甲醇装置操作规程低温甲醇洗.doc

第一章 工艺说明1.1工艺原理 低温甲醇洗工艺是50年代初由德国林德公司和鲁奇公司联合开发的一种气体净化工艺。该工艺以冷甲醇为吸收溶剂，利用甲醇在低温高压下对酸性气溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体。该工艺气体净化度高，选择性好，气体的脱硫和脱碳可在同一工序中分别、选择性地进行。低温甲醇洗工艺技术成熟，在工业上有着很好的应用业绩，被广泛应用于合成氨、合成甲醇和其它羰基合成、城市煤气、工业制氢和天然气脱硫等气体净化装置中。 本装置采用低温甲醇洗工艺包。利用甲醇在低温下良好的物理吸收性能，采用两步法脱除煤气及变换气中的H2S 、COS、CO2等酸性气体。 甲醇是一种极性有机溶剂，各种组份在其中的溶解度有很大的差异，依次为H2S、COS、CO2、CH4、CO、N2、H2，而H2S、COS、CO2在甲醇的溶解度要远远大于其它几种气体在甲醇中的溶解度，甲醇洗工艺正是依据这些物质在甲醇中溶解度之间的差异来实现气体分离的。 低温甲醇洗的物理吸收过程遵循亨利定律，亨利定律的内容为：在恒温和平衡条件下，一种气体在溶中的解度和该气体的平衡压力成正比。其数学表达式为：P=KX 其中：---亨利常数（溶质，溶剂一定时，只随温度而变化） X---平衡时，气体在溶液中的摩尔分数 由上式可知，气体的分压越大，其中溶液中的溶解度也就越大，所以，增加气体的压力有利于吸收。反之，降低气体的压力有利于解吸。实验表明当溶质和溶剂一定时，在一定温度下，K为定值。而且，在大多数情况下，溶解度系数随温度的下降而增大，故物理吸收要求在尽可能低的温度下进行。 1.2工艺设计数据 1.2.1本工艺技术方案的特点 低温甲醇洗工艺是利用甲醇在低温高压下对酸性气溶解度极大的优良特性，脱除原料气中的酸性气体。该工艺气体净化度高，选择性好，气体的脱硫和脱碳可在同一工序中分别、选择性地进行。其特点如下： 吸收能力强 甲醇对酸性气体的吸收能力要大于物理吸收法的水和化学吸收法的MEA和热钾碱法。吸收能力大，意味着溶剂循环量小，总的能耗低。在物理吸收法气体净化工艺中，大量的能耗用于溶液再生，因此溶液循环量降低可大大降低净化装置的能耗。因此低温甲醇洗具有明显的优势。 选择性高 甲醇对H2S、COS和CO2的吸收能力特别强，气体脱硫脱碳可以在同一个塔内分段选择性地进行。相比之下，甲醇对CH4、CO和H2只有微小的吸收能力，因此甲醇良好的选择性正是低能耗的净化工艺所要求的。 气体净化度高 采用低温甲醇洗工艺，可以把原料气中总硫脱除至0.1PPm以下，CO2可脱除至20～30PPm以下，因此低温甲醇洗非常适合于对硫含量有严格要求的合成气化工，以及对CO2含量有要求的合成工业。 可以脱除多种杂质 在低温甲醇洗的操作条件下，甲醇可以同时脱除气体中的H2S、COS、CO2、HCN和NH3等以及石蜡烃、芳香烃等杂质，并可同时脱水使气体彻底干燥，所吸收的有用组分可在甲醇的再生过程中根据需要加以回收。 甲醇热稳定性和化学稳定性好 甲醇不会被有机硫、氰化物等组所降解，不起泡；纯甲醇对设备无腐蚀性；粘度小，有利于节省动力消耗。 1.2.2节能措施 由于净化气用来做合的原料，净化气中的CO2浓度保证%V即可，不同于合成氨装置，要求净化气中的CO2浓度小于20~30PPm，因而本流程可用较小的贫甲醇流量即可达到CO2吸收要求，使本流程更加节能。 采用半贫甲醇作为CO2吸收塔的主洗吸收剂，充分利用贫甲醇液的冷量，避免了贫甲醇的冷量损失，同时使贫甲醇吸收剂量大量减少，因而降低了热再生的能耗。 从再吸收塔（C003）抽出半贫甲醇，做CO2吸收塔的主洗吸收剂，减少了再吸收塔内的液相负荷，从而减少了再吸收塔的塔径。 采用中压闪蒸，回收溶解气，减少了有效气的溶解损失。 通过预冷热氨进一步彻底回收冷量，降低冷冻液氨消耗。降低冷冻工段能耗。 采用空分氮气作为气提介质，使得空分装置的经济性更好，节省了再生蒸汽的用量，降低热再生能耗。 出界区的各种工艺气均考虑了冷量回收问题，冷量回收较为彻底，尽可能地降低了装置的冷量消耗。 1.2.3其它措施 提高H2和CO回收率的措施 H2回收率≥99.5%，CO回收率≥99.0%，为尽可能减少有效气体的损失，本流程在设计中采取了如下措施： 降低中压闪蒸塔C002的操作压力，回收绝大部分溶解的氢气和一氧化碳，通过闪蒸气压缩机K001压缩后返回系统。 采取以上措施后，降低了CO2产品气、放空尾气和酸性气中夹带的氢气和一氧化碳，回收了有效组分，H2回收率可以达到99.% CO回收率可以达到99.%。 提高酸性气中H2S浓度 设置了H2S浓缩措施，其H2S尾气中的H2S浓度可达2％以上，能满足硫回收装置的进料要求，达到H2S排放的环保要求； 设计酸性气H2S浓度2%。在设计中采取了如下措施：