低温甲醇洗工艺节能改进方法

低温甲醇洗工艺节能改进方法
【摘要】：本文首先对低温甲醇洗的原理进行介绍，然后在此基础上从改造
流程、将CO2实施液化分离、换热器核算几个方面，分析其工艺节能改进方法，
以供参考。

【关键词】：低温甲醇洗；工艺节能；改进方法
引言
低温甲醇洗工艺的基本原理就是低温甲醇能够有效溶解酸性气体，所以具有
极大的净化效果，并且这也是当前工业发展过程中进行酸性气体净化最具实用性
的方式。

1、低温甲醇洗特点
低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程，即利用低温下（-20℃~70℃）甲醇
的优良特性脱除原料气中的轻质油、二氧化碳、硫化氢、硫的有机化合物和氰化
物等的物理吸收法。

低温甲醇的吸收能力大，气体净化度高，净化后原料气中二
氧化碳可脱除至0~20PPM，能将无机硫和有机硫脱除干净（总硫小于0.1PPM），
作为吸收剂的甲醇易得，价格低廉，不仅可以脱除H2S，同时脱除COS。

低温甲
醇洗中，H2S，COS和CO2等酸性气体被甲醇溶剂吸收的同时，少量H2、CO、CH4
难溶气体也被吸收，溶剂再生过程中，根据各组分在不同温度下溶解度差异，通
过压力和温度控制实现被吸收气体的分离，能够有效回收H2、CO、CH4，获得高
纯度的CO2。

低温下，甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。

当温度从-20℃降到-60℃时，CO2的溶解度约增加10倍，吸收剂的用量也大约可减少10倍。

低温下，例如-40~-50℃时，H2S的溶解度又差不多比CO2大6倍，这样就有可能选择性地
从原料气中脱除H2S，而在溶液再生时先解吸回收CO2。

H2S、COS和CO2在甲醇
中的溶解度与H2，CO相比，至少要大100倍，与CH4相比，约大50倍。

因此，
可以通过低温甲醇洗装置从工艺气中有效地脱除H2S、C02、COS，同时通过分段
解吸减少H2，CO，CH4的损失和获得高纯度的CO2。

通常，低温甲醇洗的操作温
度为-20~-70℃，工艺气中的关键组分是H2，CO，CH4、CO2，H2S，在吸收过程中，由于各组分在液相中的相互作用，必然使各组分的溶解度发生变化。

2、低温甲醇洗工艺节能改进方法
对某装置进行油改气后，造气原料是低硫的天然气，所以有必要对适用于高
含硫气化原料气的“二步法”甲醇洗脱硫脱碳流程进行改造，在满足工艺指标前
提下，充分利用现有设备，调整流程，进一步降低能耗、物耗。

由于采用低硫天然气造气，气化气中硫含量为3pptn左右，根据以往生产实际，现场变换触媒具有耐硫特性，所以，较高温度的气化气可直接去变换单元的
增湿塔（A-DA301），然后，变换气可采用甲醇洗“一步法”脱硫脱碳流程，省
去了原料气降温再升温的能耗。

其次，由于变换气中硫含量只是几个ppm，CO2含量已由原渣油为原料时的32%降至以天然气为原料时的24%，相当于减少了25%的脱除C02负荷，所以，甲
醇洗脱硫脱碳负荷相应减少，能够节约机泵功率及氨冷剂用量。

2.1改造流程
变换单元主要生产任务是对来自气化单元的工艺气进行增湿后，经变换炉中
的催化剂将一氧化碳与水反应生成二氧化碳和氢气后，进入脱碳单元。

A-DA301
的主要作用是对工艺气进行饱和增湿，从而减少高压蒸汽的补充量。

A-DA301的
出口温度是变换单元能耗的关键。

A-DA302的主要作用是减湿，回收变换气中水
蒸汽的热量，获得较高温位的热水。

换热器A-EA301，A-EA302，A-EA303，A-
EA306，A-EA307，A-EA1501的作用是回收反应热，并保证进变换炉的温度。

气化气经过废锅A-ECI01、省煤器A-EA101及脱欲水预热器A-EAI401回收热量，温度降至100~110℃。

为了避免气化气先降温去甲醇洗脱硫单元，再升温去
变换单元的耗能流程，气化气经脱盐水预热器A-EA1401后，不再去200#脱硫单
元而直接去300#变换单元，提高了原料气进入300#变换单元的温度，原料气入
A-DA301塔温度原设计工况为31℃，改造工况为105℃，提高了74℃这将有利于
原料气的增湿，同时可节省7.0MPa的高压蒸汽。

通过改进A-DA301塔内件，可
以提高了增湿塔热回收能力，使塔顶温度升高，从而提高A-DA301塔顶工艺气中
水蒸气的含量。

对于原油改气工况，增湿塔出口工艺气中水蒸汽含量为44.4t/h，经本次改造后，增湿塔出口工艺气中水蒸汽含量为5I.5t/h，增湿效果大为改善，在保证水气比不变的情况下，可使7.0MPa的高压蒸汽补充蒸汽量相应减少约
7t/h。

变换气经过多次热回收被冷却后进入A-DA302塔通过做热水进一步热回收，
热水经预热后进入A-DA301塔为增湿提供热源和水。

经过A-DA302塔脱湿的变换
气经热回收后，析出工艺凝液，再用循环水进一步冷至40℃，去400#脱碳单元
A-EA401。

工艺凝液部分返回使用，余下部分凝液经A-DA303塔气提后送至煤锅炉。

2.2改动设备
2.2.1清除设备
为清除碳黑及变换触媒渣，在变换单元A-GB301,A-GB302泵后设置碳黑过滤
器2台;碳黑过滤器2台（由设计院选型）。

2.2.2改动设备
现场增湿塔A-DA301性能下降，增湿效果达不到设计值，建议改进其内件，
如分布器、填料，提高增湿能力。

将BALL环改为50mm的INTALOX填料。

2.2.3负荷减小的设备
表1 单元负荷减小设备
2.2.4核准设备
目前装置采用的P-202罗茨鼓风机，其性能指标为：流量Q=111.8m3/h，升
压能力△P=49kPa，操作温度为40℃。

实际运行工况为，流量=75m3/min最大升
压△P=35.2kPa，最低升压△P=24.9kPa，低于设备额定的能力，存在较大的裕量。

本次改造增加脱硫罐的阻力△P=10kPa，在对现有P-202进行测试后，该型号罗
茨鼓风机能够达到上述工艺指标。

为确保装置长周期运行的可靠性，建议增加一
台罗茨鼓风机，以保证在用鼓风机故障状态下，装置仍能够稳定运行。

2.3换热器核算
改造改变了气化气的脱硫与变换过程顺序，除去了气化气的脱硫与脱碳之间
温度变化的驼峰，使工艺物流所携带热量或冷量直接进入下一工序，减少中间回
收及升、降温导致的能量损失，使得部分热回收换热器停用。

由于能量损失减少，使得补充的热量及冷量也相应下降，使各换热设备需完成的传热负荷随之减少。

即从100#脱盐水预热器A-EA1401后至400#甲醇洗系统，换热器的热负荷均有所
下降，且部分换热器热负荷下降的幅度较大。

对于热负荷较高，操作条件变化较
大的主要换热设备进行了核算，核算结果表明现场换热设备均可满足生产需要。

结语
综上所述，目前在国际能源价格上涨的情况下，为提高企业的经济效益，降
低能耗显得越来越重要。

为此对低温甲醇洗工艺节能降耗采取了一系列的改造措施，经过改造，硫含量以及碳黑含量明显的降低，对气化炉后的原料气直接进变
换单元提供了条件。

参考文献
[1]黄浩峰.低温甲醇洗工艺节能优化研究[J].当代化工研究，2016（5）：
41-42.
[2]曹晋斌.低温甲醇洗工艺节能优化的相关探讨[J].化工设计通讯，2017（10）.。