低溫甲醇洗工藝技術(shù)的基本原理

1、低溫甲醇洗工藝技術(shù)的基本原理 低溫甲醇洗是一種典型的物理吸收過(guò)程。物理吸收和化學(xué)吸收的根本不同點(diǎn)在于吸收劑與氣體溶質(zhì)分子間的作用力不同。在物理吸收過(guò)程中，各分子間的作用力為范德華力；而化學(xué)吸收中為化學(xué)鍵力。這二者的區(qū)別構(gòu)成它們?cè)谖掌胶馇€、吸收熱效應(yīng)、溫度對(duì)吸收的影響、吸收選擇性以及溶液再生等方面的不同。物理吸收中，氣液平衡關(guān)系開(kāi)始時(shí)符合亨利定律，溶液中被吸收組分的含量基本上與其在氣相中的平衡分壓成正比；在化學(xué)吸收中，當(dāng)溶液的活性組分與被吸收組分間的反應(yīng)達(dá)到平衡以后，被吸收組分在溶液中的進(jìn)一步溶解只能靠物理吸收。物理吸收中，吸收劑的吸收容量隨酸性組分分壓的提高而增加；溶液循環(huán)量與原料氣量及操

2、作條件有關(guān)，操作壓力提高，溫度降低，溶液循環(huán)量減少。在化學(xué)吸收中，吸收劑的吸收容量與吸收劑中活性組分的含量有關(guān)。因此，在化學(xué)吸收中，溶液循環(huán)量與待脫除的酸性組分的量成正比，即與氣體中酸性組分的含量關(guān)系很大，但與壓力基本無(wú)關(guān)。 低溫下，甲醇對(duì)酸性氣體的吸收是很有利的。當(dāng)溫度從20降到-40時(shí)，CO2的溶解度約增加6倍，吸收劑的用量也大約可減少6倍。低溫下，例如-40-50時(shí)，H2S的溶解度又差不多比CO2大6倍，這樣就有可能選擇性地從原料氣中脫除H2S，而在溶液再生時(shí)先解吸回收CO2。低溫下，H2S、COS和CO2在甲醇中的溶解度與H2、CO相比，至少要大100倍，與CH4相比，約大50倍。因此

3、，如果低溫甲醇洗裝置是按脫除CO2的要求設(shè)計(jì)的，則所有溶解度與CO2相當(dāng)或溶解度比CO2大的氣體，例如COS、H2S、NH3等以及其他硫化物都能一起脫除，而H2、CO、CH4等有用氣體則損失較少。通常，低溫甲醇洗的操作溫度為-30-70，各種氣體在-40時(shí)的相對(duì)溶解度，如下表所示： 表1 -40時(shí)各種氣體在甲醇中的相對(duì)溶解度 當(dāng)氣體中有CO2時(shí)，H2S在甲醇中的溶解度約比沒(méi)有CO2時(shí)降低10%15%。溶液中CO2含量越高，H2S在甲醇中溶解度的減少也越顯著。當(dāng)氣體中有H2存在時(shí)，CO2在甲醇中的溶解度就會(huì)降低。當(dāng)甲醇含水時(shí)，CO2的溶解度也會(huì)降低，當(dāng)甲醇中的水分含量為5%時(shí)，CO2在甲醇中的溶

4、解度與無(wú)水甲醇相比約降低12%。 低溫甲醇洗技術(shù)工藝特點(diǎn)分享到： 0 一、可同時(shí)脫除多種物質(zhì)它可以同時(shí)脫除原料氣中的H2S、COS、RSH、CO2、HCN、NH3、NO以及石蠟烴、芳香烴、粗品油等組分，且可同時(shí)脫水使氣體徹底干燥，所吸收的有用組分可以在甲醇再生過(guò)程中回收。 二、氣體的凈化度很高。凈化氣中總的硫含量可脫至0.1ppm以下，CO2可脫至10ppm以下。 三、吸收的選擇性比較高H2S和CO2可以在不同設(shè)備或在同一設(shè)備的不同部位分別吸收，而在不同的設(shè)備和不同的條件下分別回收。由于低溫時(shí)H2S和CO2在甲醇中的溶解度都很大，所以吸收溶液的循環(huán)量較小，特別是當(dāng)原料氣壓力比較高時(shí)尤為明顯。另

5、外，在低溫下H2和CO等在甲醇中的溶解度都較低，甲醇的蒸氣壓也很小，這就使有用氣體和溶劑的損失保持在較低水平。 四、甲醇的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性都較好甲醇不會(huì)被有機(jī)硫、氰化物等組分所降解，在操作中甲醇不起泡、不分解，純甲醇對(duì)設(shè)備和管道也不腐蝕，因此，設(shè)備與管道大部分可以用碳鋼或耐低溫的低合金鋼。甲醇的粘度不大，在-30時(shí)，甲醇的粘度與常溫水的粘度相當(dāng)，因此，在低溫下對(duì)傳遞過(guò)程有利。 五、溶劑損失少低溫下甲醇的蒸汽壓很小，隨氣體帶走的甲醇很少。甲醇在不同溫度下的蒸汽壓見(jiàn)下表： 吸收溫度對(duì)酸性氣體在甲醇中溶解度影響很大，溫度越低，酸性氣體的溶解度越大，壓力確定后，吸收溫度與凈化氣的最終要求有關(guān)。 在

6、低溫甲醇洗工藝流程中，影響吸收操作溫度的主要因素有： 入系統(tǒng)的原料氣溫度及焓值； 氣體的溶解熱； 入塔吸收液的溫度； 外界環(huán)境的氣候條件等。 入塔變換氣的溫度和外界環(huán)境的影響，基本上是恒定的，入塔吸收液溫度是吸收過(guò)程中的最低溫度，因此，在簡(jiǎn)化情況下，影響溶液溫度變化的主要因素就可假定為吸收熱；也就是說(shuō)，吸收塔各段的溫度與其所吸收的酸性組分的量有直接關(guān)系。當(dāng)各段吸收量發(fā)生變化時(shí)，就會(huì)破壞吸收塔的正常操作的溫度分布狀況。低溫甲醇洗裝置單元操作要點(diǎn) 正常運(yùn)行時(shí)，本工段的操作是圍繞穩(wěn)定工況，為下游工段提供合格的凈化氣，并為硫回收提供合格的酸性氣而進(jìn)行調(diào)節(jié)的。 1、甲醇洗滌塔T3001塔頂出口CO2在線

7、分析儀指示有上升趨勢(shì)或超標(biāo)。造成上述現(xiàn)象的因素很多，須從以下幾點(diǎn)加以分析。 甲醇循環(huán)量偏小，當(dāng)煤種變化時(shí)，或其它因素造成的進(jìn)本工段變換氣中的CO2含量增加時(shí)，亦即CO2總量增加時(shí)，在其它操作工藝條件不變的情況下，增加甲醇循環(huán)量，以提高T3001塔脫除CO2的能力，使CO2的微量降低。 去T3001塔的貧甲醇溫度偏高，由于CO2在甲醇中的溶解度和甲醇的溫度有很大的關(guān)系，溫度升高，CO2在甲醇中的溶解度降低，故造成T3001塔脫除CO2的能力降低而使CO2升高。在這種情況下，本工段的冷量就不平衡，須提高氨冷器降溫效率，向系統(tǒng)多提供冷量，同時(shí)在保證T3001塔的上段液位平衡的情況下，增加T3003去

8、T3004塔的富甲醇量，使得冷卻貧甲醇的低溫甲醇流量增加，將貧甲醇的溫度降低。 甲醇再生塔T3004的再生效果差。由于T3004塔的再生效果差，使得貧甲醇中含有一定量的CO2，在T3001塔頂工藝氣中的CO2微量增加，此時(shí)要加大T3004塔再沸器E3011的蒸汽量，使甲醇再生完全。 甲醇中的水含量高，造成吸收能力下降，此時(shí)要加大去甲醇/水分離塔的甲醇流量，降低貧甲醇的含水量。 系統(tǒng)壓力波動(dòng)較大，工藝氣量劇烈的波動(dòng)，此時(shí)也會(huì)影響甲醇的吸收能力，須盡快將工況調(diào)整平衡。 2、出T3002塔頂?shù)腃O2氣中硫含量超標(biāo)造成此種超標(biāo)的原因可以從以下兩點(diǎn)進(jìn)行分析出甲醇洗滌塔T3001下塔的工藝氣中硫含量高，這

9、樣就污染了下塔的甲醇，使得去循環(huán)氫閃蒸罐V3003的無(wú)硫甲醇，也就是CO2解析塔T3002頂部甲醇的硫含量高，造成CO2解析塔T3002頂部出口氣體中的硫化氫超標(biāo)。此時(shí)要增加上塔至下塔的甲醇循環(huán)量，以保證出下塔工藝氣中硫含量小于1ppm.出T3002塔頂?shù)腃O2氣中硫含量超標(biāo)，此時(shí)要增加T3002塔頂至塔中部的甲醇回流量FICA3013，以保證CO2氣中硫含量小于4mg/m2。以上兩種情況可以單獨(dú)出現(xiàn)，也可以同時(shí)發(fā)生，操作時(shí)要根據(jù)分析家結(jié)果加以處理。 3、甲醇洗工段的冷量不平衡用甲醇脫除酸性氣體（CO2，H2S，COS）是在低溫下進(jìn)行的，維持系統(tǒng)的冷量平衡是保證工況平衡的前提條件之一。冷量不平

10、橫時(shí)，入甲醇洗滌塔T3001的工藝氣溫度就會(huì)升高，去T3001的貧甲醇溫度就會(huì)升高，就會(huì)使出T3001的工藝氣中的CO2，H2S微量上升。系統(tǒng)的冷量不能平衡時(shí)就會(huì)給操作帶來(lái)很大的操作難度。調(diào)節(jié)方法是增加向甲醇洗工段冷量的補(bǔ)給及對(duì)工況適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。提高氨冷器E3005、E3003、E3004的液位，向甲醇洗工段提供更多的冷量；另外，甲醇的循環(huán)量過(guò)大，也是造成冷量不平衡的原因之一。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷一定時(shí)系統(tǒng)所具有的冷量是一定的，甲醇的循環(huán)量大，單位體積的甲醇所獲得的冷量就少，溫度就升高。當(dāng)從H2S濃縮塔T3003去經(jīng)甲醇再生塔T3004的甲醇中CO2含量一定時(shí)，甲醇循環(huán)量大，從冷區(qū)帶到熱區(qū)的CO2總量也多

11、了，使CO2解析冷量回收減少了，冷損增加，由于換熱器存在著換熱溫差，甲醇循環(huán)量大，換熱器的換熱冷損也增大。 總之在一定負(fù)荷時(shí)，甲醇循環(huán)量越低，系統(tǒng)的冷量也越易平衡。 4、甲醇/水分離塔T3005的操作甲醇/水分離塔T3005正常的操作是保證系統(tǒng)工況平衡及減少甲醇消耗的關(guān)鍵，整個(gè)塔的操作要點(diǎn)是控制塔底再沸器的熱負(fù)荷，以控制塔內(nèi)的溫度，保證精餾質(zhì)量，塔溫的控制是由一個(gè)串級(jí)控制回路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，當(dāng)塔頂溫度TI3045升高，串級(jí)控制回路就關(guān)小蒸汽閥FV3011，降低塔頂?shù)臏囟?，反之，?dāng)塔低溫度降低蒸汽閥FV3011開(kāi)大，增加熱負(fù)荷，使塔底溫度升高，降低廢水中甲醇的含量。 另外，當(dāng)短期內(nèi)增加甲醇/水分離塔T

12、3005的能力，而E3015的熱負(fù)荷滿足不了要求時(shí)，可現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)打開(kāi)甲醇/水分離塔T3005塔底直補(bǔ)蒸汽閥，向甲醇/水分離塔T3005塔內(nèi)直接補(bǔ)入一股蒸汽，增加塔的熱負(fù)荷，來(lái)滿足工藝要求。 低溫甲醇洗：?jiǎn)卧_(kāi)停車說(shuō)明-低溫甲醇洗的原始開(kāi)車過(guò)程包括： 系統(tǒng)的吹掃、水洗、氣密、水聯(lián)運(yùn)、置換干燥、建甲醇循環(huán)、降溫、導(dǎo)氣等幾個(gè)步驟。這些工作的好壞直接對(duì)系統(tǒng)開(kāi)車的順利起著非常重要的作用，使開(kāi)車的關(guān)鍵。所以對(duì)每一步工作都要認(rèn)真的去做，只有做好才能保證整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)車順利。 1、系統(tǒng)的的吹掃 為了使低溫甲醇洗系統(tǒng)投入合格運(yùn)行，防止因雜物，如鐵銹、污物、焊渣、塵土、砂子對(duì)管線、換熱器、閥門（調(diào)節(jié)閥）堵塞、設(shè)備造成

13、意外的故障，必須將系統(tǒng)中的鐵銹、污物、焊渣、塵土、砂子等雜物徹底吹除干凈，使調(diào)節(jié)儀表能投入正常運(yùn)行。所以在系統(tǒng)安裝完畢后，用空氣對(duì)本工序所有氣相經(jīng)過(guò)的管線、設(shè)備進(jìn)行徹底的吹掃。 2、系統(tǒng)的水洗 在本崗位設(shè)備安裝、吹掃結(jié)速以后，在設(shè)備（如塔、罐、換熱器、泵）和甲醇流經(jīng)的管道中仍可能有一些雜質(zhì)，如焊條、焊渣鐵銹和塵土等，可能會(huì)引起管道閥門堵塞，造成設(shè)備的磨損，泵入口濾網(wǎng)及過(guò)濾器的頻繁堵塞而影響裝置的平穩(wěn)的運(yùn)行，因此，要將這些雜質(zhì)從設(shè)備和管道中沖出去。 3、系統(tǒng)的氣密試驗(yàn) 低溫甲醇洗的工藝氣為易燃、易爆氣體，甲醇為易燃易爆有毒液體，任何一種的泄漏都會(huì)給人身安全和環(huán)境帶來(lái)直接的危害。 本崗位有操作壓力

14、高溫度低的特點(diǎn)，任何一種的泄漏不利于人身安全也不利于系統(tǒng)的穩(wěn)定和冷量平衡。 氣密目的是消除設(shè)備管道各連接處及各焊縫在高壓下漏氣現(xiàn)象，以便在開(kāi)車前發(fā)現(xiàn)泄漏點(diǎn)，并能及時(shí)給予消除，使低溫甲醇洗系統(tǒng)投入合格運(yùn)行，是開(kāi)車前極重要的一環(huán)。 所以在前面的工作完成后用空氣或氮?dú)鈱?duì)本工序所有工藝管道、設(shè)備進(jìn)行壓力試驗(yàn)。 4、系統(tǒng)的水聯(lián)動(dòng) 在本崗位的吹掃、水洗、氣密工作完畢后，即將面臨著投料工作，為使化工料一次性成功，需對(duì)本崗位做水聯(lián)運(yùn)，即按著甲醇洗的流程將水充到系統(tǒng)內(nèi)，將所有的泵啟動(dòng)，用水代替甲醇建立循環(huán)。水聯(lián)運(yùn)過(guò)程中要對(duì)所有的崩進(jìn)行聯(lián)動(dòng)試車已暴露問(wèn)題和不足并排出問(wèn)題：將所有的儀表和控制回路投用，作進(jìn)一步的調(diào)試，使其達(dá)到性能，將所有的連鎖投用并連鎖試驗(yàn)；對(duì)泵的電機(jī)作性能考核看是否達(dá)到設(shè)計(jì)參數(shù)；投用中控DCS系統(tǒng)，看是否達(dá)到操作要求。 5、系統(tǒng)的置換干燥 系統(tǒng)在水洗，水聯(lián)運(yùn)之后，充甲醇前需要把管道及設(shè)備中殘留的水趕出系統(tǒng)，同時(shí)