低温甲醇洗工艺在中小化肥净化装置中的应用

吴庆(东华工程科技股份有限公司,安徽 合肥 230024)

1 低温甲醇洗工艺概论

低温甲醇洗是上世纪70年代发明的一种酸性气体净化工艺，在使用过程中将甲醇作为酸性气体的吸收溶液，将温度降低到零下60摄氏度之后，就可以通过物理特性吸收原料中存在的硫化氢、二氧化碳等酸性气体及杂质。低温甲醇洗技术在煤化工产业中应用十分广泛，尤其是在煤工业气处理中有显著效果。应用的范围主要有：煤炭/天然气脱硫、工业制氢、合成氨生产等等。

低温甲醇洗工艺是德国鲁奇公司率先发明并应用的，鲁奇公司建成了世界上第一套低温甲醇洗工艺装置，其工作原理为“气化、脱硫、变换、脱碳”，在整个酸性气体净化过程中，不涉及为甲醇提供降温的冷却系统，需要额外进行准备。

随后德国林德公司对低温甲醇洗工艺进行了研究，并对这一技术进行了完善和总结。林德公司所改良的低温甲醇洗工艺及设备更科学，减少了不必要的装置，降低了投资费用。同时林德公司将低温甲醇洗工艺定位在脱硫和脱碳两个方面。

2 低温甲醇洗工艺的优势

除了低温甲醇洗工艺之外，国内还有其他类型的净化工艺，聚乙二醇二甲醚（NHD）产品就是其中最典型的一种。但与低温甲醇洗工艺相比，两者之间的优劣十分明显。

需要明确的一点事，NHD工艺也可以实现与低温甲醇洗工艺同样的气体净化要求，但是不同的工艺类型所造成的成本和经济性有所区别。

2.1 低温甲醇洗工艺的吸收能力强

实验表明，在同样压力的情况下，1立方米甲醇吸收二氧化碳的容量可以达到180立方米（最少160立方米），而且在整个净化的过程中，溶液循环损失小，能耗小；同样条件下采用1立方米NHD溶剂进行实验，二氧化碳的吸收量只有40-60立方米，同时在NHD溶剂的消耗量方面很不经济。

从净化的本质上说，甲醇和NHD都是物理反应作用，所有溶剂都应该可以循环、回收、利用，根据数据很明显地判断出，低温甲醇洗的功能性更好。

2.2 低温甲醇洗工艺的吸收性更好

在低温状态下，甲醇对酸性气体具有更好的选择性，对二氧化碳、硫化氢、一氧化硫等酸性气体以及杂质，都能够做到大范围的吸收。尤其是对主要的酸性气体二氧化碳、硫化氢的吸收力较强，达到99.5%。在进行化肥产品生产中（尿素）中，完全可以满足对二氧化碳的回收需求。相对应地，NHD工艺对于二氧化碳、硫化氢的吸附能力较弱，因此在净化之前需要一个脱硫预处理过程。无疑增加了中小化肥企业的投入。

2.3 低温甲醇洗的性价比高

从理论上计算，NHD工艺的溶剂在低压蒸汽中的损耗很小，在化肥生产中合成氨的气体净化中，NHD脱硫脱碳溶剂损失为0.06千克，但实际上损失要远远超过这一数据，为0.33千克；而利用低温甲醇洗工艺，甲醇的损失为1.76千克。

此外，最明显的差别是两种溶液的价格。根据2015年6月份中国化工网上的报价显示，甲醇的批发价格为每吨1300元（RMB），而NHD溶液的价格每吨为20000-50000元（RMB）不等；同时，低温甲醇洗的净化工艺溶剂也比NHD要便宜很多。

3 低温甲醇洗工艺的劣势分析

首先，低温甲醇洗工艺具有产权保护。低温甲醇洗工艺的发明企业是德国的鲁奇公司和林德公司，如果要使用这一工艺就要购买相应的专利技术和设备，需要消耗大量的资金，这对一些小型化肥净化装置而言是不现实的。

其次，作为吸收酸性气体的溶液，甲醇是一种毒性较大的化工产品，在应用中存在一定的危险。

再次，低温甲醇工艺的应用个流程较为复杂，尤其是需要构建一个低温环境，所以对设备材料的要求也很高。而国内采用的NHD方式相对而言较为简单，材质也没有过多的要求。

4 低温甲醇洗工艺在中小化肥净化装置中的应用

近年来，我国的煤化工产业发展速度很快，其产品在农业、建筑业、纺织业等得到了广泛应用；国内有很多以煤为原料生产合成氨的中小型化肥企业，市场竞争能力比较弱，需要不断地压缩成本才能在市场上生存。

由于生产合成氨的过程中存在很多的二氧化碳酸性气体，其处理的方法中，物理吸附手段是最经济的。事实上，通过物理手段进行酸性气体净化的技术有两个方向，即热吸法和冷吸法；NHD就是典型的热吸法。

低温甲醇洗工艺之所以首要的选择，与中小型化肥净化装置的特点有关，一方面企业要实现效果最大化和利益最大化，另一方面在操作过程中，冷吸法要比热吸法更安全。

综上所述，低温甲醇洗工艺在国内的应用和推广还需要一个漫长的时期，尤其是针对一些中小化肥厂净化装置而言，需要进行优化设计和改良，否则在现有的条件下是无法顺利投入生产的。

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