低温甲醇洗工艺的优化操作

周明立(中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司 154854)

煤的气化技术是利用原料煤与气化剂在气化炉中通过高温同时在高压下进行的复杂多相物理化学过程产生的碳的氧化物、氢、甲烷、硫化物等的过程，气化剂为水蒸汽和氧气。 中煤龙化化工公司主导产品是甲醇。 而低温甲醇洗装置正是迎合甲醇原料气成分的要求将煤气中的二氧化碳和硫化物脱除掉。 我厂低温甲醇洗装置引进的是德国黑水泵厂SCS 低温甲醇洗工艺，将煤气中的二氧化碳含量降至小于8%， 总硫含量小于2PPm 以下。 多年对煤化净化装置操作的实践经验，对影响低温甲醇洗的各种因素进行分析和理解。

1、影响甲醇吸收的物理因素

甲醇在-45～-30℃低温条件下， 能同时脱除气体中的H2S、COS、CS2、CO2、NH3、NO、石蜡、芳香烃以及轻油等杂质，还可以同时吸收水分。 而吸收了酸性气体和轻油等组分的甲醇溶液，经过低压闪蒸系统；惰性气体气提系统；低压、高温再生系统；萃取精馏系统，将甲醇提纯出来，甲醇被循环再利用。 因此，低温甲醇洗工艺的脱碳、脱硫过程与下列因素有关：温度、压力、甲醇浓度、甲醇的循环量等。

1．1、温度

在低温甲醇洗工艺中，甲醇温度越低，酸性气体在甲醇中的溶解度就越大， 因为煤气脱碳脱硫的的效果取决于酸性气体在甲醇中的溶解度。 温度越低时溶解度越大。 因此，甲醇采用较低的温度对煤气的净化度是有利过程，但过低的温度，会使冷量损失加大。 吸收的温度主要依据吸收效果和吸收压力而定，目前常用的温度为－20～－70℃。

1．2、压力

提高吸收压力可增强吸收的推动力，吸收过程中压力越高，会增加酸性气体在甲醇溶解的分压差， 会促进甲醇对二氧化碳和硫化物的溶解速度，从而会降低出塔净煤气的净化度，提高了气体的纯度。

1．3、浓度

保证甲醇液的高浓度，会保证甲醇对酸性气体的吸收能力，从而减少甲醇的循环量。 甲醇浓度的高低直接影响低温甲醇洗的吸收效果， 当甲醇中含水量达到5%时，CO2 的吸收量会降低15%，H2S 的吸收量也会大大降低， 在于氨冷器换热时甲醇的温度也会上升，直接会导致净煤气合格率的下降。

1．4、甲醇的循环量

调整甲醇的循环量也就是调整原料气与甲醇比值， 即气液比值。 提高甲醇的循环量，气液比值减小，气液两相在塔内充分接触，传质效果好，吸收能力强；若循环量小，气液比值大，液膜小，气液两相在塔内接触面积小，传质不充分，则会导致酸性气的吸收率低，造成煤气的净化度下降。

2、操作参数的优化

通过不同角度的分析，根据化工理论基础，结合多年的操作实际经验，对低温甲醇洗各项工艺参数及指标的控制加以总结。

2．1、温度的控制

在低温甲醇洗中，温度是影响吸收效果的重要因素之一。 中煤龙化化工公司低温甲醇洗的冷量是由氨吸收制冷工段提供的。 甲醇经过氨吸收制冷工段-55℃级吸取冷量后，甲醇被冷却到-45℃左右先对煤气中的CO2 进行吸收，在吸收过程中甲醇溶解了CO2 的溶解热，温度大约升高了10K，为保证甲醇的吸收能力，甲醇被脱碳段的中间段抽走，送入氨吸收装置的氨蒸发器内再次冷却，从而维持甲醇较低的温度。 吸收了大量的二氧化碳的甲醇通过低压闪蒸系统，把甲醇温度进一步降低。 保证了脱碳系统甲醇温度的有效控制，也保证了进入脱硫系统前的甲醇温度。

2．2、压力控制

系统压力是由造气炉中煤气化后产生的高压， 通过压力差将煤气经过变换工段，冷却工段送至低温甲醇洗装置，而低温甲醇洗采用各种措施减少煤气的损失量， 将系统压力控制在2.1～2.4Mpa。

2．3、甲醇浓度的控制

甲醇浓度的控制， 主要是减少甲醇中硫的含量及水的百分含量。 所以在吸收硫化物后经过低压、高温的再生，再生塔底温度达不到要求120℃，直接会影响甲醇洗涤过程中净化纯度。 预洗部分预洗量不够， 会将煤气中夹带水及轻油带入脱碳脱硫系统也会影响甲醇浓度的变化。 因此，加强甲醇再生系统的操作；预洗系统的操作；萃取精馏系统的操作，对提高甲醇的纯度，对煤气的净化度影响也是很大的。

2．4、甲醇循环量的控制

酸性气体在甲醇中的溶解度主要是温度和压力的函数，当温度，压力达到要求并保持基本恒定。 这时，对于酸性气体的脱除还没有达到要求，那么就要调整气液比值，也就是调整甲醇的循环量。经长期的实践摸索，粗煤气量在50000～80000Nm3/h 时，甲醇循环量控制在150～250t/h。 但循环量不宜太大，过大的循环量会导致过大的动力消耗及再生能耗，增大了氨冷器的负荷，还会引起泛塔。 根据甲醇对原料气成分的要求，综合考虑，在保证煤气净化度的前提下，尽量选取一个适宜的气液比值，合理调整甲醇的循环量。

2．5、粗煤气中杂质含量的控制

控制粗煤气中杂质的含量， 对于提高煤气净化度有重要意义，因此，在工艺操作中要控制好煤气冷却段的煤气出口温度；还要控制好煤气中所夹带的粉尘 （主要指煤粉和催化剂粉尘）。煤气在进入低温甲醇洗系统之前，温度应不超过40℃，在这一温度下，部分氨、萘、轻油、煤气水和中油等被冷凝下来送往回收装置。 而煤气进入强力洗涤系统后，保证强力洗涤系统的洗涤量，洗去煤气中所夹带的氨、粉尘、中油等杂质，减轻了低温甲醇洗的负担，保证了强力洗涤系统的效率，使氨的浓度降至1ppm 以下，从而为后续低温甲醇脱硫、脱碳奠定坚实的基础。

结束语

目前， 中煤龙化哈尔滨煤化工有限公司采用的是低温甲醇洗脱碳、脱硫工艺，也是国内外普遍采用的气体净化技术。

1． 甲醇在低温下吸收选择性强， 有效成分CO、H2 等损失小，在减压时酸性气体容易解吸出来，热稳定性好等优点。

2． 低温甲醇装置对于甲醇的消耗量少， 中煤龙化化工公司低温甲醇洗系统两期的消耗100kg/h 左右， 总硫脱除率达到了99.98%。