這條理論采用的甲醇這種極性溶劑來針對(duì)性的吸收CO2和H2S這兩種極性分子溶質(zhì)，而對(duì)其他的比如N2,H2,CO等的非極性分子吸收能力就很差。當(dāng)溶質(zhì)分子不同時(shí)，亨利定律中的K值也會(huì)不同，即CO2，H2S和N2,H2,CO兩類溶質(zhì)分子在亨利定律中的K值選用不同。

通過亨利定律我們可以發(fā)現(xiàn)，在利用甲醇進(jìn)行氣體雜質(zhì)吸收時(shí)，壓力升高、溫度降低就可以使單位溶劑吸收的溶質(zhì)的量增加，所以，在利用甲醇進(jìn)行吸收時(shí)要保持低溫、高壓。但是這僅僅是最理想的理論狀態(tài)，大體趨勢(shì)是這樣，但是在實(shí)際應(yīng)用中也存在一定問題。因?yàn)樵诘蜏?、高壓情況下氣體為真實(shí)氣體，并不完全遵循亨利定律，因此，在實(shí)際工業(yè)使用中要根據(jù)實(shí)際情況稍作變動(dòng)。

低溫甲醇洗的最后一步就是對(duì)溶劑中的溶質(zhì)進(jìn)行解吸，這與溶劑吸收溶質(zhì)正好相反，根據(jù)亨利定律，只要減壓、升溫即可，當(dāng)溫度升到一定程度達(dá)到溶劑的沸點(diǎn)時(shí)，已經(jīng)吸收的溶質(zhì)在溶劑中的溶解量為零，所有溶質(zhì)將全部解吸。解吸工藝方法有減壓、氣提、加熱升溫三種。下面分別對(duì)這三種解吸方法進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹：

減壓解吸法：通過減少已經(jīng)溶解有溶質(zhì)的溶劑的壓力，有時(shí)甚至將壓力減少到負(fù)壓，根據(jù)亨利定律就可使溶質(zhì)自動(dòng)解吸。

氣體解吸法：氣體解吸需要借助其他惰性氣體，在操作中將惰性氣體加入到溶劑中，這樣可以降低溶質(zhì)分壓，從而使溶質(zhì)解吸成功。

加熱升溫解吸法：即利用外部熱量對(duì)溶解有溶質(zhì)的溶劑進(jìn)行加熱，達(dá)到沸點(diǎn)以后，溶劑開始沸騰，此時(shí)溶解在溶劑中的溶質(zhì)就能夠充分解吸。

實(shí)際操作中低溫甲醇洗的工藝過程和順序主要為：原料氣的預(yù)冷以及對(duì)CO2、H2S等氣體的吸收—富甲醇的膨脹—產(chǎn)品CO2氣—H2S的濃縮—熱區(qū)：甲醇再生—排放甲醇收集系統(tǒng)—甲醇貯存系統(tǒng)—氨冷凍系統(tǒng)。這八個(gè)工藝步驟即為低溫甲醇洗的所有工藝過程，這個(gè)過程完成了原料氣體的凈化與雜質(zhì)氣體的回收。通過這八個(gè)工藝步驟可以發(fā)現(xiàn)，進(jìn)行低溫甲醇洗的過程中首先對(duì)CO2、H2S等主要雜質(zhì)氣體進(jìn)行凈化處理，并做好收集回收工作。并且在這八個(gè)工藝的名稱中可以發(fā)現(xiàn)，第五到第七個(gè)工序都是關(guān)于低溫甲醇洗系統(tǒng)中的甲醇回收的，這可以說明低溫甲醇洗系統(tǒng)的原料都是可以回收利用的，大大降低了傳統(tǒng)氣體凈化的成本費(fèi)用。

2 低溫甲醇洗工藝任務(wù)

根據(jù)上述低溫甲醇洗的工藝原理及一些工藝技術(shù)和過程，我們對(duì)于低溫甲醇洗的工藝任務(wù)基本上也就有了了解，筆者經(jīng)過總結(jié)將其列為一下幾點(diǎn)。

2.1 凈化原料氣體

凈化原料氣體是低溫甲醇洗的首要功能，也是基礎(chǔ)功能。通過低溫甲醇洗能夠?qū)⒃蠚怏w中的CO2、H2S、CO等一些不需要的雜質(zhì)氣體全部清除，凈化了原料氣體，從而能夠?yàn)橄乱徊降墓I(yè)生產(chǎn)提供支持。

2.2 回收副產(chǎn)品

進(jìn)行副產(chǎn)品回收是目前低溫甲醇洗的又一重要任務(wù)，比如原料氣體凈化時(shí)提取的N2、H2都可以用來合成氨，減少了專門制取N2、H2的成本費(fèi)用；原料氣體中的CO2量大，并且必須要清除，但是從其繼續(xù)使用方面來看，CO2的回收是十分必要的。首先，CO2可以被用于生產(chǎn)大量的化工產(chǎn)品，減少原材料制取費(fèi)用，其次，減少了溫室氣體的排放，保護(hù)了環(huán)境。

2.3 保護(hù)環(huán)境

低溫甲醇洗在產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，也能產(chǎn)生很大的社會(huì)效益。目前我國(guó)環(huán)境污染嚴(yán)重，國(guó)家政府對(duì)于工業(yè)廢氣廢水的處理要求非常嚴(yán)格，因?yàn)楣I(yè)企業(yè)排除的廢氣廢水中一般都含有較多污染環(huán)境的物質(zhì)，如果直接將其排放就會(huì)導(dǎo)致環(huán)境污染，但是經(jīng)過低溫甲醇洗的凈化處理，廢氣廢水中的很多污染物被清除，從而不能再污染環(huán)境，因此低溫甲醇洗的另一大任務(wù)就是保護(hù)環(huán)境。

3 結(jié)語

由于低溫甲醇洗工藝自身的優(yōu)點(diǎn)其目前已在我國(guó)很多工業(yè)企業(yè)中得到應(yīng)用，并且隨著時(shí)間的推移，已經(jīng)呈現(xiàn)出擴(kuò)大的趨勢(shì)。本文通過對(duì)低溫甲醇洗技術(shù)工藝原理及相關(guān)工藝過程的研究分析，對(duì)低溫甲醇洗技術(shù)進(jìn)行了全面的分析，在此基礎(chǔ)上對(duì)低溫甲醇洗的工藝任務(wù)進(jìn)行了明確，使得現(xiàn)在對(duì)于低溫甲醇洗的研究更加全面。低溫甲醇洗作為一種有效的凈化技術(shù)，未來在我國(guó)必將擁有很大的發(fā)展前景和市場(chǎng)。

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