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1、2007年第4期甘肃石油和化工2007年12月酸性气体低温甲醇洗净化技术及其应用汪家铭(川化集团有限责任公司,四川成都610301)摘要:低温甲醇洗是一种节能型的酸性气体净化工艺,目前已在国内外百余套氨合成、甲醇合成、羰基合成、工业制氢、城市煤气、天然气脱硫等生产装置中得到了广泛的应用。本文介绍该工艺近期的技术进展,与其他净化工艺在能耗、投资费用方面的比较及工艺技术特点,并简述了云南解化集团公司和湖北双环科技公司在酸性气体净化装置中应用该工艺的一些情况。关键词:酸性气体;净化工艺;低温甲醇洗;应用低温甲醇洗工艺
2、(RectisolProcess)是德国林德(Linde)公司和鲁奇(Lurgi)公司共同开发的采用物理吸收法的一种酸性气体净化工艺,该工艺使用冷甲醇作为酸性气体吸收液,利用甲醇在-60左右的低温下对酸性气体溶解度极大的物理特性,同时分段选择性地吸收原料气中的H2S、CO2及各种有机硫等杂质。在以渣油和煤为原料的大型合成氨装置上,大多采用这种净化工艺。此外,该工艺还广泛应用于甲醇合成、羰基合成、工业制氢、城市煤气和天然气脱硫等生产装置的净化工艺中。目前,国内外已有百余套大中型工业化装置的酸性气体脱除采用了该净化工艺。1国外概况国外自1954年德国鲁奇公
3、司在南非Sasol公司的合成燃料厂建成世界第一套工业化的低温甲醇洗示范装置以来,目前在国外已有近百套低温甲醇洗净化装置投入生产运行,特别是20世纪70年代开始,国外所建的以煤和重油为原料的大型合成氨装置大多采用该净化工艺脱除酸性气体。鲁奇公司的低温甲醇洗工艺流程为气化脱硫变换脱碳,变换在脱硫和脱碳之间,而林德公司的低温甲醇洗工艺则是变换后选择性的一步法脱硫脱碳。随着低温甲醇洗工艺在工业化装置的广泛应用,针对不同的原料和气化方法,鲁奇公司和林德公司又开发出了多种工艺流程,通过不断的对原有流程的优化和设备的改进,使整个低温甲醇洗流程的效率更高,能量利用更为充分
4、和合理。鲁奇低温甲醇洗工艺由于没有中间循环甲醇提供系统所需冷量,而全部需要外部提供。甲醇溶液由于吸收温度低,其循环量相对较大,与林德工艺相比,能耗稍高,吸收塔的体积也较大。但系统冷量由外部供给,也使操作调节相对灵活,并通过新型塔板的设计,提高了塔的操作弹性。近期鲁奇公司新设计的低温甲醇洗装置将相关设备组合为一体,依靠液位和重力输送液体,减少了机泵和管道的数量和装置投资费用。收稿日期:2007-04-28。作者简介:汪家铭(1949-),男,江苏苏州人,工程师,曾从事大型引进化肥装置设备管理和维修工作,1993年后从事化工科技期刊编辑及化工情报信息工作,发表
5、过化工科技论文160余篇。11发展动态甘肃石油和化工2007年第4期林德低温甲醇洗采用林德专利设备高效绕管式换热器,提高换热效率,特别是多股物流的组合换热,节省占地,设备布置更为紧凑,能耗更省。近期还对其结构进行了改进,分为两部分组合,分别用不同的材料制造,更加便于维修和清洗。原料气进入低温甲醇洗装置后,喷入少量循环甲醇,以防止气体在低温下结冰,避免系统发生堵塞。在甲醇溶液循环回路中设置甲醇过滤器,除去FeS、NiS等固体杂质,防止其在系统中积累而堵塞设备。此外,针对生产中出现的问题,也采取了一
6、些相应的改进措施,主要有以下几个:!设置系统预洗段以除去原料气中的NH3、HCN等杂质;∀增大原料气分离器的容积来降低其进入系统的温度;#在甲醇再生塔中增设水提浓段,以增强系统除水能力;∃在半贫液中注入原料气以抑制FeS和NiS的生成,通过提压的措施使其在特定部位生成并及时除去。2国内进展我国对低温甲醇洗工艺的研究始于20世纪70年代,中石化兰州设计院、南化集团研究院、浙江大学、上海化工研究院、大连理工大学等单位在该工艺的基础理论研究方面都取得了一定的成果。上海化工研究院和浙江大学在工艺计算方面,南化研究院在热力学和基础数据测定方面,兰州设计院在气液平衡
7、计算数学模型及北京化工大学在气液相平衡方面都做了大量的工作。大连理工大学在化工工艺模拟计算方面取得了较大的进展。国内目前已有多套大型酸性气体净化装置采用了低温甲醇洗工艺,有的装置已运行近20年,在设计、施工、安装、操作等方面都积累了丰富的经验。大连理工大学从1983年开始进行低温甲醇洗工艺过程研究,在中石化公司和浙江大学的协助下,1999年该项研究通过了中石化的鉴定,并且获得了国内两项专利申请。经改进后的该工艺采用6塔流程,与林德工艺相似,据介绍,该工艺的冷负荷和设备投资比林德工艺要低10%左右。兰州设计院在参与鲁奇和林德2个不同的低温甲醇洗工艺流程的设计
8、中积累了一定的设计经验,在中石化湖北化肥分公司的低温甲醇洗设计中,
