低温甲醇洗工艺原理及流程简述

低温甲醇洗工艺原理及流程简述内容摘要：

件下，对硫化氢、硫氧化碳和二氧化碳有较高的吸收能力，对不欲除去的气体组分一氧化碳和氢气有较低的溶解度，即甲醇作为吸收溶剂对被吸收的气体具 有较高的选择性。 甲醇分子式为 CH3OH，分子量。 在常温常压下，纯甲醇是一种无色透明的、易流动、易挥发的可燃液体，具有与乙醇相似的气味。 沸点 ～ ℃，熔点 ℃，敞口容器中闪点 16℃，自燃点 473℃，在空气中的爆炸范围 6～％（ V）。 甲醇可以和水以及许多有机液体无限地混合，易于吸收水蒸汽、二氧化碳和某些其他物质，因此，只有用特殊的方法才能制得完全无水的甲醇。 同样，也难以从甲醇中清除有机杂质。 甲醇具有毒性，内服 10ml 有双目失明的危险， 30ml 能致人 死亡，空气中允许最高甲醇蒸气浓度为。 5 甲醇的密度 纯甲醇的密度 /温度表 温度℃ 80 70 60 50 40 30 20 密度 kg/L 温度℃ 10 0 10 20 30 40 密度 kg/L 甲醇的沸点 不同压力下的甲醇沸点表 压力 mmHg 1 10 20 40 100 200 400 760 2at 10at 20at 50at 温度℃ 44 6 5 84 138 214 不同气体在甲醇中的溶解热 不同气体在甲醇中的溶解热表 气体 H2S CO2 COS H2 CH4 CS2 溶解热KJ/mol 二氧化碳和硫化氢在甲醇中的溶解热不大，但其溶解度较大，因而吸收塔内仍有明显的温度提高，为了保持一定的吸收效果，吸收塔中部设置冷冻设备以 排除吸收放热。 甲醇的蒸气压 甲醇的蒸气压与温度的关系表 温度℃ 40 30 20 10 蒸气压 Kpa 温度℃ 0 10 20 30 40 蒸气压 Kpa 常温下的甲醇的蒸气分压很大，为了减少操作中甲醇溶剂的损失，工艺上应选择低温吸收。 压力 吸收压力高，吸收推动力就大，可以提 高气体的净化度，但其操作压力将服从整个系统压力。 再生塔压力同其温度相对应，因为溶液处于沸腾状态，故再生压力就是溶液的饱和蒸汽压力。 升高压力，可以增加硫化物在甲醇中的溶解度。 酸性气体的溶解度随压力的提高而增加，几乎成直线的正比关系，而在减压时被吸收的气体即行放出。 另，硫化物在甲醇中的溶解度比二氧化碳还要大，吸收的速度更快，因此可以采用分段吸收和再生的方法来得到高浓度的硫化物和二氧化 6 碳。 温度 酸性气体在甲醇中的溶解度随着温度的降低而增大，尤其是从 30℃降到 60℃过程中，溶解度急剧增加 ，此外，甲醇的蒸气分压在常温下很大，为减少操作中甲醇损失，应采用低温吸收。 由于甲醇的熔点低，在低温时粘度不大，甲醇喷淋和流动好，吸收温度一般选为 70～ 20℃。 吸收是一个放热过程，温度高虽有利于提高吸收速度，但对于吸收平衡是不利的。 因而在整个装置中通过甲醇的闪蒸来为系统提供冷量，同时还设置了丙烯冷却器来补充吸收过程中不够的冷量。 溶液的循环量 溶液循环量取决于生产负荷和溶液吸收能力。 日常生产中常维持偏高的循环量，以防气量波动而引起甲醇洗涤塔出口净化气中 H2S和 CO2含量的超标。 吸 收塔最小循环量的计算： 根据气体在甲醇中溶解度的定义，要将原料气中的某一气体组份完全脱除干净，所需要的甲醇最低流率可以用下式表示： 式中： Smin――从原料气中完全脱除某一组份所需要的甲醇最低流率， t/h V――原料气流率， Kmol/h； P――原料气总压， MPa； λ――气体组份的溶解度系数， Kmol/(t MPa) 由上式可知，吸收气体组份所需要的甲醇最低流率与原料气的总压以及该组份的溶解度系数成反比，与原料气流率成正比，而与该组份在原料气中的浓度无关。 所以压力越高 ，原料气中待吸收组份的浓度越高，吸收越经济。 PVSmin＝ 7 各种气体在甲醇中的溶解度与温度的关系如上图所示。 从图中可以看出，甲醇对 CO H2S等酸性气体有较大的溶解能力，尤其是低温下其溶解度更大，对 HN CO、 CH4等气体的溶解度很小，且温度对它们的溶解度影响也不大。 因而通过温度和其他工艺参数的改变，甲醇能从原料气中选择性吸收 H2S、 COS、 CO2 等气体。 几种常见气体在甲醇中溶解度大小的顺序，从小到大依次为： H N CO、 CH CO COS、 H2S、 NH HCN。 减 压闪蒸 减压闪蒸解吸，是最经济的再生方法。 将溶解度低的气体闪蒸出来，便于提高再生气中的 H2S、 CO2纯度。 减压过程中溶液的温度降低，与解吸气体的量、组分以及其温度、压力降有关。 这种方法受压力限制，再生不能很彻底。 主要回收 H N2和 CO 等有用气体，并获得高纯度的 CO2。 但不能使甲醇彻底再生，纯 CO2的回收一般是进气的 50%～75%，压力越低再生效果越好。 N2气提 用吹入惰性气体方法，降低相界面上方气相中酸性气体分压，将甲醇溶剂中剩余的酸性气体从溶剂中赶走，以提高溶剂的贫液度。 减压闪蒸后的甲醇溶 液，用氮气进行气提，气提的主要目的是将溶液中 CO2气提出去，将溶液中 H2S气体的浓度进一步浓缩。 气提 N2量的多少对低温甲醇洗单元的整个冷量的平衡影响较大，气提 N2量越多，气提后的溶液温度就越低，系统冷量回收越多，冰机提供的冷量就越少，因此在管网允许的范围内，尽量多提供气提氮气。 但过大会使 N2消耗增加，尾气带出冷量增加。 热再生 气提后的甲醇溶液经冷量回收送入热再生塔进行彻底再生，再生热源为（ G）的蒸汽。 溶剂在热再生塔的再沸器中用蒸汽加热沸腾，用甲醇的蒸气气提，使溶液中的 H2S从溶剂中彻 底清除。 这种方法再生彻底，但需耗蒸汽。 8 第三章 .低温甲醇洗 工艺流程叙述 及优缺点 一．低温甲醇洗工艺流程叙述 冷区：吸收塔（ C2201）、 CO2产品塔（ C2202）、 H2S 浓缩塔（ C2203）以及相关设备因操作温度在 0℃以下而称为冷区。 热区：热再生塔（ C2204）、甲醇 /水分离塔（ C2205）以及相关设备因操作温度在 0℃以上而称为热区。 1. 原料气体的预冷及 CO H2S 等的吸收 来自 CO 变换工序的 、 40℃的原料气，进入甲醇洗工序，原料气与来自含硫 富甲醇闪蒸罐（ V2203）及无硫富甲醇闪蒸罐（ V2202）的循环气混合，为防止气体中的水分在预冷过程中结冰而向原料气中喷入甲醇，经过进料气冷却器（ E2201）与产品 CO2 气、尾气及净化气换热降温，然后进入分离罐（ V2201）。