煤氣凈化與發(fā)展畢業(yè)設(shè)計(jì)

1、XXX職業(yè)技術(shù)學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)2009級應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù)專業(yè)題目煤氣凈化與發(fā)展時(shí)間：2012年6月學(xué)生姓名:XXX指導(dǎo)教師：XXX班級:2009級應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù)（4）班2011年1月29日XX職業(yè)技術(shù)學(xué)院2012 屆各專業(yè)畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)）成績評定表姓名XXX班級09應(yīng)化（4）班專業(yè)應(yīng)用化工生產(chǎn)技術(shù)指導(dǎo)教師 第一次指 導(dǎo)意見指導(dǎo)教師 第二次指 導(dǎo)意見指導(dǎo)教師 第三次指 導(dǎo)意見指導(dǎo)教師 評語及評 分成績：簽字（蓋章）年月日答辯小組 評價(jià)意見 及評分成績：簽字（蓋章）年月日教學(xué)系畢 業(yè)實(shí)踐環(huán) 節(jié)指導(dǎo)小 組意見簽字（蓋章）年月日學(xué)院畢業(yè) 實(shí)踐環(huán)節(jié) 指導(dǎo)委員 會審核意 見簽字（蓋章）年月日說明：1、以上各

2、欄必須按要求逐項(xiàng)填寫。2、此表附于畢業(yè)論文 （設(shè)計(jì)）封面之后。煤氣凈化技術(shù)與發(fā)展學(xué)號： XXXXXX 姓名： XXX（XXX 職業(yè)技術(shù)學(xué)院 ） 摘要: 潔凈煤技術(shù)是指煤炭在開發(fā)和利用過程中旨在減少污染與 提高利用效率的運(yùn)輸、加工、轉(zhuǎn)化及污染控制等技術(shù)，是使煤作為一 種能源達(dá)到最大限度潛能的利用，而釋放的污染物控制在最低水平， 達(dá)到煤的高效、清潔利用的技術(shù) , 其開發(fā)應(yīng)用的宗旨是“提高效率、 控制污染、促進(jìn)發(fā)展 " 。煤炭氣化作為重要的煤炭潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù) , 在生產(chǎn)化工合成氣（合 成氨、甲醇 ） 、工業(yè)燃料氣、城市煤氣等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。從氣 化爐出來的煤氣往往夾帶粉塵、硫化物等 ,

3、這些物質(zhì)不僅對下游設(shè)備 產(chǎn)生損壞 , 影響工藝的正常操作，而且如排放到大氣中，會對環(huán)境產(chǎn) 生嚴(yán)重污染，因此煤氣的凈化及脫硫是煤炭氣化技術(shù)得以順利利用的 關(guān)鍵技術(shù)之一。低溫甲醇洗工藝 （Rectisol Process ）是德國林德 （Linde） 公司和 魯奇（ Lurgi ）公司共同開發(fā)的采用物理收法的一種酸性氣體凈化工 藝，該工藝使用冷甲醇為酸性氣體吸收液， 利用甲醇在一60C左右的 低溫對酸性氣體溶解度極大的物理特性， 同時(shí)分段選擇地吸收原料氣 中的 H2S、CO2 及各種有機(jī)硫等雜質(zhì)。關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗；NHD技術(shù)；煤氣凈化；脫硫脫碳目錄1 煤氣凈化技術(shù) 51.1 國外概況 51。2

4、國內(nèi)進(jìn)展 62 凈化工藝 82.1 低溫甲醇洗工藝 . 82.1 。1 甲醇的物理性能 82。1。2 采用低溫甲醇洗的優(yōu)越性及不足 92。2 NHD 工藝 102.2 。1 NHD 溶劑的物理性能 . 102。2。2 NHD工藝特點(diǎn) 102.3 兩種工藝特點(diǎn)比較 . 102。 4 低溫甲醇洗技術(shù)優(yōu)勢 . 112。 4。 1 吸收能力大 112。 4.2 選擇性好 112.4.3 凈化度高 122.4 。 4 操作費(fèi)用低 123 城市煤氣凈化 133.1 影響凈煤氣總硫含量的因素 . 133。1 。 1 溫度 143。 1.2 壓力 143。 1 。 3 甲醇的循環(huán)量和氣液比 143.1 。 4

5、 甲醇的質(zhì)量 143。 1 。 5 粗煤氣中的氨含量 143。 1 。 6 粗煤氣中有機(jī)硫偏高 143。 2 操作參數(shù)優(yōu)化 . 153.2 。 1 溫度的控制 153.2 。 2 壓力的選擇 153。 2.3 合理調(diào)整甲醇循環(huán)量和氣液比 153。 2.4 嚴(yán)格保證甲醇質(zhì)量 163.2 。 5 嚴(yán)格控制粗煤氣的雜質(zhì)含量 163.3 低溫甲醇洗系統(tǒng)腐蝕問題和解決 . 163.4 結(jié) 語 174 低溫甲醇洗工藝的技術(shù)特點(diǎn) 185 低溫甲醇洗工藝的發(fā)展和改進(jìn) 185.1 林德低溫甲醇洗和魯奇低溫甲醇洗 . 185.2 低溫甲醇洗裝置建設(shè) . 195。 3 技術(shù)發(fā)展和改進(jìn) . 195.3。1流程不斷優(yōu)化

6、，能量利用更加合理 19532 提高操作靈活性，降低裝置投資 19533 針對生產(chǎn)中存在問題，采取相應(yīng)改進(jìn)措施 205。3。4 設(shè)備方面的改進(jìn) 205。 5國內(nèi)對低溫甲醇洗工藝的消化和技術(shù)開發(fā) 155。 5。1低溫甲醇洗裝置的建設(shè) 205.5.2 國產(chǎn)化進(jìn)程 205.5。3 裝置的技術(shù)改造 225.6 存在問題及國產(chǎn)化建議 176煤氣凈化過程脫硫和脫碳工藝 236。1煤氣脫硫與TGF高效脫硫劑 246。 1.1 TGF煤氣脫硫劑和TGF干法脫硫技術(shù) 246.1。2 TGF與國內(nèi)外氧化鐵脫硫劑綜合比較 256.1.3 TGF煤氣高效脫硫劑應(yīng)用實(shí)例 26參考文獻(xiàn) 27致 謝 281 煤氣凈化技術(shù)

7、煤炭氣化作為重要的煤炭潔凈轉(zhuǎn)化技術(shù) , 在生產(chǎn)化工合成氣 （合 成氨、甲醇）、工業(yè)燃料氣、城市煤氣等領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。從氣 化爐出來的煤氣往往夾帶粉塵、硫化物等 , 這些物質(zhì)不僅對下游設(shè)備 產(chǎn)生損壞，影響工藝的正常操作，而且如排放到大氣中 , 會對環(huán)境產(chǎn) 生嚴(yán)重污染，因此煤氣的凈化及脫硫是煤炭氣化技術(shù)得以順利利用的 關(guān)鍵技術(shù)之一。對整體煤炭氣化聯(lián)合循環(huán)發(fā)電技術(shù)（IGCC）和煤炭氣 化燃料電池（IGFC）等高新技術(shù)，前者工業(yè)示范已達(dá)到 43%發(fā)電效率， 在發(fā)電高效率的同時(shí)， 電廠的排放污染物被降低到極低的水平。 在現(xiàn) 在的示范發(fā)電循環(huán)中， 一般采用煤氣冷卻、濕法凈化脫硫的工藝路線， 若采用高溫

8、煤氣凈化和脫硫技術(shù)，可提高發(fā)電效率 1-2，而且 可能使流程簡化， 降低成本。 因此世界上許多國家都在積極開展熱煤 氣凈化與脫硫技術(shù)的研究開發(fā)工作。1991 年北京煤化所開展高溫煤氣凈化和脫硫技術(shù)研究。 1993年 得到聯(lián)合國開發(fā)計(jì)劃署（UNDP及中國政府的資助，北京煤化所開展 了熱煤氣除塵、熱煤氣脫硫劑及熱煤氣工藝的研究開發(fā)工作。低溫甲醇洗工藝（ Rectisol Process ）是德國林德（ Linde ）公 司和魯奇 （Lurgi） 公司共同開發(fā)的采用物理收法的一種酸性氣體凈化 工藝，該工藝使用冷甲醇為酸性氣體吸收液， 利用甲醇在一60C左右 的低溫對酸性氣體溶解度極大的物理特性， 同

9、時(shí)分段選擇地吸收原料 氣中的H2S、CO及各種有機(jī)硫等雜質(zhì)。以渣油和煤為原料的大型合成 氨裝置上 ,大多采用種凈化工藝。此外 ,該工藝還廣泛應(yīng)用于甲醇合 成、基合成、工業(yè)制氫、城市煤氣和天然氣脫硫等生產(chǎn)裝的凈化工藝 中. 目前，國內(nèi)外已有百余套大中型工化裝置的酸性氣體脫除采用了 該凈化工藝 .1.1 國外概況國外自 1954 年德國魯奇公司在南非 Sasol 公司的合成燃料廠建 成世界第一套工業(yè)化的低溫甲醇洗示范裝置以來， 目前在國外已有近 百套低溫甲醇洗凈化裝置投入生產(chǎn)運(yùn)行， 特別是 20世紀(jì) 70年代開始， 國外所建的以煤和重油為原料的大型合成氨裝置大多采用該凈化工 藝脫除酸性氣體。魯奇公

10、司的低溫甲醇洗工藝流程為氣化 - 脫硫變換 -脫碳，變換 在脫硫和脫碳之間， 而林德公司的低溫甲醇洗工藝則是變換后選擇性 的一步法脫硫脫碳。隨著低溫甲醇洗工藝的在工業(yè)化裝置的廣泛應(yīng) 用，針對不同的原料和氣化方法， 魯奇公司和林德公司又開發(fā)出了多 種工藝流程，通過不斷的對原有流程的優(yōu)化和設(shè)備的改進(jìn), 使整個(gè)低溫甲醇洗流程的效率更高，能量利用更為充分和合理。魯奇低溫甲醇洗工藝由于沒有中間循環(huán)甲醇提供系統(tǒng)所需冷量， 而全部需要外部提供。 甲醇溶液由于吸收溫度低 , 其循環(huán)量相對較大， 與林德工藝相比，能耗稍高，吸收塔的體積也較大。但系統(tǒng)冷量由外 部供給，也使操作調(diào)節(jié)相對靈活，并通過新型塔板的設(shè)計(jì)，提

11、高了塔 的操作彈性。近期魯奇公司新設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗裝置將相關(guān)設(shè)備組合 為一體， 依靠液位和重力輸送液體， 減少了機(jī)泵和管道的數(shù)量和裝置 投資費(fèi)用。林德低溫甲醇洗采用林德專利設(shè)備高效繞管式換熱器 , 提 高換熱效率 ,特別是多股物流的組合換熱， 節(jié)省占地, 設(shè)備布置更為緊 湊，能耗更省 . 近期還對其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，分為兩部分組合，分別 用不同的材料制造 , 更加便于維修和清洗。原料氣進(jìn)入低溫甲醇洗裝 置后,噴入少量循環(huán)甲醇，以防止氣體在低溫下結(jié)冰 , 避免系統(tǒng)發(fā)生堵 塞。在甲醇溶液循環(huán)回路中設(shè)置甲醇過濾器 , 除去 FeS、NiS 等固體雜 質(zhì)，防止其在系統(tǒng)中積累而堵塞設(shè)備 .此外，針對生產(chǎn)中

12、出現(xiàn)的問題 , 也采取了一些相應(yīng)的改進(jìn)措施 , 主要有以下幾個(gè)：設(shè)置系統(tǒng)預(yù)洗段以除去原料氣中的NH、HCN等雜質(zhì)；增大原料氣分離器的容積來降低其進(jìn)入系統(tǒng)的溫度；在甲醇再生塔中增設(shè)水提濃段， 以增強(qiáng)系統(tǒng)除水能力； 在半貧液中注入 原料氣以抑制FeS和NiS的生成，通過提壓的措施使其在特定部位生 成并及時(shí)除去 .1。 2 國內(nèi)進(jìn)展我國對低溫甲醇洗工藝的研究始于 20世紀(jì) 70年代，中石化蘭州 設(shè)計(jì)院、南化集團(tuán)研究院、浙江大學(xué)、上?；ぱ芯吭骸⒋筮B理工大 學(xué)等單位在該工藝的基礎(chǔ)理論研究方面都取得了一定的成果。 上?；?工研究院和浙江大學(xué)在工藝計(jì)算方面， 南化研究院在熱力學(xué)和基礎(chǔ)數(shù) 據(jù)測定方面，蘭州設(shè)

13、計(jì)院在氣液平衡計(jì)算數(shù)學(xué)模型及北京化工大學(xué)在 氣液相平衡方面都做了大量的工作， 大連理工大學(xué)在化工工藝模擬計(jì) 算方面取得了較大的進(jìn)展。 目前國內(nèi)已有多套大型酸性氣體凈化裝置 采用了低溫甲醇洗工藝，有的裝置已運(yùn)行近 20年,在設(shè)計(jì)、施工、安 裝、操作等方面都積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。大連理工大學(xué)從 1983 年開始 進(jìn)行低溫甲醇洗工藝過程研究，在中石化公司和浙江大學(xué)的協(xié)助下， 1999 年該項(xiàng)研究通過了中石化公司的鑒定，并且獲得了國內(nèi)兩項(xiàng)專 利申請。改進(jìn)后的工藝采用 6 塔流程，與林德工藝相似，據(jù)介紹，該 工藝的冷負(fù)荷和設(shè)備投資比林德工藝要低 10%左右。蘭州設(shè)計(jì)院在參與魯奇和林德兩個(gè)不同的低溫甲醇洗工藝

14、流程 的設(shè)計(jì)中積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 在中石化湖北化肥分公司的低溫甲 醇洗設(shè)計(jì)中 , 魯奇公司僅提供了工藝軟件包，由蘭州設(shè)計(jì)院自行完成 了基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)。該工藝的熱交換器均采用標(biāo)準(zhǔn)的TEMA型換熱器，所有塔盤采用普通標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)， 提高了低溫甲醇洗裝置的國產(chǎn)化 率，降低了投資費(fèi)用 .近年來，在低溫甲醇洗設(shè)備制造方面， 國內(nèi)也取得了可喜的進(jìn)展。 大連冰山集團(tuán)金州重型機(jī)器有限公司為上海焦化有限公司引進(jìn)的林 德公司低溫甲醇洗裝置制造了特大型成套設(shè)備， 包括塔器、 換熱器和 罐類等共23臺23個(gè)種類，其中包括H2S濃縮塔、變換氣吸收塔、煤 氣甲醇吸收塔等關(guān)鍵設(shè)備。 這些設(shè)備不僅使用了國內(nèi)目前難以掌握的

15、 3.5Ni 低溫鋼材料的加工技術(shù)，而且體積龐大，單臺設(shè)備最大直徑為 2300 mm長55000 mm質(zhì)量為近百噸.此外，河南開封空分集團(tuán)有 限公司制造的低溫甲醇洗關(guān)鍵設(shè)備高壓繞管式換熱器，工作壓力為 16。5 MPa，可成功替代林德公司的進(jìn)口設(shè)備。山東德州華魯恒升化工股份有限公司近期投產(chǎn)的國產(chǎn)化大型化 肥裝置中采用了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的低溫甲醇洗工藝技術(shù)。 該工藝軟 件包由中國寰球工程公司提供，在完成了 5.5 MPaX作壓力下低溫甲 醇洗工藝的計(jì)算機(jī)計(jì)算程序的開發(fā)后， 為工藝包設(shè)計(jì)、 初步設(shè)計(jì)和詳 細(xì)設(shè)計(jì)提供了物料和熱量衡算的數(shù)據(jù)， 利用該軟件包建成的大化肥低 溫甲醇洗裝置已成功投運(yùn)。 該裝

16、置采用 3臺并聯(lián)操作的吸收塔， 共用 1 套再生系統(tǒng) , 可同時(shí)生產(chǎn)氨合成氣、甲醇合成氣和羰基合成氣 , 屬國 內(nèi)外首創(chuàng)，達(dá)到國際先進(jìn)水平。目前在國內(nèi)中石化湖北化肥分公司、 山西天脊煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司、浙江鎮(zhèn)海煉油化工股份有限公 司、陜西渭河煤化工集團(tuán)有限責(zé)任公司、中石化安慶分公司、中石化 岳陽殼牌煤氣化有限公司等大型合成氨凈化裝置中均采用了低溫甲 醇洗工藝.國內(nèi)在建的部分采用低溫甲醇洗的大型煤制合成氨、甲醇 生產(chǎn)裝置見表 1-1 。IW5iu砌肛怖紙腔io6Mm刪抑骯5W 6冃肛訓(xùn)皿執(zhí)肚so 2iumi2iB8it,ona冊tow二雅2W蠱It翔瑋It!龍妁5MfifilliKUtHIM

17、WU麗dim腮樹I5C0聊MS蝴w刪1刪IMRUN刪n噴刪mim琲6M聊聊妁帕5U螂腳瑚血棚酬Hl(購尿旌倜3Nm刪H航胡理岫胡龜表ii國內(nèi)在建的部分采用低溫甲醇洗的大型煤制合成氨、甲醇生產(chǎn)裝置2 凈化工藝2。1低溫甲醇洗工藝低溫甲醇洗是由德國林德和魯奇兩家公司共同開發(fā)的，采用冷甲醇作為吸收溶劑.世界上第一套低溫甲醇洗工業(yè)化裝置于1954年建于南非薩索爾。1964年林德公司又設(shè)計(jì)了低溫甲醇洗串液氮洗的聯(lián) 合裝置.70年代后，國外所建以煤和重油為原料的大型氨廠，大部分 采用該法低溫甲醇洗工藝技術(shù)成熟、工業(yè)應(yīng)用成功的例子較多，我 國已有15套大型合成氨裝置采用這一技術(shù)。2。1.1甲醇的物理性能密度

18、：810 kg/m 3 (0C)蒸汽壓：12 。 92 kPa (20C)粘 度：0.82 x 10-3Pa s (0 C)溶解性：在水、乙醇、乙醚中無限溶解比熱：2.5 J/(g K)熔點(diǎn)：一97.8 C沸 點(diǎn):64.565.5 C毒 性：有毒，空氣中允許濃度為50 mg/mi以下合試氣M甲靜卯飲/含成H換迪JB1細(xì)列伽iI冷用怖一H拠收鋼洗肉114田障搭噸收幣酬俺h就畝荒料制q圖2-1 低溫甲醇洗工藝流程框圖2.1。2采用低溫甲醇洗的優(yōu)越性及不足(1) 優(yōu)越性(a) 甲醇在低溫高壓下，對CQ H2S COS有極大的溶解度，而 對H、CO CH溶解度小，這樣既保證吸收效果而有效氣 H2損失又

19、小.(b) 對H2S的吸收速度和吸收能力比 CO大得多，利用這一特 性可在同一設(shè)備中吸收 H2S和CO,而在再生時(shí)分開，并可保證 CO 純度.(c) 甲醇的化學(xué)穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性好，粘度小，腐蝕性小.(d )甲醇價(jià)廉易得，消耗指標(biāo)低，運(yùn)行費(fèi)用較低。(e )米用耐硫變換流程，變換后 CO和HS含量均較咼；而米用 低溫甲醇洗，脫硫和脫碳效果好，變換出口 HS含量可控制到0。1 x 10 6以下，CQ控制到20x 106以內(nèi).(2) 不足之處(a) 低溫甲醇洗在低溫(-50 60C)下操作，因而對設(shè)備和 管道的材質(zhì)及制造要求較高，部分換熱器(主要是撓管式換熱器)成本 非常高，技術(shù)依賴于進(jìn)口。(b) 為

20、降低能耗、回收冷量 ,換熱設(shè)備特別多(約 30 臺), 流程 復(fù)雜，投資費(fèi)用較大 .( c) 盡管甲醇是一種低價(jià)、易得溶劑，但它有毒，給操作和維 修帶來了一系列困難。2。2 NHD 工藝南化研究院開發(fā)的以聚乙二醇二甲醚為溶劑的NHD凈化技術(shù)自1993年首次在魯南化肥廠實(shí)現(xiàn)工業(yè)化以來，已成功運(yùn)用到國內(nèi) 40 多 家中小化肥廠的脫硫脫碳，比較大的如黑化、淮化的“ 18 30"工程、 長山的15萬t/a合成氨工程都采用了 NHD兌硫或脫碳，取得了豐富 的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn) . 該技術(shù)以能耗低、 凈化度高等特點(diǎn) , 受到了使用廠家的普 遍好評，目前，國內(nèi)還有許多廠家正準(zhǔn)備采用 NHD兌硫脫碳技術(shù).2.

21、2.1 NHD 溶劑的物理性能NHD溶劑的主要成分是聚乙二醇二甲醚的同系物，分子式為CH0( GH40)n CH,式中n=28,其主要物理性能(25C時(shí))如下。密 度： 1027 kg/m3蒸 汽 壓 : 0 。 093 Pa表面張力： 0.034 N/m比 冰 燃 粘分熱：2.1 J/ (g K)點(diǎn)： 一22-29 C點(diǎn)：157 C度：4.3 mPa s子量：250270性： 無2。 2。 2 NHD 工藝特點(diǎn)( 1 ) 優(yōu)點(diǎn)(a) 具有選擇吸收"S和CO的能力，在常溫下采用較低的循環(huán) 量實(shí)現(xiàn)對HS的選擇性吸收，然后再在較低溫度下實(shí)現(xiàn)對 CO的吸收。(b) 溶劑損耗低，工廠實(shí)際噸氨

22、消耗一般為0.2kg。NHD溶劑無腐蝕性 , 因而設(shè)備可采用碳鋼制作,填料可采用塑料環(huán) , 投資省。(c) NHD 溶液不起泡 (使用過程中,不需加消泡劑 ) ,化學(xué)穩(wěn)定性 和熱穩(wěn)定性好,溶劑可長期保持良好的吸收能力。(d) 采用NHD兌硫脫碳流程短，操作方便。( 2) 不足之處(a) CQ回收率比低溫甲醇洗低，約為 85%。(b )解析出來的"S濃度相對較低，回收處理困難。(c) 脫硫后的NHD容液再生需消耗熱量。2。 3 兩種工藝特點(diǎn)比較(1) 總體說來,兩者吸收能力均較大 , 但低溫甲醇洗吸收能力 更大.以吸收CO作為比較，在3.0MPa壓力下，甲醇吸收CO能力約為 NHD勺4

23、倍，因而低溫甲醇洗的溶液循環(huán)量比 NHD明顯減少.(2) 低溫甲醇洗選擇吸收性較好.兩種工藝對H2S和CO的吸收能 力均較強(qiáng)，但低溫甲醇洗能選擇吸收這兩種物質(zhì) ,因而使脫硫、脫碳 能在同一個(gè)塔內(nèi)分段、選擇吸收。另外，低溫甲醇洗對氣體中的有機(jī) 硫等雜質(zhì)吸收能力也很強(qiáng)，而NHD對COS勺吸收能力較差，脫硫前需 設(shè)置有機(jī)硫水解工序 .(3) 低溫甲醇洗的氣體凈化度更高 . 低溫甲醇洗的凈化氣中總 硫w 0.1 X 106, CQW20X 10 6, CO2產(chǎn)品純度大于 99% 有利于 后工序的生產(chǎn).而NHD工藝的凈化氣中 HSW 0.1 X1O-6,CO2< 400 X 10 6.(4) 低溫

24、甲醇洗的的溶劑價(jià)廉、易得但有毒。甲醇為基本化工 原料，國內(nèi)產(chǎn)量豐富， 價(jià)格較低， 溶劑消耗量?。?但甲醇為有毒物質(zhì)， 對生產(chǎn)操作與管理有較嚴(yán)格的要求，而 NHD溶劑無毒，但價(jià)格較貴， 且一次性投入較大。(5) NHD 工藝流程相對簡單 , 裝置投資較低。低溫甲醇洗工藝在 低溫下操作 , 對設(shè)備材質(zhì)有較高要求 , 且為了有效回收冷量， 工藝流程 較為復(fù)雜。而NHD工藝流程相對簡單，其操作溫度在一5- 150C之 間,普通碳鋼即可滿足要求。另外，NHD為國內(nèi)技術(shù)，軟硬件費(fèi)用均較 低，而低溫甲醇洗為國外技術(shù)， 需要購買國外專利技術(shù)。 經(jīng)初步估算， 對于年產(chǎn)30萬t合成氨的粗煤氣凈化工藝，NHD總投資

25、比低溫甲醇洗 約低 2000 萬元 .(6) 由于溶劑吸收能力的差別,NHD工藝的溶劑循環(huán)量較大， 導(dǎo)致NHDT藝的動力消耗和再生能耗增加；同時(shí)NHD容劑比甲醇溶劑 價(jià)格高，消耗也大 .經(jīng)估算, 對于年產(chǎn)合成氨 30萬 t 的粗煤氣凈化工 藝,NHD與低溫甲醇洗工藝相比，年操作費(fèi)用約高 700萬元。(7 )近幾年我國NHD兌硫、脫碳技術(shù)發(fā)展較快，已相繼有20多 個(gè)國內(nèi)廠家采用該技術(shù)；同時(shí)，隨著NHD溶劑生產(chǎn)廠家和規(guī)模的不斷 擴(kuò)大，其原料成本將會進(jìn)一步降低，這些都將會使NHD技術(shù)更具優(yōu)勢。2.4 低溫甲醇洗技術(shù)優(yōu)勢 2.4。 1 吸收能力大甲醇在低溫下，對CO、HS、COS的溶解度較大，據(jù)計(jì)算，

26、在3。 1MPa的壓力下，1用甲醇溶液能吸收CO160 -180m3,而1niNHD溶液僅 能吸收CO40-55m3，甲醇對CO的吸收能力是NHD溶液的4倍左右， 在吸收等量酸性氣體時(shí)低溫甲醇洗的甲醇溶液循環(huán)量小， 裝置設(shè)備數(shù) 量較少 , 總能耗較低。2。 4。 2 選擇性好低溫甲醇洗能同時(shí)脫除 CQ HS、COS等雜質(zhì)，特別是對 CO和H2S的選擇吸收能力較強(qiáng)，而對H2S的吸收速度和吸收能力又比 CO大 得多. 酸性氣體的脫硫脫碳可在兩個(gè)吸收塔或同一個(gè)塔內(nèi)分段選擇性 地進(jìn)行，且回收的CO純度能滿足尿素生產(chǎn)的需要，從富含 HS的尾 氣中可直接回收硫磺 .2.4 。3 凈化度高經(jīng)低溫甲醇洗脫硫脫

27、碳后的凈化氣 HS含量0.1 x 10-6, CO含 量20x 10 6, CQ產(chǎn)品純度達(dá)99%以上，回收率63%可有效地防止 后續(xù)甲烷化、 氨合成工序的催化劑中毒現(xiàn)象的發(fā)生， 不需另外設(shè)置氧 化鋅脫硫槽等精脫硫設(shè)備。同時(shí)，在脫硫脫碳的過程中， H2等有效氣 體的損失也較少，僅為總H2量的0。12%左右.2.4 。 4 操作費(fèi)用低甲醇溶液的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性好， 粘度和腐蝕性小， 不需加 入消泡劑，在運(yùn)行中不會被降解或分解 , 且使用補(bǔ)充量較少。低溫甲 醇洗裝置雖然一次性投資費(fèi)用較高， 但由于生產(chǎn)運(yùn)行中的能耗低， 凈 化度高，因而在長期運(yùn)行的總體經(jīng)濟(jì)性方面仍然優(yōu)于 NH工藝，這也 是目前有較

28、多的新建裝置選用該工藝的原因。但也應(yīng)看到，該工藝為國外專利技術(shù) , 需從國外引進(jìn)，軟件費(fèi)用 較高。由于操作溫度較低， 為有效回收能量和降低能耗，工藝流程較 復(fù)雜，換熱設(shè)備多。設(shè)備管道需低溫鋼材料，部分設(shè)備由國外制造 , 投資較高 . 此外 , 甲醇具有毒性， 給操作和維修帶來一些困難， 這些都 是該工藝的不足之處。消It指標(biāo)（噸範(fàn)丄訊1=1甲-DM JL低溫甲曾洗 H DLP蒸氣t600. 40. 5MP蒸氣t800.變換氣熱量利用*叫4. 782.】術(shù)環(huán)水<1516 817. 2電kW* h0. 4830.569冷凍雖-38Tx 10r,kJ26. S0. 32-】09x !Of,kJ

29、17, 10. 2H3+ CO的損失ni 標(biāo)）0. 231 13解劑攝失甲醇L 21. 3NHD150.4氣捉氣（?。﹏i"（標(biāo)）a on275消耗損用萬元r命178S.92622.5折1門費(fèi)萬元f年485. 8316大修損萬元/年254.9165, 8管理撩萬je/年18* 211. R年操作費(fèi)萬元f邙2547.8SJ16. 1表2 1兩種凈化方法消耗指標(biāo)的比較3城市煤氣凈化采用煤加壓氣化技術(shù)生產(chǎn)的城市粗煤氣中含有一定數(shù)量的輕烴 物質(zhì)、二氧化碳、硫化物、硫的氧化物、有機(jī)硫、含氮化合物 （如氨、 二氧化氮）等，這些有害雜質(zhì)必須在并入城市煤氣管網(wǎng)前脫除。煤氣 凈化的深度取決于采用的凈化

30、技術(shù)，不同的凈化技術(shù)達(dá)到的凈化效果 差別很大，目前國際上普遍采用的是低溫甲醇洗滌技術(shù)。 哈爾濱氣化 廠從德國黑水泵加壓氣化廠引進(jìn) SCS氐溫甲醇洗滌工藝，由于原料路 線和生產(chǎn)能力的調(diào)整，原有操作參數(shù)的范圍發(fā)生了較大變化。 為了盡 可能保證煤氣的凈化效果，進(jìn)行了大量實(shí)驗(yàn)研究，尋找到了較適宜的 操作參數(shù)變化范圍，為生產(chǎn)高質(zhì)量的城市煤氣奠定了基礎(chǔ)。3.1影響凈煤氣總硫含量的因素低溫甲醇洗工藝是一種物理吸收過程，它依據(jù)的基本原理是各種 組分在甲醇中的溶解度不同，并且酸性氣體與其他組分的溶解度差別 很大。采用的工藝過程如下：粗煤氣首先用低溫甲醇清洗，煤氣中的酸性氣體被甲醇吸收下來，然后將吸收了酸性氣體的

31、甲醇在低壓、高 溫條件下再生，將吸收的酸，干凈的甲醇再次循環(huán)回甲醇洗滌系統(tǒng)重 復(fù)利用。因此，硫化物的脫除過程與下列因素相關(guān)：溫度、壓力、甲 醇循環(huán)量、甲醇的純度、甲醇再生過程的質(zhì)量、循環(huán)量的匹配、原料 中硫化物濃度的變化、煤氣中的氨含量等.3.1.1 溫度在低溫甲醇洗工藝中 , 影響硫化物脫除效果的最重要因素是溫 度。因?yàn)槊簹饷摿虻男ЧQ于酸性氣體在甲醇中的溶解度和達(dá)到氣 液平衡時(shí)酸性氣體在氣相中的分壓 , 此兩因素都是溫度的函數(shù)。氣體 在液體中的溶解度隨溫度的降低而增大 , 因此，采用較低的洗滌溫度 對氣體凈化過程有利 .3.1 。2 壓力從傳質(zhì)推動力的角度分析 , 吸收過程的壓力越高，越

32、有利于吸收 過程的進(jìn)行，氣相中硫化物的分壓越大，吸收的推動力越大 , 因而吸 收速率越快。同時(shí) , 提高壓力還可以增加液體對氣體的吸收能力。當(dāng) 硫化物的分壓一定時(shí)， 增加總壓勢必會降低， 也就提高了氣體的凈化 度。3.1 。3 甲醇的循環(huán)量和氣液比 硫化物在甲醇中的溶解度主要是溫度和壓力的函數(shù) , 溫度、壓力 確定后，硫化物的溶解度基本恒定。從傳質(zhì)動力學(xué)角度分析，溶液的 循環(huán)量越大 ,在板式塔的正常操作范圍內(nèi)， 氣液比越小 ,氣液兩相在塔 內(nèi)接觸越充分 , 傳質(zhì)效果越好；溶液的循環(huán)量過小，氣液比過大，氣 液接觸不良，傳質(zhì)效果降低 , 最終導(dǎo)致硫化物的凈化度降低。3.1 。4 甲醇的質(zhì)量進(jìn)入低溫

33、甲醇洗滌塔的甲醇純度 , 包括甲醇的含水量、甲醇中硫 化物和二氧化碳的濃度等 ,對硫化物的吸收效果都有重要影響 . 如甲 醇中含水 5%時(shí)，二氧化碳在甲醇中的溶解度降低 15，硫化氫的溶 解度也大幅度下降；另一方面，甲醇中除含有水和硫化物、二氧化碳 外，還含有輕油組分。 導(dǎo)致這種現(xiàn)象的主要原因是進(jìn)入低溫甲醇洗滌 工段的粗煤氣溫度不合格。 粗煤氣溫度偏高， 煤氣中攜帶的揮發(fā)分增 多, 將導(dǎo)致甲醇洗滌系統(tǒng)中水和輕油組分偏高。3。 1。5 粗煤氣中的氨含量 入口粗煤氣中的氨含量對低溫甲醇洗滌的工況與效果產(chǎn)生重要 影響. 如果氣體中氨含量增多，氨與水及二氧化碳反應(yīng)生成溶解度較 小的碳酸氫銨結(jié)晶，結(jié)晶的

34、存在最終導(dǎo)致系統(tǒng)某部位堵塞 ; 或在洗滌 塔中被甲醇吸收后， 在甲醇再生時(shí)生成硫化銨， 硫化銨溶解于甲醇中， 并隨甲醇返回到洗滌塔內(nèi) , 在塔頂分解成氨和硫化氫， 揮發(fā)到煤氣中， 造成凈化氣總硫含量不合格 .3.1 。6 粗煤氣中有機(jī)硫偏高 在原料煤的揮發(fā)分中含有多種有機(jī)硫，如硫醇、硫醚、噻吩、二 硫化碳、硫氧化碳等在煤的氣化過程中隨揮發(fā)份進(jìn)入粗煤氣中 , 此外 還含有無機(jī)硫硫化氫。在低溫甲醇中 , 硫化氫、二硫化碳的溶解 度非常大；硫醇、硫醚、硫氧化碳等雖然在甲醇中的溶解度很小，但 由于原料氣中含量小，以及在 co變換工段中大部分有機(jī)硫被轉(zhuǎn)換成 溶解度較大的硫化氫 . 因此凈煤氣中有機(jī)硫都能

35、達(dá)到工藝控制指標(biāo)。 但是，哈爾濱氣化廠采用的是城市煤氣與甲醇聯(lián)合生產(chǎn)的策略 , 正常 生產(chǎn)過程經(jīng)常受甲醇產(chǎn)量的限制，co變換率頻繁調(diào)整，當(dāng)co變換率 高而煤氣中co含量低時(shí)，為了滿足城市煤氣中co含量的要求，通過 變換爐副線調(diào)整煤氣中的 co含量，從而使一部分原料氣未經(jīng)變換就 進(jìn)入低溫甲醇洗系統(tǒng)，部分有機(jī)硫未被轉(zhuǎn)化成為溶解度大的硫化氫 , 從而直接導(dǎo)致凈煤氣中有機(jī)硫超標(biāo)。3.2 操作參數(shù)優(yōu)化針對上述分析， 哈爾濱氣化廠針對低溫甲醇洗工藝及其操作條件 進(jìn)行了比較系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究， 最終找出了各種工藝參數(shù)及指標(biāo)的控制 策略.3。2.1 溫度的控制 溫度是影響甲醇洗效果的最重要因素之一， 為了盡可能滿

36、足低溫 要求,哈爾濱氣化廠采用兩種方式提供冷量：一是采用氨吸收制冷工 段的冷量；二是溶解了 co的甲醇通過低壓條件下降壓閃蒸提供冷量。 經(jīng)過長期研究發(fā)現(xiàn)，通過兩種方式配合使用，可以保證-55 C的甲醇洗滌條件。由于co溶解于甲醇中要釋放一定量的溶解熱，導(dǎo)致甲醇 溫度升高 , 因此為了保證甲醇的低溫吸收條件和較高的吸收能力，設(shè) 置了甲醇中間冷卻裝置， 保證循環(huán)甲醇的溫度維持在較低水平。 當(dāng)氨 制冷系統(tǒng)出現(xiàn)波動 ,制冷量降低時(shí)，通過調(diào)整甲醇循環(huán)在兩個(gè)再生部 分的流量匹配，在設(shè)備允許的范圍內(nèi)調(diào)整 co閃蒸系統(tǒng)的循環(huán)量，緩 解制冷裝置冷量的不足。 為了滿足閃蒸塔塔頂負(fù)壓要求， 必須同時(shí)增 大氣體噴射器

37、驅(qū)動氣體流量 , 降低熱再生的負(fù)荷 .3.2.2 壓力的選擇 盡管低溫甲醇洗滌的壓力是由氣化爐的操作壓力決定的， 但是控 制系統(tǒng)壓差的增大對吸收過程有利。 從上述分析可見， 低溫甲醇洗滌 應(yīng)盡可能控制在較高壓力下進(jìn)行。 哈爾濱氣化廠采用種種措施， 盡量 減少各種環(huán)節(jié)的壓力損失， 最終使低溫甲醇洗滌工段的操作壓力控制 在2。1 2。5 MPa范圍內(nèi)。3.2。 3 合理調(diào)整甲醇循環(huán)量和氣液比 在一定的工藝操作條件下， 溶液對氣體的吸收能力受氣液平衡的 限制，而在實(shí)際操作情況下吸收操作達(dá)不到氣液平衡狀態(tài) , 因此過大 的吸收負(fù)荷將降低氣體的凈化度， 加上循環(huán)度的增大導(dǎo)致過大的循環(huán) 動力消耗 , 也增

38、大甲醇中間冷卻器和氨冷器的熱負(fù)荷 , 因此, 在保證氣 體凈化度的前提下 ,應(yīng)當(dāng)盡量精確控制甲醇的循環(huán)量。經(jīng)過一系列工 業(yè)實(shí)驗(yàn)研究，在低溫甲醇洗工藝中，當(dāng)原料氣量為 40 00076 000 m3/h 時(shí)，甲醇的循環(huán)量控制 150-250 t/h 是比較適宜的。3。2.4 嚴(yán)格保證甲醇質(zhì)量在低溫甲醇洗系統(tǒng)中，甲醇的再生采用低溫甲醇分段解吸和甲醇 加熱氣提相結(jié)合的方法，先二氧化碳閃蒸，再硫化氫閃蒸。在濃縮部 分，則根據(jù)具體情況采用加熱氣提方法再生.甲醇中已經(jīng)溶解了二氧 化碳、硫化氫、有機(jī)硫等組分，如果甲醇再生質(zhì)量不合格，再生效果 難以保證，這樣的甲醇進(jìn)入低溫甲醇洗滌工段， 將直接導(dǎo)致吸收劑的 吸

39、收效率降低。尤其嚴(yán)重的是，當(dāng)甲醇中硫化物較高時(shí)，甲醇中的硫 化物將揮發(fā)到凈化氣中，直接導(dǎo)致凈化氣體不合格，硫化物超標(biāo).因此，優(yōu)化操作甲醇的再生過程，加強(qiáng)CO解吸過程的條件控制，合理匹 配甲醇量的分布，確保熱平衡，采取多種措施，保證入塔甲醇中硫化 物和水、輕油等組分的含量達(dá)到最低值.3.2。5嚴(yán)格控制粗煤氣的雜質(zhì)含量控制粗煤氣中的雜質(zhì)含量，尤其是氨和有機(jī)硫含量意義重大。因 此，從工藝操作上采取措施保證強(qiáng)力洗滌系統(tǒng)的效率，最大限度地降低水洗后氣體中的氨含量，消除由此造成的隱患。結(jié)合城市煤氣與合 成甲醇聯(lián)產(chǎn)的實(shí)際情況，如果需要用變換前的原料氣調(diào)整煤氣中的 CO含量時(shí),可以考慮調(diào)整工藝條件降低變換的效

40、率，使 CO變換率降 低，以滿足煤氣CO濃度的要求。項(xiàng)冃_ 工藝參數(shù)甲靜祈環(huán)呈h 1)210進(jìn)吸收堵中尊溫度皿- 50厘氣洗滌塔柄甲醇流凰 厲ir 1)50產(chǎn)品口婦氣休。純度聯(lián)98 5m /( * io- 6 >18進(jìn)H沙吸收段屮醇術(shù)壞呈/< t- h- J)135屋氣成分。SO(h2 + cos);<xi(r")is進(jìn) 口叫再主塔柿甲腫流量“!h 1)ioa汴化氣成分昨<X>2/(x10-6)5h2s+ <:<iso表3-2 低溫甲醇洗工序主要工藝參數(shù)3.3 低溫甲醇洗系統(tǒng)腐蝕問題和解決低溫甲醇洗系統(tǒng)中的腐蝕問題越來越引起人們的關(guān)注。系統(tǒng)中

41、最易腐蝕的部位往往是有氣相通過的換熱器處 ，腐蝕的出現(xiàn)主要是由于 生成羰基鐵，特別是 Fe(CO 5和含硫的羰基鐵，后者是生成Fe(CO)s 過程中的中間產(chǎn)物。H2S的存在會明顯地促進(jìn) CO與Fe的反應(yīng)。羰基 鐵的生成對生產(chǎn)十分不利。一方面造成了設(shè)備的腐蝕，縮短了設(shè)備的 使用年限和存在泄漏的危險(xiǎn)性； 另一方面， 羰基產(chǎn)物在甲醇熱再生時(shí) 出現(xiàn)分解，分解出包括單質(zhì)硫、硫化鐵等的固態(tài)沉淀 , 這些沉淀將引 起設(shè)備及管線的堵塞。 這些腐蝕現(xiàn)象通常是在鐵或普通鋼的設(shè)備中出 現(xiàn)。哈爾濱氣化廠低溫甲醇洗系統(tǒng)運(yùn)行三年多來已多次發(fā)生 K07 塔 （甲醇水塔）、K09塔（熱再生塔）的換熱器因腐蝕而泄漏和堵塞。腐蝕

42、 的出現(xiàn)是客觀而又連續(xù)的，我們能否找到一種抑制腐蝕發(fā)生的方法 呢？德國黑水泵廠是原東德時(shí)期建的一個(gè)大型煤加壓氣化廠， 煤氣凈 化采用的是低溫甲醇洗工藝，該工藝采取了防腐措施，方法是在 D20 塔（甲醇水塔）中部加入 NaOH溶液，經(jīng)過多年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)換熱器得 到了很好的保護(hù) .山西化肥廠的煤氣凈化同樣采用低溫甲醇洗工藝 ,該工藝也采取 了防腐措施，方法是在 K-508 （甲醇水塔）塔的再沸器的甲醇水混合 進(jìn)料管中噴入NaOH容液，經(jīng)過多年的運(yùn)行發(fā)現(xiàn)換熱器同樣得到了很 好的保護(hù) .由此可以得出如下結(jié)論：低溫甲醇洗系統(tǒng)中加入 NaOH容液可以 起到防腐作用 .哈爾濱氣化廠低溫甲醇洗系統(tǒng)中換熱器被腐蝕

43、的根源 就在于換熱器的列管由碳鋼制成的， 同時(shí)設(shè)計(jì)上沒有采取恰當(dāng)?shù)姆栏?措施。加入HaO船液可以防腐，加入多少比較合適呢？德國林德公司經(jīng) 研究得出 以下 結(jié)論： 在 有機(jī)溶劑中 堿性物質(zhì)的 濃度維持在 0.005mol/L- 0.2mol/L 即可起到很好的防腐蝕作用。山西化肥廠低 溫甲醇洗系統(tǒng)設(shè)計(jì)能力為每小時(shí)洗滌 156 778m3煤氣，NaOH的耗量僅 為7kg/h，可見用量極低.低溫甲醇洗系統(tǒng)不僅存在著換熱器的腐蝕， 同樣存在著塔板的腐蝕， 只是程度較弱一些。 德國菲巴煉油廠的凈化 過程采用的也是低溫甲醇洗工藝，在該裝置中 , 二氧化碳吸收塔以前 是碳鋼塔板，不銹鋼浮閥，由于腐蝕的原因碳

44、鋼塔板浮閥內(nèi)孔擴(kuò)大， 而使閥片漏掉， 為了防止問題的再度出現(xiàn)， 在大修時(shí)將碳鋼塔板更換 為不銹鋼塔板 .綜上所述， 低溫甲醇洗系統(tǒng)中確實(shí)存在著腐蝕現(xiàn)象， 以甲醇水塔 和熱再生塔的換熱器為最甚，有效的措施有兩種 , 第一種是更換材質(zhì) 將碳鋼換成不銹鋼； 第二種是加入堿性溶液。 材質(zhì)的更換將使投資大 量增加 , 不太經(jīng)濟(jì)，加入堿性溶液則是比較理想的辦法 .3。 4 結(jié) 語 經(jīng)過長期的系統(tǒng)化試驗(yàn)研究，優(yōu)化了所有涉及到的重要工藝參 數(shù)，尤其是對以上因素采取了嚴(yán)格控制與管理措施， 使經(jīng)過低溫甲醇 洗滌工段等凈化工序后的凈煤氣總硫含量控制到了質(zhì)量分?jǐn)?shù)低于 1 mg/kg的范圍內(nèi)，在凈化精度上取得了明顯的效

45、果，總硫脫除率達(dá)到 了 99。 8 , 與設(shè)計(jì)值相比，優(yōu)化操作前后對硫化物的控制效果有了 明顯提高 .4 低溫甲醇洗工藝的技術(shù)特點(diǎn)低溫甲醇洗 (Rectisol )采用冷甲醇作為溶劑脫除酸性氣體的物 理吸收方法， 是由德國林德公司和魯奇公司開發(fā)的一種有效的氣體凈 化工藝。該工藝技術(shù)成熟，應(yīng)用廣泛 .低溫甲醇洗工藝氣體凈化度高 ,選擇性好 ,凈化氣中總硫可降至 小于 0.15mg/m3、C2O 可被脫至 3.9mg/m3 - 3.0%。甲醇溶劑對 C2O 和 H2S、COS勺吸收具有很高的選擇性，同等條件下 COS和"S在甲醇 中的溶解度分別約為 C2O 的 3 4 倍和 5-6 倍。

46、這就使氣體的 脫硫和脫碳可在同一個(gè)塔內(nèi)分段、 選擇性地進(jìn)行。 用少量的脫碳富液 脫硫,不僅簡化了流程，而且容易得到高濃度的 HS餾分,并可用常規(guī) 克勞斯法回收硫磺 .低溫甲醇洗對有機(jī)硫吸收效果好 ,不需設(shè)置有機(jī) 硫水解裝置。甲醇液在脫除 C2O 、 H2S 和 COS 的同時(shí)可除去其它眾 多雜質(zhì), 這些組分不會被帶入下游產(chǎn)生腐蝕、發(fā)泡和堵塞。低溫甲醇 洗工藝在低溫下操作， 溶液再生能耗少， 酸性氣體的溶解度在低溫下 大幅度增加，溶劑負(fù)荷提高，從而節(jié)省溶劑循環(huán)量和再生能量的消耗， 換熱器和設(shè)備的體積可以減小 ;而且在低溫操作時(shí) ,溶劑損失量小 ,投 資和生產(chǎn)費(fèi)用均會下降。此外 , 該工藝氣體損失

47、量小， C2O 純度高、 產(chǎn)量大。一般認(rèn)為，低溫甲醇洗由于低溫操作需要制冷設(shè)施和大量的低溫 鋼材，投資大。其實(shí)，與其他物理吸收方法相比，低溫甲醇洗的投資 處于中等水平，但其能耗最低。因此 , 低溫甲醇洗是一種技術(shù)先進(jìn)、 經(jīng)濟(jì)合理的氣體凈化工藝 .5 低溫甲醇洗工藝的發(fā)展和改進(jìn)5。1 林德低溫甲醇洗和魯奇低溫甲醇洗林德和魯奇低溫甲醇洗的技術(shù)基礎(chǔ)都是采用冷甲醇作為溶劑脫 除酸性氣體。 但兩個(gè)專利商在工藝流程設(shè)計(jì)、 設(shè)備設(shè)計(jì)和工程實(shí)施上 各有特點(diǎn)。林德低溫甲醇洗配置在德士古氣化流程耐硫 CO變換的下游，選 擇性的一步法脫硫脫碳， 采用林德的專利設(shè)備 -繞管式換熱器。 它 具有流程短、布置緊湊的特點(diǎn)。

48、魯奇低溫甲醇洗配置在謝爾氣化或魯奇煤氣化的下游 ,流程的安 排為氣化脫硫 -變換-脫碳。與林德低溫甲醇洗相比 , 魯奇低 溫甲醇洗在變換前脫硫 , 脫硫氣量少、設(shè)備??；變換處于脫硫和脫碳 之間 , 原料氣熱而復(fù)冷 , 換熱次數(shù)多 , 能量損失大， 設(shè)備數(shù)量多 , 流程較 長，投資較高。5。 2 低溫甲醇洗裝置建設(shè)目前全世界共有低溫甲醇洗裝置 80 余套. 從 1960 年到 1993 年，林德公司共建設(shè)低溫甲醇裝置 26套，總處理氣量50.8 X 106斥 /d，其操作壓力為2。4-8。0Mpa(A)。這些裝置被用于煤氣化、油 氣化、瀝青氣化的變換氣、富氫氣的脫硫、脫碳中，其中最大的裝置 是

49、1984 年在日本宇部氨廠建成的處理氣量為 160710m3 /h 的低溫甲 醇洗裝置。魯奇公司到 1994 年為止已設(shè)計(jì)和建設(shè)了 54 套低溫甲醇 洗裝置，總生產(chǎn)能力為 188 X106m3 /d 。這些裝置被用于生產(chǎn)合成 氨、合成甲醇、城市煤氣、工業(yè)制氫等的氣體凈化工藝過程中，其中 最大的裝置是 1977 年在南非 SASOL 公司建成的以煤氣化制合成氣 的生產(chǎn)裝置 ,處理氣量為 412500m3/h.5.3 技術(shù)發(fā)展和改進(jìn)目前低溫甲醇洗的專利技術(shù)已達(dá) 60 多項(xiàng)。低溫甲醇洗被廣泛應(yīng) 用于合成氨、合成甲醇和其它羰基合成、制氫、城市煤氣和天然氣脫 硫等的氣體凈化裝置中 . 隨著研究工作的進(jìn)展

50、和生產(chǎn)操作中暴露的問 題，低溫甲醇洗工藝不斷改進(jìn)和完善。5。 3.1 流程不斷優(yōu)化，能量利用更加合理與 70 年代引進(jìn)的甲醇洗裝置相比，新的低溫甲醇洗在能量利用 和換熱流程的安排上根據(jù)各工程的情況各具特色。例如 , 林德公司對 原料氣的冷卻有一步法和兩步法之分；采用部分"S餾分循環(huán)以提高 H2S 餾分濃度；甲醇水分離塔的塔頂氣不再經(jīng)冷卻而直接注入甲醇熱 再生塔中部作為汽提熱源等等。 魯奇公司根據(jù)不同部位溫差要求采用 多種等級的制冷劑； 優(yōu)化半貧液五級閃蒸的排布次序； 采用大量廉價(jià) 氮?dú)鈿馓岣患状家詼p少熱再生的蒸汽耗量等等， 所有這些措施有效地 降低設(shè)備投資和裝置能耗。5.3.2 提高

51、操作靈活性 , 降低裝置投資通過對流程的優(yōu)化和合理設(shè)計(jì)， 新裝置的開工率和操作靈活性大 大提高。首先是通過對裝置各部分生產(chǎn)能力的平衡和生產(chǎn)中暴露問題 的研究，消除了瓶頸或采取相應(yīng)措施包括加大設(shè)備、增設(shè)備用等等， 提高了裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)率 . 其次，通過采用新技術(shù)，單臺設(shè)備的操作彈性 有了很大的提高，使整個(gè)裝置的負(fù)荷范圍加大，適應(yīng)H2S 和 C2O 氣量波動的能力增強(qiáng)。通過對流程的模擬優(yōu)化 ,尋找裝置投資和操作費(fèi)用的最佳點(diǎn) . 在 滿足工藝要求的前提下， 裝置投資得以降低。 一方面，努力簡化流程。 例如林德新設(shè)計(jì)的低溫甲醇洗裝置甲醇水分離部分的流程都已大大 簡化, 至少可省去 3 臺設(shè)備. 魯奇公司將

52、相關(guān)設(shè)備組合為一體，依靠 液位和重力輸送液體 ,以減少機(jī)泵和節(jié)約管道 . 另一方面, 通過合理設(shè) 計(jì)和選材，減少設(shè)備、材料費(fèi)用。例如林德公司原設(shè)計(jì)的貧甲醇換熱 器 E9 采用整體不銹鋼的繞管式換熱器，面積約 2000m2 ，繞管長 , 易堵塞。在林德新設(shè)計(jì)中，這一換熱器被分為兩部分，0 C以上采用 普通的TEMA不銹鋼換熱器，耐腐蝕，易于清洗；0 C以下因腐蝕小， 采用碳鋼材質(zhì)的繞管換熱器即可滿足溫差要求。 這樣可使投資費(fèi)用大 大下降.5.3.3 針對生產(chǎn)中存在問題，采取相應(yīng)改進(jìn)措施 林德公司和魯奇公司及時(shí)跟蹤各裝置的生產(chǎn)操作情況， 對裝置暴 露的問題采取相應(yīng)的措施加以解決， 并將這些信息反饋

53、到新裝置的設(shè) 計(jì)中。這些措施包括增大原料氣分離器的容積、 降低原料氣進(jìn)入系統(tǒng)的 溫度；設(shè)置預(yù)洗段以除去原料氣中的 N3H HCN等雜質(zhì)；定期排放含 MH、HCN高的富甲醇；在貧甲醇管線上增設(shè)過濾器；甲醇再生塔增 設(shè)水提濃段以增強(qiáng)系統(tǒng)除水能力；在半貧液中注入原料氣以抑制 FeS、 NiS 的生成；通過提壓等措施使 FeS 和 NiS 在特定部位生成5.3.4 設(shè)備方面的改進(jìn)林德公司在設(shè)備方面的主要改進(jìn)包括 : 采用浮閥或篩板塔代 替原齒形泡罩和扁平泡罩。 改進(jìn)繞管式換熱器結(jié)構(gòu)以增強(qiáng)其防堵性 能和便于檢查、維修和清洗等 . 魯奇公司最突出的改進(jìn)是改用新型設(shè) 計(jì)的塔板包括采用 Thormann、 T

54、unnel 和 Kettel 型塔板，新型塔盤 使塔的操作彈性大大提高。此外，低溫甲醇洗工藝還在減少環(huán)境污染、裝置大型化、生產(chǎn)安 全、自動化控制等方面取得了顯著的進(jìn)步。 其應(yīng)用范圍也在不斷擴(kuò)大 . 5。 5 國內(nèi)對低溫甲醇洗工藝的消化和技術(shù)開發(fā)5.5.1 低溫甲醇洗裝置的建設(shè)自從 70 年代引進(jìn)低溫甲醇洗裝置以來，我國目前共有低溫甲醇 洗裝置 12 套，其中 9 套已投入生產(chǎn)， 2 套試生產(chǎn)， 1 套正在建設(shè) 之中 . 另有 3 套裝置正在技術(shù)談判之中， 屆時(shí)我國的低溫甲醇洗裝置 將達(dá)到15套，總處理氣量達(dá)710 X 10 kmol/h左右。這些裝置除上 海焦化廠是用于羰基合成外，其余均用于生

55、產(chǎn)合成氨。5。 5。 2 國產(chǎn)化進(jìn)程低溫甲醇洗工藝的國產(chǎn)化包括技術(shù)國產(chǎn)化、 設(shè)計(jì)國產(chǎn)化和設(shè)備國 產(chǎn)化。我國對低溫甲醇洗的研究工作起步于 70 年代末，經(jīng)過近 20 年 的努力，已取得了一定的成果。 在基礎(chǔ)理論的研究方面， 蘭州設(shè)計(jì)院、 浙江大學(xué)、 大連理工大學(xué)都作了大量工作， 取得了一定的成績 .70 年 代末，蘭州設(shè)計(jì)院研究了該系統(tǒng)氣液平衡計(jì)算的數(shù)學(xué)模型并計(jì)算出了 36 個(gè)二元對的交互作用系數(shù)。浙江大學(xué)和上?；ぱ芯吭荷钊氲匮?究了各類氣體在低溫甲醇中的溶解度以及富C2O 、H2S 甲醇的物化性質(zhì) , 并測定了部分二元對的相平衡常數(shù)， 為進(jìn)行工藝計(jì)算奠定了基礎(chǔ)；特別是大連理工大學(xué)經(jīng)過多年不懈

56、努 力，取得了顯著的進(jìn)展，目前已獲得了低溫甲醇洗方面的兩個(gè)專利， 并完成了 SAPROS中的低溫甲醇洗系統(tǒng)計(jì)算軟件.該軟件在山西化肥 廠、寧夏化工廠和烏石化化肥廠低溫甲醇洗裝置的標(biāo)定、瓶頸分析、 增產(chǎn)改造方案確定中發(fā)揮了很大的作用。 目前，低溫甲醇洗技術(shù)還需 引進(jìn)工藝包。 為了擺脫依賴國外工藝包的局面， 設(shè)計(jì)出具有中國特點(diǎn) 的低溫甲醇洗流程，總公司科技開發(fā)公司已立題由蘭州設(shè)計(jì)院和大連 理工大學(xué)合作，在大連理工大學(xué)兩個(gè)專利的基礎(chǔ)上，完成“低溫甲醇 洗專利技術(shù)工藝包的開發(fā)” . 同時(shí)，以鎮(zhèn)海、烏石化、寧夏三個(gè)渣油 廠增產(chǎn)改造為目的的“低溫甲醇洗增產(chǎn) 10工藝包的開發(fā) "正在實(shí)施 之中 .低溫甲醇洗設(shè)計(jì)國產(chǎn)化工作也取得了一定的成績。早在 1982 年 化工部就組織編寫了低溫甲醇洗、液氮洗設(shè)計(jì)學(xué)習(xí)總結(jié) ，近年來， 蘭州設(shè)計(jì)院在消化和參與林德、 魯奇兩個(gè)不同低溫甲醇洗流程的工程 設(shè)計(jì)中，積累了一定的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 特別是通過烏石化低溫甲醇洗裝置 的生產(chǎn)技術(shù)