董文磊

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

低溫甲醇洗穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素探討

董文磊

(同煤廣發(fā)化學(xué)工業(yè)有限公司，山西 大同 037000)

在低溫甲醇洗工藝的運(yùn)行過(guò)程中，可能會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，這些問(wèn)題的出現(xiàn)會(huì)造成整個(gè)運(yùn)行過(guò)程的不穩(wěn)定性。只有從根本上找出這些問(wèn)題產(chǎn)生的關(guān)鍵因素，才能夠有效地解決這些問(wèn)題，保證低溫甲醇洗的穩(wěn)定運(yùn)行。對(duì)低溫甲醇洗的工作原理以及工藝控制要點(diǎn)進(jìn)行分析，探討低溫甲醇洗穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵因素，并試圖在低溫甲醇洗過(guò)程中通過(guò)調(diào)整壓力和溫度來(lái)脫除酸性氣體，保證低溫甲醇洗的穩(wěn)定運(yùn)行。

低溫甲醇洗；穩(wěn)定運(yùn)行；關(guān)鍵因素

引 言

低溫甲醇洗工藝是由德國(guó)魯奇公司開(kāi)發(fā)的一種使用物理方法吸收酸性氣體的凈化工藝。在這種工藝的實(shí)施過(guò)程中，需要使用冷甲醇作為吸收材料來(lái)吸收酸性氣體，再使用甲醇對(duì)這些氣體進(jìn)行處理，利用酸性氣體溶解度在-60 ℃左右的低溫環(huán)境下明顯增大的特點(diǎn)，對(duì)這些氣體中的CO2、H2S以及多種有機(jī)硫等物質(zhì)進(jìn)行分段選擇性吸收。在使用煤作為主要原料的大型合成甲醇設(shè)備中，絕大部分都正在使用這種凈化工藝。與此同時(shí)，這種凈化工藝還能夠被廣泛應(yīng)用在氨合成、工業(yè)制氫、羥基合成以及人們?nèi)粘Ｉ钪惺褂玫拿簹獾拿摿蛱幚?。目前，我?guó)大部分的大中型工業(yè)化設(shè)備處理酸性氣體都采用低溫甲醇洗工藝。

1 低溫甲醇洗的工作原理

低溫甲醇洗工藝就是利用冷甲醇來(lái)分段性地吸收氣體，其具體工作原理如下：酸性氣體在甲醇中的溶解度會(huì)隨著溫度的下降而增大，利用這種特性可以去除原材料中CO2、H2S等酸性氣體。低溫甲醇洗工藝的實(shí)現(xiàn)過(guò)程遵循亨利定律[1]。根據(jù)這一定律，我們可以得知，當(dāng)一種氣體的分壓增大時(shí)，這種氣體在固定溶劑中的溶解度也會(huì)隨之增大，因此，我們可以通過(guò)提升氣體壓力的方式來(lái)促進(jìn)氣體的吸收，反之，則可以通過(guò)降低氣體的壓力促進(jìn)氣體溶解。通過(guò)試驗(yàn)可以證明，在溶劑與溶質(zhì)均固定的情況下，在固定的溫度下會(huì)存在一個(gè)固定的k值，而甲醇溶液的溫度越低，其溶解度就會(huì)越高，因此，在吸收時(shí)要盡量降低氣體壓力[2-3]。

2 低溫甲醇洗工藝控制要點(diǎn)

在低溫甲醇洗工藝的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，壓力與溫度是影響甲醇洗選擇性的重要因素。如果溫度持續(xù)降低，CO2、H2S等易溶酸性氣體的溶解系數(shù)就會(huì)持續(xù)提高，并且，分壓越高，溶解系數(shù)提高速度越快，但是，在這個(gè)過(guò)程中H2與N2等氣體的溶解系數(shù)則不會(huì)發(fā)生太大的變化。在溫度持續(xù)降低的過(guò)程中，甲醇對(duì)酸性成分的吸收會(huì)隨之提高。因此，這種凈化工藝適合在低溫情況下進(jìn)行，并且盡量提高酸性氣體的分壓。在具體的生產(chǎn)過(guò)程中，為了保證整個(gè)過(guò)程能夠穩(wěn)定運(yùn)行，必須注意以下控制要點(diǎn)：

2.1 低溫甲醇洗的壓力控制

氣體壓力是影響低溫甲醇洗工藝的關(guān)鍵因素之一，在進(jìn)行低溫甲醇洗的過(guò)程中，壓力的降低有利于溶劑對(duì)CO2、H2S等酸性氣體的吸收。因此，低溫甲醇洗工藝充分利用了壓力變化的方式來(lái)促進(jìn)氣體的吸收，在凈化過(guò)程中實(shí)現(xiàn)對(duì)氣體的分段吸收，是促進(jìn)吸收的主要方式，以實(shí)現(xiàn)凈化需求。在固定的溫度下，溶液的水溶解度與氣體的壓力成正比。與此同時(shí)，根據(jù)傳質(zhì)動(dòng)力學(xué)的原理，在吸收的過(guò)程中，壓力的提高會(huì)加快氣體的擴(kuò)散速度，以增加吸收的推動(dòng)力，吸收速度就會(huì)有所提高[4]。所以，提高吸收過(guò)程中的壓力，就會(huì)使溶劑與氣體形成良好的接觸，能夠促進(jìn)吸收過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，并且提升凈化效果。為了對(duì)凈化過(guò)程中的吸收壓力進(jìn)行更好的控制，以提高吸收效果，保證運(yùn)行過(guò)程的穩(wěn)定性，可以根據(jù)實(shí)際情況采取以下幾點(diǎn)措施：第一，在保證設(shè)備穩(wěn)定的前提下，可以采取增加氣量的措施來(lái)提高工作壓力。第二，在出現(xiàn)供氣不足的現(xiàn)象時(shí)，可以采取將吸收塔氣體出口調(diào)小的措施來(lái)減少壓力損失。第三，如果前系統(tǒng)負(fù)荷波動(dòng)較大，或者后系統(tǒng)壓縮機(jī)出現(xiàn)倒換,必須及時(shí)采取對(duì)吸收塔氣體出口進(jìn)行調(diào)整的措施，防止壓力過(guò)低的現(xiàn)象發(fā)生。

2.2 低溫甲醇洗的溫度控制

在低溫甲醇洗的過(guò)程中，凈化效果會(huì)受到溫度變化的影響。低溫甲醇洗的凈化效果會(huì)受到氣液平衡時(shí)酸性氣體的分壓以及酸性氣體在甲醇中的溶解度的影響，這兩種影響因素都與清洗過(guò)程中的溫度有關(guān)。隨著溫度的降低，酸性氣體在甲醇中的溶解度會(huì)持續(xù)增加，所以，降低清洗溫度有利于提高凈化效果。與此同時(shí)，甲醇蒸汽壓也會(huì)受到清洗溫度的影響，如果溫度有所提升，蒸氣壓就會(huì)隨之增大，這樣會(huì)增加清洗過(guò)程中甲醇的損耗。所以，甲醇清洗必須在低溫下進(jìn)行，這樣不但可以提高甲醇的吸收能力，而且可以降低甲醇的損耗，在實(shí)際的清洗過(guò)程中，可以通過(guò)以下手段來(lái)控制清洗溫度，保證低溫甲醇洗穩(wěn)定運(yùn)行：第一，對(duì)甲醇吸收制冷的工藝進(jìn)行改進(jìn)，保證制冷劑可以持續(xù)供給。第二，盡量減小甲醇在經(jīng)過(guò)減壓閃蒸后的氣體壓力，通過(guò)節(jié)流閃蒸來(lái)提高制冷效果，保證系統(tǒng)的低溫狀態(tài)。第三，在確保低溫甲醇洗工藝正常運(yùn)行的基礎(chǔ)上，盡量保證丙烯循環(huán)至甲醇洗的氣、液在低溫狀態(tài)下，以提高系統(tǒng)制冷能力。第四，在保證清洗正常運(yùn)行的情況下，盡可能提高丙烯壓縮機(jī)的負(fù)荷，以減小丙烯蒸發(fā)壓力,提高丙烯制冷能力。第五，及時(shí)添加丙烯，保證丙烯含量充足，同時(shí)提高氮?dú)饬髁?。第六，根?jù)具體運(yùn)行情況調(diào)整循環(huán)甲醇以及變換氣的流量，保證運(yùn)行中處于最佳比例[5]。

2.3 低溫甲醇洗的冷消耗控制

在低溫甲醇洗實(shí)際運(yùn)行過(guò)程中，會(huì)不可避免地產(chǎn)生一定量的冷消耗，為了保證清洗溫度滿(mǎn)足工藝參數(shù)要求，必須對(duì)冷消耗進(jìn)行嚴(yán)格的控制，因此，必須根據(jù)冷消耗產(chǎn)生的原因采取以下控制措施：第一，減小換熱溫度差損失。第二，泵的壓送會(huì)造成溫度升高，由此造成的冷消耗必須對(duì)外供冷量進(jìn)行補(bǔ)充。第三，由富甲醇的減壓以及節(jié)流造成的溫升，產(chǎn)生的冷消耗必須對(duì)外供冷量進(jìn)行補(bǔ)充。第四，系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生的冷消耗，在對(duì)外供冷量進(jìn)行補(bǔ)充的同時(shí)，還要使用發(fā)泡聚氨酯等保冷效率較高材料，降低冷損耗。第五，在進(jìn)料氣的過(guò)程中，會(huì)隨之帶入少量的NH3以及飽和H2O的蒸發(fā)與冷凝，這個(gè)過(guò)程中會(huì)造成冷損耗，需要對(duì)外供冷量進(jìn)行補(bǔ)充。第六，噴入甲醇的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定量的冷損耗，需要對(duì)外供冷量進(jìn)行補(bǔ)充。與此同時(shí)，如果在清洗過(guò)程中出現(xiàn)CO2與H2S不能完全溶解的現(xiàn)象，同樣會(huì)產(chǎn)生冷損耗。這是由于，甲醇在吸收CO2和H2S時(shí)會(huì)放出熱量，而在富甲醇解吸CO2和H2S時(shí)，會(huì)吸收熱量，需要經(jīng)過(guò)多臺(tái)換熱器進(jìn)行熱量交換來(lái)實(shí)現(xiàn)互相抵償。但是，進(jìn)入到再生系統(tǒng)的富甲醇中仍然含有CO2和H2S，解吸過(guò)程需要吸收的熱量是再生塔中的再沸器提供的，導(dǎo)致這些CO2和H2S解吸需要的熱量無(wú)法與吸收熱量互相抵消，就會(huì)導(dǎo)致CO2和H2S解吸不完全，需要靠外界補(bǔ)充來(lái)增加冷量。為了有效地降低外供冷量，需要減少再生系統(tǒng)中溶解CO2和H2S的含量，可以先進(jìn)行富甲醇減壓再生,后進(jìn)行氮?dú)鈿馓嵩偕詈笤龠M(jìn)行熱再生。

3 結(jié)束語(yǔ)

總而言之，低溫甲醇洗工藝是目前化工行業(yè)中最常用的凈化工藝之一，在具體的運(yùn)行過(guò)程中，清洗的溫度與壓力是影響低溫甲醇洗效率與過(guò)程穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素。因此，確保低溫甲醇洗能夠穩(wěn)定運(yùn)行，必須對(duì)清洗過(guò)程中的溫度與壓力進(jìn)行有效的控制，提高工藝過(guò)程的穩(wěn)定性。

[1] 馮博.低溫甲醇洗工藝甲醇消耗高的問(wèn)題探討[J].化工管理,2014(5)：219.

[2] 黨鵬國(guó)，劉坤.低溫甲醇洗工藝及常見(jiàn)問(wèn)題的思考[J].化工管理,2016(17)：220.

[3] 孔秋生，李繁榮.氧氣對(duì)低溫甲醇洗系統(tǒng)的影響及解決措施[J].化肥設(shè)計(jì),2014(1)：48-49.

[4] 王學(xué)軍，喬洪凱，郭曉鵬.低溫甲醇洗裝置試車(chē)問(wèn)題分析及解決措施[J].化肥工業(yè),2012(1)：59-62.

[5] 孫青寶.低溫甲醇洗原始開(kāi)車(chē)硫化氫超標(biāo)的分析與處理[J].山東化工,2012,41(3):122-123.

Discussiononkeyfactorsofstableoperationoflowtemperaturemethanolwashing

DONGWenlei

(DatongGuangfaCoalChemicalIndustryCo.,Ltd.,DatongShanxi037000,China)

In the operation process of low temperature methanol washing, there may be some problems, which will cause instability of the whole operation process. Only by fundamentallyfinding the key factors causing these problems, can these problems be effectively solved, andstable operation of low temperature methanol washing is ensured. In this paper, the working principle and key points of process control for low temperature methanol washing are analyzed, and key factors of stable operation for low temperature methanol washing is explored. The pressure and temperature areadjusted to remove acid gases in the process of low temperature methanol washing, ensuring the stable operation oflow temperature methanol washing.

low temperature methanol washing; stable operation; key factors

2017-03-05

董文磊，男，1989年出生，2012年畢業(yè)于鄭州輕工業(yè)學(xué)院，本科，助理工程師，從事煤制甲醇工作。

10.16525/j.cnki.cn14-1109/tq.2017.03.25

TQ546.5

A

1004-7050(2017)03-0076-02

專(zhuān)題討論