低温甲醇洗稳定运行的关键因素探讨

董文磊

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

低温甲醇洗稳定运行的关键因素探讨

董文磊

(同煤广发化学工业有限公司，山西 大同 037000)

在低温甲醇洗工艺的运行过程中，可能会出现一些问题，这些问题的出现会造成整个运行过程的不稳定性。只有从根本上找出这些问题产生的关键因素，才能够有效地解决这些问题，保证低温甲醇洗的稳定运行。对低温甲醇洗的工作原理以及工艺控制要点进行分析，探讨低温甲醇洗稳定运行的关键因素，并试图在低温甲醇洗过程中通过调整压力和温度来脱除酸性气体，保证低温甲醇洗的稳定运行。

低温甲醇洗；稳定运行；关键因素

引 言

低温甲醇洗工艺是由德国鲁奇公司开发的一种使用物理方法吸收酸性气体的净化工艺。在这种工艺的实施过程中，需要使用冷甲醇作为吸收材料来吸收酸性气体，再使用甲醇对这些气体进行处理，利用酸性气体溶解度在-60 ℃左右的低温环境下明显增大的特点，对这些气体中的CO2、H2S以及多种有机硫等物质进行分段选择性吸收。在使用煤作为主要原料的大型合成甲醇设备中，绝大部分都正在使用这种净化工艺。与此同时，这种净化工艺还能够被广泛应用在氨合成、工业制氢、羟基合成以及人们日常生活中使用的煤气的脱硫处理。目前，我国大部分的大中型工业化设备处理酸性气体都采用低温甲醇洗工艺。

1 低温甲醇洗的工作原理

低温甲醇洗工艺就是利用冷甲醇来分段性地吸收气体，其具体工作原理如下：酸性气体在甲醇中的溶解度会随着温度的下降而增大，利用这种特性可以去除原材料中CO2、H2S等酸性气体。低温甲醇洗工艺的实现过程遵循亨利定律[1]。根据这一定律，我们可以得知，当一种气体的分压增大时，这种气体在固定溶剂中的溶解度也会随之增大，因此，我们可以通过提升气体压力的方式来促进气体的吸收，反之，则可以通过降低气体的压力促进气体溶解。通过试验可以证明，在溶剂与溶质均固定的情况下，在固定的温度下会存在一个固定的k值，而甲醇溶液的温度越低，其溶解度就会越高，因此，在吸收时要尽量降低气体压力[2-3]。

2 低温甲醇洗工艺控制要点

在低温甲醇洗工艺的实现过程中，压力与温度是影响甲醇洗选择性的重要因素。如果温度持续降低，CO2、H2S等易溶酸性气体的溶解系数就会持续提高，并且，分压越高，溶解系数提高速度越快，但是，在这个过程中H2与N2等气体的溶解系数则不会发生太大的变化。在温度持续降低的过程中，甲醇对酸性成分的吸收会随之提高。因此，这种净化工艺适合在低温情况下进行，并且尽量提高酸性气体的分压。在具体的生产过程中，为了保证整个过程能够稳定运行，必须注意以下控制要点：

2.1 低温甲醇洗的压力控制

气体压力是影响低温甲醇洗工艺的关键因素之一，在进行低温甲醇洗的过程中，压力的降低有利于溶剂对CO2、H2S等酸性气体的吸收。因此，低温甲醇洗工艺充分利用了压力变化的方式来促进气体的吸收，在净化过程中实现对气体的分段吸收，是促进吸收的主要方式，以实现净化需求。在固定的温度下，溶液的水溶解度与气体的压力成正比。与此同时，根据传质动力学的原理，在吸收的过程中，压力的提高会加快气体的扩散速度，以增加吸收的推动力，吸收速度就会有所提高[4]。所以，提高吸收过程中的压力，就会使溶剂与气体形成良好的接触，能够促进吸收过程的实现，并且提升净化效果。为了对净化过程中的吸收压力进行更好的控制，以提高吸收效果，保证运行过程的稳定性，可以根据实际情况采取以下几点措施：第一，在保证设备稳定的前提下，可以采取增加气量的措施来提高工作压力。第二，在出现供气不足的现象时，可以采取将吸收塔气体出口调小的措施来减少压力损失。第三，如果前系统负荷波动较大，或者后系统压缩机出现倒换,必须及时采取对吸收塔气体出口进行调整的措施，防止压力过低的现象发生。

2.2 低温甲醇洗的温度控制

在低温甲醇洗的过程中，净化效果会受到温度变化的影响。低温甲醇洗的净化效果会受到气液平衡时酸性气体的分压以及酸性气体在甲醇中的溶解度的影响，这两种影响因素都与清洗过程中的温度有关。随着温度的降低，酸性气体在甲醇中的溶解度会持续增加，所以，降低清洗温度有利于提高净化效果。与此同时，甲醇蒸汽压也会受到清洗温度的影响，如果温度有所提升，蒸气压就会随之增大，这样会增加清洗过程中甲醇的损耗。所以，甲醇清洗必须在低温下进行，这样不但可以提高甲醇的吸收能力，而且可以降低甲醇的损耗，在实际的清洗过程中，可以通过以下手段来控制清洗温度，保证低温甲醇洗稳定运行：第一，对甲醇吸收制冷的工艺进行改进，保证制冷剂可以持续供给。第二，尽量减小甲醇在经过减压闪蒸后的气体压力，通过节流闪蒸来提高制冷效果，保证系统的低温状态。第三，在确保低温甲醇洗工艺正常运行的基础上，尽量保证丙烯循环至甲醇洗的气、液在低温状态下，以提高系统制冷能力。第四，在保证清洗正常运行的情况下，尽可能提高丙烯压缩机的负荷，以减小丙烯蒸发压力,提高丙烯制冷能力。第五，及时添加丙烯，保证丙烯含量充足，同时提高氮气流量。第六，根据具体运行情况调整循环甲醇以及变换气的流量，保证运行中处于最佳比例[5]。

2.3 低温甲醇洗的冷消耗控制

在低温甲醇洗实际运行过程中，会不可避免地产生一定量的冷消耗，为了保证清洗温度满足工艺参数要求，必须对冷消耗进行严格的控制，因此，必须根据冷消耗产生的原因采取以下控制措施：第一，减小换热温度差损失。第二，泵的压送会造成温度升高，由此造成的冷消耗必须对外供冷量进行补充。第三，由富甲醇的减压以及节流造成的温升，产生的冷消耗必须对外供冷量进行补充。第四，系统内部产生的冷消耗，在对外供冷量进行补充的同时，还要使用发泡聚氨酯等保冷效率较高材料，降低冷损耗。第五，在进料气的过程中，会随之带入少量的NH3以及饱和H2O的蒸发与冷凝，这个过程中会造成冷损耗，需要对外供冷量进行补充。第六，喷入甲醇的过程中会产生一定量的冷损耗，需要对外供冷量进行补充。与此同时，如果在清洗过程中出现CO2与H2S不能完全溶解的现象，同样会产生冷损耗。这是由于，甲醇在吸收CO2和H2S时会放出热量，而在富甲醇解吸CO2和H2S时，会吸收热量，需要经过多台换热器进行热量交换来实现互相抵偿。但是，进入到再生系统的富甲醇中仍然含有CO2和H2S，解吸过程需要吸收的热量是再生塔中的再沸器提供的，导致这些CO2和H2S解吸需要的热量无法与吸收热量互相抵消，就会导致CO2和H2S解吸不完全，需要靠外界补充来增加冷量。为了有效地降低外供冷量，需要减少再生系统中溶解CO2和H2S的含量，可以先进行富甲醇减压再生,后进行氮气气提再生，最后再进行热再生。

3 结束语

总而言之，低温甲醇洗工艺是目前化工行业中最常用的净化工艺之一，在具体的运行过程中，清洗的温度与压力是影响低温甲醇洗效率与过程稳定性的关键因素。因此，确保低温甲醇洗能够稳定运行，必须对清洗过程中的温度与压力进行有效的控制，提高工艺过程的稳定性。

[1] 冯博.低温甲醇洗工艺甲醇消耗高的问题探讨[J].化工管理,2014(5)：219.

[2] 党鹏国，刘坤.低温甲醇洗工艺及常见问题的思考[J].化工管理,2016(17)：220.

[3] 孔秋生，李繁荣.氧气对低温甲醇洗系统的影响及解决措施[J].化肥设计,2014(1)：48-49.

[4] 王学军，乔洪凯，郭晓鹏.低温甲醇洗装置试车问题分析及解决措施[J].化肥工业,2012(1)：59-62.

[5] 孙青宝.低温甲醇洗原始开车硫化氢超标的分析与处理[J].山东化工,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年毕业于郑州轻工业学院，本科，助理工程师，从事煤制甲醇工作。

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

TQ546.5

A

1004-7050(2017)03-0076-02

专题讨论