低温甲醇洗的技术对比_孙恺

作者简介： 孙恺（ 1975 年 － ） ，男，吉林省吉林市人，1996 年毕业于西 安理工大学机加工工艺 与 设 备 专 业，高 级 工 程 师，现 从 事 基 础 设 计 审查、设备采购分级等工作。
第3 期
孙 恺 低温甲醇洗的技术对比
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1． 1 鲁奇碎煤气化的原料气初步净化流程简述 原料气喷淋甲醇后经过绕管换热器 E101 预冷
Key words： Ｒectisol； Linde Ｒectisol； Lurgi Ｒectisol； cold duty； process cold loss； heat doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 8901． 2015． 03． 002
甲醇洗工艺是目前煤化工项目普遍采用的工 艺气体洗涤净化流程，主要流程可分为原料气甲醇 洗涤、富甲 醇 闪 蒸、硫 化 氢 浓 缩、甲 醇 再 生、甲 醇 水 分离、尾气洗涤 6 部分。其中尾气洗涤属于环保设 施，与 甲 醇 洗 工 艺 流 程 无 直 接 关 联，但 会 影 响 系 统 的水平衡和冷量平衡，间接影响整个系统。
Comparison of Technology on Ｒectisol Process
SUN Kai （ Yan'an Energy Chemical Co． ，Ltd． of Shaanxi Yanchang Petroleum （ Group） Co． ，Ltd． ，Yan'an Shaanxi 710049 China）
June 2015
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化肥设计 Chemical Fertilizer Design
第 53 卷 第 3（ 陕西延长石油延安能源化工有限责任公司，陕西 延安 710049 ）
摘 要： 低温甲醇洗是目前煤化工项目普遍采用的脱硫脱碳工艺。国外主要有两家专利商的技术可供选择： 德国 林德公司、德国鲁奇公司。两种技术的原理相同、工艺流程类似，相应的设备选型、设备选材也有类似之处。本文 参考国内两套采用水煤浆气化工艺、气量基本相同、分别采用林德、鲁奇低温甲醇洗工艺包的甲醇洗装置，在冷量 提供、工艺冷损、热量等几方面进行了类比，并给出了建议。 关键词： 低温甲醇洗； 林德工艺； 鲁奇工艺； 冷量； 工艺冷损； 热量 doi： 10． 3969 / j． issn． 1004 － 8901． 2015． 03． 002 中图分类号： TQ441． 41 文献标识码： A 文章编号： 1004 － 8901（ 2015） 03 － 0006 － 05
鲁奇和林德在原料气进一步净化的流程较为 类似，均可以保证净化气中全硫小于 20 μg / m3 。所 不同之处，在于鲁奇采用一半左右的含减压闪蒸出 H2 S，但是含有 CO2 甲醇作为洗涤甲醇； 而林德采用 贫甲醇全流量洗涤，富甲醇逐级抽出处理； 鲁奇工 艺需增加一个位号的多级泵，整个甲醇洗的甲醇泵 送循环量较高，电耗较高。
2 冷量的提供
图 1 烃类气体混合物生成水合物的温度与压力
1． 2 林德水煤浆气化的原料气初步净化流程 林德水 煤 浆 气 化 过 程 中，原 料 气 经 过 洗 氨 塔
T06 洗氨，喷淋甲醇后进入绕管换热器 E01 冷却到 － 12 ℃ ，再进入甲醇水分离罐 V01 进行气液分离， 气相进入甲醇洗涤塔 T01 （ 吸收塔） 的硫化氢洗涤 段，液相换热升温后去甲醇水分离塔 T05。
由于水煤 浆 气 化 反 应 温 度 较 高，基 本 没 有 酚、 萘等有机物产生，因此在低温甲醇洗流程中不需要 专门设置有机物处理环节，整个工艺流程相对比较 简洁，冷量回收、水分处理较为合理。
甲醇洗工艺外部冷量的提供主要来源于深冷 器和循环水冷却器。内部冷量的提供主要来自富 甲 醇 的 减 压 闪 蒸 、贫 富 甲 醇 的 换 热 ，内 部 冷 量 只 能 作为系统局部的冷量提供，由于 CO2 的吸收 与 解 析，会产生约 30% 的冷损，冷损量会根据原料气中 CO2 摩尔分 压 的 不 同 而 有 所 不 同，一 般 来 说 CO2 分压越低 冷 损 越 少。循 环 水 冷 却 器 分 为 两 类，一 类用于酸性气的水冷，鲁奇和林德一样； 另一类用 于 贫 甲 醇 的 水 冷 ，主 要 在 林 德 工 艺 中 采 用 ，鲁 奇 工 艺通常没有。国内某项目经过与鲁奇公司协商， 增加贫甲醇水 冷 器，经 鲁 奇 公 司 重 新 调 整 部 分 工 艺流程后，增加 224． 51 kW 的水冷器设计换热量， 减少了 326 kW 的丙稀深冷器设计换热量，降低吸 收塔直径 400 mm。设计丙稀深冷器操作冷量增加 211． 052 kW，变更为 3 963． 53 kW； 设计水冷器操作
Abstract： Ｒectisol is nowadays a commonly used desulphuration and CO2 removal process for coal chemical projects． There are two optional foreign licensors' processes： Linde Ｒectisol and Lurgi Ｒectisol． These two processes have the same principles，similar process，similar equipment and materials． This paper makes an analogy in the aspects of cold supply，process cold loss and heat and proposes some recommendations with reference to the Ｒectisol units of two domestic methanol plants with coal slurry gasification process，identical gas flow，and Lurgi Ｒectisol Process and Linde Ｒectisol Process applied respectively．
对比这两个类似项目，由于林德采用全贫甲醇 洗涤，贫甲醇的循环量较大，为 390 300 kg / h； 鲁奇
的贫甲醇循环量较小，为 289 730 kg / h，鲁奇吸收塔 还有一股 502 480 kg / h 含 CO2 的富甲醇负责原料气 粗洗。为达到类似的酸性气脱除精度，鲁奇需要输 送到塔顶的高压甲醇约是林德的 1 倍。林德工艺 中，热再生甲醇的流量约占贫甲醇流量的 70% ，水 分离甲醇的流量约占贫甲醇流量的 27% ； 鲁奇工艺 中，热再生甲醇的流量约占贫甲醇流量的 38% 、总 洗涤甲醇流量的 14% ，水分离甲醇的流量约占贫甲 醇流量的 23% 、总洗涤甲醇流量的 8． 5% 。
从工艺设备设置的角度看，鲁奇工艺与林德工 艺在富甲醇液闪蒸、硫化氢浓缩、甲醇水分离、尾气 洗涤 四 部 分 的 流 程 基 本 相 同，在 原 料 气 洗 涤、甲 醇 再生两部分的流程略有区别： 鲁奇工艺采用了中压 洗涤，而林德工艺没有； 林德工艺采用了富硫化氢 甲 醇 过 滤 器 和 甲 醇 水 溶 液 过 滤 器、原 料 气 水 分 离 器，而鲁奇工艺没有； 鲁奇工艺在主洗塔分别采用 预洗甲醇、CO2 甲醇、精甲醇依次对原料气进行洗 涤，而林德只用一路贫甲醇由下到上对原料气进行 洗涤，洗涤精度逐渐提高； 林德工艺中再生贫甲醇
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化肥设计
2015 年第 53 卷
冷量增加 1 372． 259 kW，变更为 4 805． 759 kW。采 用林德工艺低温甲醇洗的类似项目，丙稀深冷器设 计操作冷量和为 3 600． 56 kW，水冷器设计操作冷量 和为 6 114 kW。根据各冷却器设计余量情况，林德 丙稀冷却器设计余量较大，约 40% 、水冷器余量约 20% ； 而鲁奇丙稀冷却器设计余量较小，约 15% 、水 冷器余量 10% 。实际设计操作的丙稀冷量需求相 差很 小，鲁 奇 很 少 使 用 贫 甲 醇 水 冷 器，其 设 计 经 验 较少，设 计 操 作 余 量 偏 大，实 际 操 作 中 丙 稀 冷 量 在 3 600 kW 左右是可信的。
经过与富甲醇换热在 40 ℃ 左右作为贫甲醇泵的给 料，升压后 再 经 过 循 环 水 换 热 器 换 热，而 在 鲁 奇 工 艺中通常再生精甲醇在 90 ℃ 左右作为精甲醇泵的 给料，升压 后 与 富 甲 醇 换 热，通 常 不 设 置 循 环 水 换 热器。
1 原料气净化
为了满足鲁奇碎煤气化的原料气净化需要，鲁 奇公司的低温甲醇洗单元将一台绕管换热器前移 至洗氨塔 之 前，并 在 甲 醇 洗 涤 塔 底 部 增 加 预 洗 段， 第一时间 将 酚、萘 等 有 机 物 冷 凝 下 来，减 少 对 后 续 系统的的 影 响，虽 然 效 果 有 待 商 榷，但 在 目 前 处 理 含石脑油原料气的甲醇洗工艺中，鲁奇工艺是唯一 的选择。
至 0 ℃ ； 进入分离罐 V101 进行气液分离； 其后进入 第二绕管换热器 E102 进一步冷却至﹣ 12 ℃ ，再进 入吸收塔 T101 预洗段脱除绝大部分的酚、部分酸 性介质，预洗段底部液相进入共沸塔 T017 和层析 器 V109，分离出石脑油、甲醇水。其中，E102 的结 构形式取决于原料气中有机物组分的凝结温度，在 美国大平原气化厂，该处采用了一台氨冷器。
目前，使用 林 德 技 术 的 甲 醇 洗 现 已 开 车 成 功， 原料气入塔温度 － 26 ℃ ，甲醇循环建冷时间约 12 h， 丙烯压缩机防喘振阀开度约 40% 。可见鲁奇、林 德两家专利商在制冷量的选择上都预留了较大余 量 以 应 对 高 硫 、意 外 工 况 。 此 外 ，在 国 内 设 计 院 进 行基础设计阶段、压 缩 机 选 型 阶 段 都 人 为 放 大 余 量 。 因 此 ，压 缩 机 防 喘 振 阀 无 法 全 关 的 情 况 ，近 几 年在低温甲醇洗配套闭路循环制的冷系统上较为 常见。