低溫甲醇洗工藝及常見問題分析

朱 鵬

（陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，陜西榆林 719000）

低溫甲醇洗工藝，通常是指一種以低溫甲醇為吸收溶劑，應用低溫甲醇具備較好的酸性氣體溶解度的特性，來實現(xiàn)氣體凈化的一種化工技術流程[1]。一般情況下低溫甲醇洗技術大都會包含一個或多個吸收塔和解析塔，以生產根據不同的化工操作需求吸收原料氣體中的酸性物質，再經由解析塔的解析操作實現(xiàn)將甲醇中被吸收酸性物質解析出來，而甲醇又返回吸收塔的操作，以此實現(xiàn)對甲醇的循環(huán)利用目標[2]。時至今日，低溫甲醇洗技術的研究在世界化工領域已然經歷了數(shù)年的時間，并且以德國為代表的低溫甲醇洗技術已經逐步趨向于成熟，在這一背景下，由于我國低溫甲醇洗技術發(fā)展時間較短，導致我國在這一技術領域的研究、應用仍舊十分有限，而此工藝大都被集中應用在我國煤化工行業(yè)酸性氣體的脫除環(huán)節(jié)。

1 低溫甲醇洗的工藝研究

1.1 德國Linde低溫甲醇洗工藝

最早出現(xiàn)的低溫甲醇洗工藝，基本工藝原理大都是將需要經過低溫甲醇洗處理的原料氣體通過換熱裝置進行降溫后傳輸?shù)椒蛛x裝置中去，將低溫甲醇洗所需原料氣體中的冷凝溶劑予以分離[3]；待原料中的冷凝液完全分離后，操作人員就可以將被分離后的原料氣輸送到預設好的硫化氫、二氧化碳吸收塔中，分別通過上述預設的兩個工藝操作單元吸收原料氣中存在的氨氣、氰化氫等物質，以及吸收塔中硫化氫、二氧化碳和低溫甲醇的綜合作用，以此來實現(xiàn)對原料氣體的脫硫脫碳凈化目的；而后在完成此環(huán)節(jié)低溫甲醇洗操作后，操作人員就可將吸收了酸性物質的低溫甲醇回傳到解析再生裝置中去，通過解析再生使其重復上述酸性質吸收和解析以及冷量回收工序，以此實現(xiàn)對這一環(huán)節(jié)甲醇的回收、利用。這一低溫甲醇洗模式是比較基礎的低溫甲醇洗滌模式之一，此工藝的優(yōu)勢在于能夠通過較為簡單的低溫甲醇洗反應吸收原理實現(xiàn)對原料氣體的處理目標，合理地應用這一模式雖然能夠獲得一定的凈化作用但是效率相對較低，依舊需要進一步的優(yōu)化完善。

1.2 德國Lurgi低溫甲醇洗工藝

相對于德國Linde低溫甲醇洗工藝而言，Lurgi低溫甲醇洗工藝相對更加的復雜，且在運行過程中需要耗費更多的能量和電量[4]。比如，在Lurgi低溫甲醇洗工藝中，一般情況下都要求在對原料氣體進行初期冷卻后，應用去氨洗滌的方式將原料氣體中存在的氨氣應予以脫離，在完成氣體的除氨操作后才能按照預期的需求經過相關冷卻操作后進入吸收塔[5]。在Lurgi低溫甲醇洗工藝的應用環(huán)節(jié)，一般應為原料氣體設計預洗的環(huán)節(jié)，通過初期的洗滌去除原料氣體中存在的氨氣、氰化氫等物質，待到預洗結束后才能夠進入到后續(xù)的主洗階段，應用硫化氫的反應去除原料氣體中存在的硫和氫，以實現(xiàn)對原料氣體的凈化操作；在去除原料氣體中的硫和氫后，操作人員就應將經過處理的氣體再次輸送到后續(xù)的二氧化碳吸收塔中，應用低溫甲醇對原料氣體中殘存的二氧化碳予以吸收，從而完成這一環(huán)節(jié)的凈化操作。完成上述低溫甲醇洗操作后，還要將從吸收塔出來的甲醇經由中壓閃蒸環(huán)節(jié)解析出甲醇中的一氧化碳、二氧化碳以及氫氣，待低溫甲醇逐步冷卻降溫后再循環(huán)進入到吸收塔中，以實現(xiàn)此工藝中低溫甲醇的循環(huán)利用。

1.3 大連理工低溫甲醇洗工藝

就目前我國低溫甲醇洗工藝而言，雖然這一領域的研究已然開展了數(shù)年的時間，大連理工針對此工藝也獲得了一定的研究突破[6]，但是，就目前大連理工的低溫甲醇洗工藝而言，受多方面技術因素的影響導致這一工藝在實際運行環(huán)節(jié)仍舊存在比較明顯的不穩(wěn)定性，所以，在我國實際生產中使用的低溫甲醇洗工藝大都會選用上述兩種低溫甲醇洗工藝。就大連理工低溫甲醇洗工藝而言，通常情況下會選擇在40℃±0.05℃的環(huán)境下進行原料氣體的轉換，待到該氣體冷卻到-20℃±0.05℃時通過特定的容器將氣體中存在的甲醇水溶液進行分離，而后根據需求進入后續(xù)吸收塔中。在大連理工的低溫甲醇洗工藝中，比較常見的吸收塔設計大都有上吸收塔和下吸收塔兩種，其中上吸收塔大都會被用作吸收原料氣體中存在的二氧化碳等，而下吸收塔則普遍用于對經由上吸收塔氣體的二次吸收，以此確保最后輸出的氣體能夠符合相關的低溫甲醇洗需求，最大程度上降低原料氣體中殘存的少量有害物質。與此同時，下吸收塔區(qū)域也同時設有閃蒸裝置，能夠在完成低溫甲醇洗后對能夠回收的甲醇予以回收，以實現(xiàn)這一環(huán)節(jié)的節(jié)能目標。該低溫甲醇洗工藝的優(yōu)勢在于經由這一操作的原料氣體凈化度更好，同時循環(huán)后的甲醇純度也相對更好，能夠在一定程度上保障后續(xù)低溫甲醇洗工藝應用的 效果。

2 低溫甲醇洗中常見的問題

2.1 被凈化氣體中殘存的硫含量超標問題

研究以往的低溫甲醇洗工藝環(huán)節(jié)，可以發(fā)現(xiàn)硫含量超標問題是低溫甲醇洗生產工藝過程中極為常見的問題之一，造成這一問題的因素大都源于吸收洗滌酸性物質環(huán)節(jié)，甲醇溫度較高、甲醇純度差、系統(tǒng)中出現(xiàn)返硫等情況都會在一定程度上引發(fā)這一問題[7]。所以，在未來低溫甲醇洗工藝應用環(huán)節(jié)，應著眼于上述這幾方面造成低溫甲醇洗問題的因素進行逐步的解決、優(yōu)化，以此確保后續(xù)低溫甲醇洗應用的效果。比如就這一環(huán)節(jié)，首先應確保低溫甲醇的溫度，將入脫硫階段的甲醇溫度控制在-30℃左右，以確保脫硫的效果；其次，技術人員應在工藝應用前針對甲醇的濃度予以測量，確保其純度符合相應標準的基礎上，對甲醇再生塔的溫度、壓力等進行優(yōu)化，以解決問題。

2.2 凈化工藝中二氧化碳含量超標問題

對于低溫甲醇洗中二氧化碳含量超標的問題而言，筆者認為造成這一問題的原因大都源自系統(tǒng)中換熱裝置運行的不穩(wěn)定性，造成了甲醇溫度、純度的不良影響，降低了甲醇的吸收能力，所以在后續(xù)的低溫甲醇洗工藝應用環(huán)節(jié)，應著眼于低溫甲醇洗系統(tǒng)中換熱裝置與制冷工藝之間的關系進行優(yōu)化操作，積極穩(wěn)定工藝操作特別是吸收甲醇的溫度，并確保甲醇再生合格，創(chuàng)造一個安全平穩(wěn)甲醇吸收能力穩(wěn)定的工藝環(huán)境，以實現(xiàn)優(yōu)化低溫甲醇洗工藝的目標。

2.3 低溫甲醇洗系統(tǒng)中甲醇消耗量過高的問題

一般情況下，造成這一問題的原因大都源自低溫甲醇洗系統(tǒng)中精餾區(qū)域塔底溫度控制較低的原因造成的，所以在未來的低溫甲醇洗系統(tǒng)設計環(huán)節(jié)，應著眼于對精餾塔底區(qū)域的冷卻換熱裝置進行改良，確保精餾塔底部溫度平穩(wěn)可控，調節(jié)反饋及時有效，保障甲醇溶液的輕重組分有效分離，提高甲醇回收率，以優(yōu)化低溫甲醇洗工藝的運行狀態(tài)，避免甲醇耗用量過大，既造成較大經濟損失又影響了低溫甲醇洗系統(tǒng)的運行效率。

3 結語

綜上所述，著眼于目前比較常見的幾種低溫甲醇洗工藝進行闡述，從中發(fā)掘這些低溫甲醇洗工藝中常見的問題，并提出相應的解決、優(yōu)化對策，同時推動我國低溫甲醇洗領域的革新。