低溫甲醇洗和NHD工藝的比較與選擇

谷海強(qiáng)

摘 要：低溫甲醇洗工藝技術(shù)與NHD工藝都是煤氣化生產(chǎn)甲醇過(guò)程中常用的生產(chǎn)技術(shù)類型，本文首先介紹了低溫甲醇洗與NHD工藝的定義、特征以及工藝流程，探討了兩種技術(shù)的優(yōu)勢(shì)與缺陷，對(duì)比了工藝的選擇方案，希望可以進(jìn)一步提升煤氣化甲醇生產(chǎn)工藝技術(shù)水平，促進(jìn)行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

關(guān)鍵詞：低溫甲醇洗;NHD工藝;技術(shù)升級(jí)

0 引言

作為一個(gè)多煤少油的國(guó)家，煤氣化化工原材料生產(chǎn)是我國(guó)實(shí)現(xiàn)化工行業(yè)現(xiàn)代化的重要途徑與基本條件。低溫甲醇洗工藝、NHD工藝都是我國(guó)化工生產(chǎn)中常用的生產(chǎn)技術(shù)，各自具有不同的優(yōu)勢(shì)、缺陷以及特征。為了進(jìn)一步對(duì)比兩種技術(shù)工藝的差別，現(xiàn)就各自的工藝特征分析如下。

1 低溫甲醇洗和 NHD 工藝概述

低溫甲醇洗工藝技術(shù)主要的作用原理包括低溫、高壓條件下的多種原材料極性溶劑溶解，隨后再對(duì)其進(jìn)行溶劑分離，從而達(dá)到溶劑循環(huán)使用的目的。現(xiàn)階段，全球超過(guò)80%的化工生產(chǎn)企業(yè)都選擇低溫甲醇洗工藝技術(shù)來(lái)實(shí)施原料氣凈化處理，效果十分突出。根據(jù)我廠引入的低溫甲醇洗生產(chǎn)情況來(lái)看，該技術(shù)能夠滿足大中型甲醇生產(chǎn)、合成硫磺生產(chǎn)要求。作為一種成熟度高、凈化能力較強(qiáng)的凈化處理技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一次性脫碳，同時(shí)也可以滿足污染控制的要求。另外，溶劑循環(huán)量不高、生產(chǎn)成本容易控制等特征也決定了該技術(shù)的推廣價(jià)值。

NHD工藝技術(shù)是我國(guó)南京化工研究所開發(fā)的凈化處理技術(shù)，采用物理吸收的方式來(lái)進(jìn)行氣體凈化處理，效果十分突出。目前，該技術(shù)主要應(yīng)用于甲醇廠、氮肥廠等小規(guī)模生產(chǎn)活動(dòng)。從工藝流程上來(lái)看，NHD工藝采用了聚乙二醇二甲醚作為吸收混合液體，主要對(duì)硫化氫、二氧化碳等特殊氣體進(jìn)行吸收，整體吸收效果突出，能夠很好的滿足脫硫脫碳的生產(chǎn)要求。不過(guò)，該技術(shù)在應(yīng)用過(guò)程中也存在一些短板，比如說(shuō)有機(jī)硫的脫除能力不強(qiáng)，硫化氫最終的脫除比例不容易滿足生產(chǎn)要求等等，很多情況下無(wú)法單獨(dú)使用，需要配合精脫硫裝置實(shí)施下一步處理，所以流程的復(fù)雜度會(huì)增加。

2 低溫甲醇洗和 NHD 工藝的流程

通過(guò)分別探討低溫甲醇洗、NHD工藝流程特征，可以進(jìn)一步分析對(duì)比兩種不同技術(shù)類型的差異與特征。

2.1 低溫甲醇洗工藝流程

低溫甲醇洗工藝流程中，上游生產(chǎn)后產(chǎn)生的原料氣會(huì)首先進(jìn)入到洗氨塔當(dāng)中，經(jīng)過(guò)冷卻后的鍋爐給水來(lái)實(shí)現(xiàn)原料氣中微量氮化物的去除，隨后再向洗氨塔當(dāng)中引入少量的甲醇，避免水冷卻后凝結(jié)。在原料氣進(jìn)入到洗滌塔當(dāng)中后，可以快速完成硫化物的脫除，并去除掉大比例的二氧化碳，將二氧化碳控制在合適的含量，且硫含量作為主要的污染物指標(biāo)，我廠要求控制在0.1ppm以下，以滿足下游的生產(chǎn)實(shí)踐要求。在甲醇生產(chǎn)洗滌塔的塔頂部分，引入再生塔冷卻后的甲醇液體，通過(guò)原料氣的脫除，可以解決溶解熱的問(wèn)題，洗滌塔的內(nèi)部引入甲醇溶液，可以實(shí)現(xiàn)甲醇冷卻與氨冷卻同步進(jìn)行，顯著降低由于溶解熱帶來(lái)的溫度調(diào)整。為了滿足生產(chǎn)要求，洗滌塔的下端會(huì)引入一部分的甲醇，經(jīng)過(guò)甲醇換熱器以及二氧化碳甲醇換熱器后進(jìn)行閃蒸分離。另外，分離后的溶液回流引入硫化氫吸收段，滿足硫化物的吸收要求。塔底的富余液會(huì)經(jīng)過(guò)換熱器冷卻并進(jìn)入第二閃蒸降壓處理。為了進(jìn)一步降低原料氣的氣體損失，可以從第一、第二閃蒸分離設(shè)備中進(jìn)行氣體的匯集，并且經(jīng)過(guò)循環(huán)氣壓縮機(jī)加壓冷卻后完成原料氣的混合處理，最終達(dá)到回收閃蒸氣中氫和二氧化碳的效果。在閃蒸分離器以及閃蒸罐甲醇富液當(dāng)中，對(duì)產(chǎn)品塔的上下塔環(huán)節(jié)進(jìn)行減壓閃蒸處理后，出口部分的甲醇可以進(jìn)行濃縮汽提處理。在甲醇富液部分則主要采用低壓氮?dú)獗Ｗo(hù)汽提處理。閃蒸分離后，甲醇富液不會(huì)經(jīng)過(guò)富含硫化氫的上部進(jìn)入，而是在塔頂?shù)慕祲翰糠诌M(jìn)入，此時(shí)甲醇液溫度可以得到進(jìn)一步控制，能夠作為回流液，避免硫化氫隨著尾氣被帶走。閃蒸分離設(shè)備以及甲醇閃蒸罐出口部分都從塔中上部與下部進(jìn)入閃蒸環(huán)節(jié)，保留二氧化碳。在塔底部則需要添加二氧化碳汽提蒸餾處理環(huán)節(jié)，以此來(lái)完成尾氣吸收的任務(wù)。硫化氫濃縮塔底部會(huì)匯聚富含硫化氫的甲醇液體，經(jīng)過(guò)熱再生后進(jìn)入到熱再生塔當(dāng)中，通過(guò)再沸器的熱量進(jìn)行混合，混合氣采用多級(jí)冷卻處理后分別進(jìn)行分離，一級(jí)、二級(jí)冷凝液分別進(jìn)入到濃縮循環(huán)環(huán)節(jié)，分離后的酸性氣體通過(guò)硫回收裝置來(lái)完成處理工作。

2.2 NHD工藝流程

NHD生產(chǎn)工藝在應(yīng)用過(guò)程中，首先需要對(duì)原料氣進(jìn)行溫度調(diào)整，達(dá)到40℃時(shí)進(jìn)入到脫硫生產(chǎn)環(huán)節(jié)，經(jīng)過(guò)自上而下的脫硫處理，能夠吸收掉大部分的硫化物、二氧化碳物質(zhì)，隨后經(jīng)過(guò)塔頂?shù)某蛛x設(shè)備與其他分離設(shè)備來(lái)去除掉各種液滴雜質(zhì)，完成后送入到下游的生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中。脫硫塔的底部會(huì)持續(xù)排出富液，這些富液經(jīng)過(guò)高壓閃蒸處理后，再經(jīng)過(guò)減壓回流槽來(lái)進(jìn)行混合氣生產(chǎn)，進(jìn)而達(dá)到精餾處理的要求，進(jìn)入到脫除硫化物的生產(chǎn)環(huán)節(jié)。高壓閃蒸設(shè)備出來(lái)后，溶液經(jīng)過(guò)換熱器的減壓處理，進(jìn)入到低壓閃蒸生產(chǎn)部分，低壓閃蒸后，溶液經(jīng)過(guò)加熱進(jìn)入再生生產(chǎn)環(huán)節(jié)。在再生塔的底部，經(jīng)過(guò)再沸器等設(shè)備，可以確保硫化物、二氧化碳酸性氣體予以大量脫除。在塔底的溶液屬于貧溶液，經(jīng)過(guò)換熱器后進(jìn)入到低壓泵當(dāng)中，再經(jīng)過(guò)加壓冷卻，最終送入脫硫塔的塔頂實(shí)施循環(huán)，再生塔的頂部則由再生器、低壓閃蒸裝置構(gòu)成，該環(huán)節(jié)也是最終脫除硫并完成回收的部分。

3 低溫甲醇洗和 NHD 工藝的比較與選擇

低溫甲醇生產(chǎn)工藝與NHD工藝實(shí)施綜合對(duì)比，能夠?yàn)槲覀兏玫倪x擇生產(chǎn)技術(shù)類型，適應(yīng)不斷發(fā)展的化工生產(chǎn)要求奠定良好的條件。根據(jù)下表提供的數(shù)據(jù)以及相關(guān)信息來(lái)看。

對(duì)比后發(fā)現(xiàn)，低溫甲醇洗的優(yōu)勢(shì)比較突出，包括吸收能力較強(qiáng)、工藝溶解能力較高，同時(shí)還具有很好的凈化度。除此之外，對(duì)比兩組生產(chǎn)工藝的特征，低溫甲醇洗的溶劑獲得成本更低，能夠滿足更為復(fù)雜的生產(chǎn)要求，投資費(fèi)用相對(duì)比較容易控制。對(duì)比之下，NHD工藝操作費(fèi)用相對(duì)比較高。在大型甲醇生產(chǎn)活動(dòng)中，采用低溫甲醇洗的工藝模式優(yōu)勢(shì)明顯，盡管需要更多的一次性投資，但是從長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展角度上來(lái)看，無(wú)論是設(shè)備的穩(wěn)定性還是整體的經(jīng)濟(jì)效益都要顯著高于NHD工藝模式。另外，甲醇廠采用甲醇溶劑，不需要購(gòu)買與運(yùn)輸，吸收的廢液也能夠隨時(shí)進(jìn)行回收，所以溶劑的損失總量較少，能夠長(zhǎng)期穩(wěn)定使用。所以，對(duì)于大規(guī)模的甲醇裝置生產(chǎn)中原料氣的酸性氣體脫除環(huán)節(jié)，如果綜合技術(shù)、投資、成本費(fèi)用以及環(huán)保性等多個(gè)方面的內(nèi)容來(lái)看，選擇低溫甲醇洗工藝技術(shù)能夠更好的適應(yīng)生產(chǎn)需求，提升工藝實(shí)踐水平，確保投資回報(bào)率，建議推廣使用。

4 總結(jié)

綜上所述，低溫甲醇洗工藝技術(shù)與NHD生產(chǎn)技術(shù)各自具有不同的優(yōu)勢(shì)與缺陷。通過(guò)對(duì)比兩組工藝的技術(shù)條件、實(shí)現(xiàn)差異以及經(jīng)濟(jì)成本和操作費(fèi)用等內(nèi)容，可以獲得最終的結(jié)論，低溫甲醇洗工藝技術(shù)更適應(yīng)于現(xiàn)階段大多數(shù)化工生產(chǎn)企業(yè)的凈化生產(chǎn)要求，在投資、技術(shù)穩(wěn)定性以及環(huán)保等各方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)，建議推廣并使用。

參考文獻(xiàn)：

[1]劉凱，劉海菊，郭琦.NHD與低溫甲醇洗凈化工藝的比較與選擇[J].化工管理，2019（11）：185-186.