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?，F(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

隨著我國環(huán)境保護(hù)和節(jié)能減排戰(zhàn)略計(jì)劃的實(shí)施，我國工業(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)國家的號召。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這兩類氣體的。本文對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性的吸收CO2和H2S這兩種極性分子溶質(zhì)，而對其他的比如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)樵诘蜏亍⒏邏呵闆r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。下面分別對這三種解吸方法進(jìn)行簡單介紹：

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。目前我國環(huán)境污染嚴(yán)重，國家政府對于工業(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。本文通過對低溫甲醇洗技術(shù)工藝原理及相關(guān)工藝過程的研究分析，對低溫甲醇洗技術(shù)進(jìn)行了全面的分析，在此基礎(chǔ)上對低溫甲醇洗的工藝任務(wù)進(jìn)行了明確，使得現(xiàn)在對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)，未來在我國必將擁有很大的發(fā)展前景和市場。

[1]杜兆海，胡慶彪.低溫甲醇洗氣體凈化工藝及其技術(shù)研究[J].河南化工，2011（10）.

[2]張國民，楚文峰，耿恒聚.低溫甲醇洗工藝的研究進(jìn)展與應(yīng)用[J].化學(xué)工程師，2010（10）.

[3]汪家銘.低溫甲醇洗凈化工藝的技術(shù)進(jìn)展及應(yīng)用概況[J].化肥設(shè)計(jì)，2008（01）.