低温甲醇洗.doc

低温甲醇洗操作规程
1.岗位工作的任务及意义
1.1脱除变换气中的CO2、H2S及有机硫杂质，同时也脱除变化气中带入的饱和水，制得合格的净化气送往甲醇合成岗位或液氮洗岗位。
1.2在合成氨工况为尿素装置提供合格的CO2原料气，要求达到CO2≥98.5％（v）、总硫（H2S和COS）≤5mg/m3、CH3OH≤250ppm、惰气≤1.19％（v）
1.3为硫回收岗位提供合格的H2S气体。
1.4完成水煤气的净化，为后工序提供含CO2<25ppm,H2S<0.1ppm，CH3OH<25ppm的纯度较高的CO。
1.5向磨煤工序送含甲醇废水。
2.工艺原理及流程概述
2.1低温甲醇洗工序工艺原理
2.1.1生产合成氨及甲醇装置的工艺原理
低温甲醇洗是指甲醇在一定压力和低温下，把变换气中所含的酸性气体如CO2、H2S、COS和硫醇等脱除的工艺过程。由于甲醇吸收酸性气体的过程没有化学反应发生，因此属物理吸收；而在化学吸收过程中，CO2、H2S、COS要与溶剂(或溶剂中的组分)发生化学反应。物理吸收的理论基础是：亨利定律，其表达式是：
P＝KX式中：P－操作压力；K－亨利系数；X－溶质的分子分数；
从式中看出：P愈高则X愈大，表示溶解在溶剂中的溶质愈多；
K值的大、小亦是随溶质、溶剂的不同而异。溶剂甲醇分子是极性分子，因此对同样是极性分子的溶质CO2、H2S等的吸收量就远大于分子属非极性分子的H2、N2、CO、Ar等的吸收量。意即：溶剂甲醇对溶质CO2、H2S和溶剂甲醇对溶质H2、N2、CO、Ar等的K值是不同的。在溶剂进行吸收时，根据亨利定律压力愈高、温度愈低，单位溶剂量吸收的溶质量亦愈多，因此，在吸收时，希望是高压、低温。由于在高压、低温下，气体已是真实气体，故不完全遵循亨利定律，即必须对亨利定律进行修正。但溶剂对溶质的吸收仍有以下的趋势：
1）对于大多数气体而言，压力愈高、温度愈低，则在溶剂中的溶解量愈大，在露点时则溶质在溶剂中的溶解量为无穷大（即溶剂和溶质可以共混）。由于要考虑吸收热的能否移出，故不能把吸收温度定的太低。根据经验，吸收温度则通常要比进料气体的露点温度高出：
～10℃为宜。
2）在真实气体的条件下，混合气体中的各分子间存在着引力，即范德华力，它将使其在溶剂中的溶解量减少和亦使混合气体的露点比单一气体有所下降。
3）对于混合气体而言，当一种易溶组分溶解在溶剂中时，这一易溶解的组分会象溶剂一样吸收另一组分。
在吸收了溶质的溶剂进行解吸时：根据亨利定律压力愈低、温度愈高，则愈利于溶质的解吸，在温度等于溶剂的沸点时，溶质在溶剂中的溶解量为零。因此，选择溶剂解吸的方法有：
1）减压解吸法，即吸收了溶质的溶剂，通过节流和降低系统的总压（甚至到负压），实现溶质的解吸。
2）气提解吸法，即导入惰性气，降低溶质分压，实现溶质的解吸。
3）加热解吸法，即用外来的热量把溶剂加热到沸腾，使溶质在溶剂中的溶解量为零。
基于以上的论述，低温甲醇洗工序的流程组成为：甲醇吸收变换气中的酸性气体，采用加压吸收；为降低吸收温度，把吸收了酸性气体的富甲醇，采用先预冷再减压解吸，以得到更低的系统温度，并通过热量交换使净甲醇的吸收温度降低；为回收变换气中的CO2，设置了单独的产品CO2塔，以在富甲醇解吸时，CO2在此塔中释出；为使吸收了酸性气体的富甲醇中的H2S、COS等得到浓缩，则利用H2S、COS等在溶剂中溶解度更高的条件，采用了氮气气提解吸，达到H2S、COS等得到浓缩目的；为保证吸收后所得净化气体的净化度到20ppm（对于CO2）,最终采用了把甲醇加热到沸点解吸，解吸后的甲醇，不再溶解有任何酸性气体，将此净甲醇经与低温的富甲醇换冷后，送到吸收塔进行吸收，确保净化气体的净化度到20ppm（对于CO2）。
甲醇溶剂与其它溶剂相比有如下的优点：
1）在低温、高压，甲醇吸收酸性气体的量远大于对N2，CO，H2，CH4等的量，即选择性好，从而大大降低了甲醇的循环量和减少了有效气体H2和CO的损失。
2）甲醇在低温下平衡蒸汽压低，故甲醇损失少。
3）甲醇的化学稳定性好、冰点低。
4）甲醇的粘度小和腐蚀性小。
5）甲醇的吸收能力大（约是水的100倍，本菲尔化学溶剂的10倍），且价廉易得。
但甲醇溶剂也有如下的缺点：
1）因其工艺是在低温下操作，因此设备的材质要求高。
2）为降低能耗，回收冷量，换热设备特多而使流程变长。
3）甲醇有毒，会影响人的健康。
2.1.2CO净化装置的工艺原理
CO原料气净化工序与“大化肥装置的低温甲醇洗工序”进行联合生产，它是用“大化肥装置的低温甲醇洗工序”再生后、且经予冷到约-600C的净甲醇来净化水煤气。净甲醇吸收水煤气中的CO2和H2S后，即得到所需的“CO原料气”。
水煤气与变换气相比是水煤气中的CO含量高而CO2的含量低，净甲醇