醇胺溶劑處理低溫甲醇洗酸性氣的探討

沈　華

(河南能源化工集團 新疆龍宇能源準東煤化工有限公司 ， 新疆 奇臺　831800)

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醇胺溶劑處理低溫甲醇洗酸性氣的探討

沈華

(河南能源化工集團 新疆龍宇能源準東煤化工有限公司 ， 新疆 奇臺831800)

針對煤化工行業(yè)低溫甲醇洗酸性氣中硫化氫含量偏低、烴類含量偏高，容易造成硫回收裝置不穩(wěn)定問題，提出了應用醇胺類吸收再生工藝進行預處理，提前將烴類脫除和H2S 提濃，提高硫回收裝置的運行率、硫回收率和穩(wěn)定性，從溶劑選擇、方案介紹、應用流程、費用分析進行了探討。

MDEA ； 應用流程 ； 有機硫 ； 脫除率

0　前言

煤化工行業(yè)硫回收裝置運行中，部分工廠在調試、運行期間酸性氣中硫化氫含量偏低、烴類含量偏高，裝置容易發(fā)生運行不穩(wěn)定問題。如催化劑床層產生積碳，造成系統(tǒng)壓差升高及催化劑使用壽命降低；裝置處理能力下降，不能達到設計負荷；克勞斯硫回收率偏低，產品硫黃產量、質量下降；排放氣不能持續(xù)達標排放等問題，嚴重到無法連續(xù)運行。

如果能夠在低溫甲醇洗酸性氣上得到應用，進行烴類脫除和H2S 提濃將可以大大提高硫回收裝置的運行率、硫回收率和穩(wěn)定性，具有良好的技術應用前景。

1　溶劑選擇說明

目前從酸性氣中，可同時選擇性吸收H2S和脫除較高濃度烴類所用的脫硫液，主要是醇胺類溶劑。國內外常用的脫硫溶劑有：單乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)、二乙丙醇胺(DIPA)、N-甲基二乙醇胺(MDEA)和復合型甲基二乙醇胺(MDEA+其它溶劑)。主要作用是提高胺液的脫硫選擇性、抗降解和抗腐蝕性；此外還加入微量輔助添加劑，增加溶劑的抗氧化和抗發(fā)泡能力。

醇胺溶劑是一種弱的有機堿，在20～50 ℃時，能夠選擇性吸收氣體中的H2S和CO2，當溫度升高到110～130 ℃時，則分解逸出原吸收的H2S和CO2，胺液得到再生并可循環(huán)利用。

復合型甲基二乙醇胺溶劑在CO2和H2S共存時，對H2S有良好的選擇吸收性，利于再生后提高H2S濃度，最高可以將H2S提濃至70 %(V)。其堿性在幾種醇胺溶液中最低，故腐蝕性最??；蒸汽壓在幾種醇胺溶液中最低，而且化學性質穩(wěn)定，溶劑降解物少；對H2S有較高的選擇吸收性能，與H2S、CO2的反應熱最小，再生蒸汽消耗小[1]。因此建議采用復合型甲基二乙醇胺溶劑。需要注意的是不同專利商的復合型甲基二乙醇胺溶劑，配劑各不相同，酸性氣體在醇胺溶液中的平衡溶解度因配劑不同，吸收能力是有一定區(qū)別的，因此溶液選擇吸收硫化物能力、循環(huán)量及蒸汽消耗也不相同。

2　醇胺溶劑工藝方案應用

2.1工藝方案應用簡介

醇胺溶液劑應用方案工藝流程如圖1所示。

2.2工藝流程介紹

經分離器將原料氣(酸性氣)中可能存在的液體分離后進入吸收塔底部，在塔內自下而上與由塔頂部下來的再生胺溶液逆流接觸，進行傳熱傳質，氣體中的硫化物和部分CO2被吸收，凈化氣(富烴氣)由塔頂引出，經氣液分離后送往下一工序。

吸收了酸氣的胺溶液(富液)，從吸收塔底部出來，與貧液進行換熱，回收部分熱量后，進入再生塔頂部，自上而下與塔底蒸汽煮沸器產生的氣提蒸汽逆流接觸，解吸出其中的硫化物和CO2，再生塔塔頂?shù)脑偕鷼?輕烴氣)經冷卻器冷卻到45 ℃左右，再經氣水分離器回收冷凝液后去后工序。

1.吸收塔　2.再生塔　3/4.循環(huán)泵　5.溶液換熱器　6.蒸汽煮沸器　7/8.循環(huán)水換熱器　9/10/11.分離器　12.旁路過濾器

從再生塔底部出來的再生較好的溶液(貧液)，經溶液換熱器與富液換熱，再由溶液泵加壓、然后由貧液冷卻器冷卻降溫至40 ℃后，進入吸收塔上部循環(huán)使用。從再生氣中分離的冷凝液由補液泵返回系統(tǒng)，以維持系統(tǒng)溶液濃度，不足部分需要另外補充(系統(tǒng)外部另外需設溶劑和脫鹽水配置設施及溶液收集裝置)。吸收塔吸收液入口管線通過設置旁路過濾器，過濾液體中雜質，維持吸收液清潔。

2.3應用流程示意簡圖

應用流程示意簡圖如圖2所示。

圖2　應用流程示意簡圖

3　工藝應用分析

3.1方案模擬計算數(shù)據(jù)匯總

3.2方案應用分析

和其它應用行業(yè)醇胺溶劑運行數(shù)據(jù)匯總對比(見表2)[2-4]。

表1　醇胺溶劑工藝應用模擬計算數(shù)據(jù)匯總表

表2　醇胺溶劑運行數(shù)據(jù)

3.3運行費用分析

醇胺溶劑在再生過程中需要不斷消耗大量蒸汽，采用方案平均數(shù)據(jù)消耗低壓蒸汽在10 t/h左右，按照年8 000 h運行時間計，酸性氣預處理蒸汽每年消耗費用706.4萬元(按照內地煤化工項目低壓蒸汽費用為88.3元/t計，如工廠整體富裕低壓蒸汽，費用可進一步降低，按照40元/t低壓蒸汽費用計，年運行蒸汽費用約在320萬元)。再考慮應用過程中需要補充消耗的溶劑、循環(huán)水、電消耗等，年生產維護費用將達350萬元以上。

4　結論和建議

應用醇胺溶劑對煤化工項目的低溫甲醇洗酸性氣進行烴類脫除和H2S提濃工藝，裝置投資、運行維護費用整體偏高，使得企業(yè)整體經濟效益下降，同時技術開發(fā)應用中仍然存在一定的困難，因此未能得到發(fā)展。該項技術可以大大提高煤化工行業(yè)硫回收裝置的運行回收率和穩(wěn)定性，具有良好的技術應用前景。

[1]符秀蘭.脫硫溶劑MDEA的再生工藝[J].硫磷設計與粉體工程,2007(4):30-33.

[2]王遇冬,王登海.MDEA 配方溶液在天然氣脫硫脫碳中的選用[J].石油與天然氣化工,2003(5):291-294.

[3]王熹,殷敏,郭林超.MDEA脫硫在煉廠富氫氣體回收上的應用與探討[J].廣州化工,2014(8):177-179.

[4]韓鵬.普光氣田脫硫技術的研究及應用[J].內蒙古石油化工,2014(1):119-120.

[5]劉文秀.乙二醇吸收羰基硫實驗及機理研究[D].呼和浩特:內蒙古工業(yè)大學,2007.

2016-06-21

沈華(1977-)，男，工程師，從事煤化工生產技術管理工作，電話：13569601801。

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