關(guān)于增設(shè)C O2廢氣洗滌塔回收甲醇的探討

朱世高 何義海 王建軍（伊犁新天煤化工有限責(zé)任公司,新疆 伊犁 835000）

1 項目概況

國內(nèi)某新建項目粗煤氣凈化工序采用德國林德公司先進(jìn)低溫甲醇洗專利技術(shù)，脫除粗煤氣中烷烴類、CO2、H2S和COS等雜質(zhì)以滿足下游合成裝置需要。結(jié)合國內(nèi)低溫甲醇洗裝置運(yùn)行狀況，為降低甲醇消耗，在工藝設(shè)計上都會進(jìn)行不同程度的技術(shù)改進(jìn)。

2 甲醇損失計算

CO2閃蒸罐頂部閃蒸出來的CO2廢氣經(jīng)冷量回收后一股作為產(chǎn)品氣提塔的氣提介質(zhì)氣提后再進(jìn)行混合放空。數(shù)據(jù)見下表1。

表1 CO2廢氣放空主要數(shù)據(jù)表（設(shè)計值）

因本工段凈化裝置分為兩個系列，設(shè)計計算時按兩個系列共同增設(shè)一個CO2廢氣洗滌塔考慮。其計算如下：

兩系列滿負(fù)荷時每小時損失甲醇為：m1=2×655.28×0.0577%×32.04=24.228kg/h，一年按8000h計算，共損失甲醇為：m2=24.228×8000=1.93827×105kg=193.827t，現(xiàn)今甲醇市場價格按3000元/t計，則一年損失人民幣約為58.148萬元。

根據(jù)甲醇理化性質(zhì)，從環(huán)保和經(jīng)濟(jì)角度考慮，建議增設(shè)CO2廢氣洗滌塔，用水洗滌回收這部分甲醇。

3 流程設(shè)計與說明

3.1 流程設(shè)計

從設(shè)備操作彈性，處理能力、設(shè)備維修以及經(jīng)濟(jì)性出發(fā)擬采用高效導(dǎo)向浮閥塔。為減少投資，充分利用現(xiàn)有設(shè)備，進(jìn)行技術(shù)改造，兩系列CO2廢氣合并設(shè)計一個CO2廢氣洗滌塔（T001）,機(jī)泵兩臺（P002A/B）。

來自兩系列的CO2廢氣合并后，從底部進(jìn)入T001與頂部自上而下脫鹽水逆流接觸洗滌后，合格廢氣進(jìn)行放空，塔底洗滌水經(jīng)P002A/B加壓后等體積分流（根據(jù)工況需要）送往各系列甲醇水分離塔。

3.2 洗滌水用量計算

由表1知CO2廢氣流量為G=1310.56Kmol/h，含甲醇Y1=0.75619Kmol/h。根據(jù)本工序尾氣洗滌塔設(shè)計資料，洗滌效率η=89.51%，則出塔尾氣中含甲醇：Y2=Y1(1-89.51%)=0.07932 Kmol/h。假設(shè)洗滌水用量為L(Kmol/h),其中含甲醇X2=0，塔底出口工藝水含甲醇X1；廢氣流量為G，進(jìn)塔甲醇含量為Y1,出塔甲醇含量為Y2。

根據(jù)全塔物料衡算式可求出L。其公式為：G(Y1-Y2)=L(X1-X2)[1]

亨利定律適用于稀溶液，壓力＜0.5MPa下的情況。實驗表明，在一定溫度下，當(dāng)溶質(zhì)與溶劑一定時，亨利常數(shù)為m，Y=mX。

在20℃，101.3kPa下，查亨利系數(shù)表得此條件下甲醇水溶液亨利常數(shù)為m=0.205，則洗滌水用量為：L=240.486Kmol/h

查水密度表知，在0.12MPa，51℃下，洗滌所用脫鹽水密度ρ=985.87kg/m3，因此每小時用水量為4.3944m3/h。經(jīng)此洗滌后，廢氣中甲醇在25ppm以下，達(dá)到環(huán)保要求。洗滌效率為89.51%，每年可回收甲醇173.495t。

4 項目可行性

4.1 經(jīng)濟(jì)效益【2】

若增設(shè)CO2廢氣洗滌塔，年運(yùn)行時間按8000h運(yùn)行計算，每年能耗主要在洗滌水和電力。具體如下。

4.1.1 脫鹽水費(fèi)用

化工廠脫鹽水成本價格在3.8-4.0元/t，按4.0元/t計，則每年脫鹽水消耗為13.863萬元。

4.1.2 電費(fèi)

通過相關(guān)設(shè)計專家分析，新增設(shè)泵功率為5.5KW能滿足工況需求，年耗電4.4萬千瓦，因公司有自配發(fā)電廠，則每年電費(fèi)約1.5萬元。

4.1.3 甲醇回收率為89.51%，則每年節(jié)約資金52.048萬元。因此，年經(jīng)濟(jì)效益為36.685萬元。

4.2 系統(tǒng)水平衡影響

本工序甲醇水分離塔為浮閥塔，滿負(fù)荷處理水量為14.55m3/h，設(shè)計最大處理量為21.59m3/h。新增設(shè)CO2廢氣洗滌塔產(chǎn)生工藝水甲醇水分離塔能處理完畢，不會造成全系統(tǒng)水失去平衡的問題。

5 結(jié)語

通過新增CO2廢氣洗滌塔的設(shè)想，雖然增加了一定程度蒸汽消耗和動力消耗，增加了設(shè)備投資，但CO2廢氣洗滌后每年可回收甲醇173.495t，甲醇減少10%損失節(jié)約資金36.685萬元。從降本增效看，具有良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益。

[1]姚玉英主編，化工原理第二版下冊，天津：天津科技技術(shù)出版社，2004.

[2]中國石化集團(tuán)上海工程有限公司編，化工工藝設(shè)計手冊第四版上冊，北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2009.6.