低温甲醇洗工艺原理

低温甲醇洗工艺原理

一、岗位生产任务从煤气化来的粗煤气经过变换后送低温甲醇洗装置净化，由于变换气中含有大量的CO2、H2S和有机硫、HCN、石脑油以及其它杂质，其中H2S和有机硫、HCN、石脑油等杂质带入合成系统会导致合成催化剂活性降低或永久失活，因此必须清除变换气中的这些有害气体杂质。低温甲醇洗装置就是通过甲醇洗涤脱除变换气中含有的大量CO2和H2S、有机硫、HCN、石脑油以及其它杂质，使变换气得到净化，满足合成气的净化度要求；被甲醇吸收的H2S和有机硫，在甲醇洗装置内富积浓缩后，送WSA硫回收装置生产硫酸产品，使排放尾气中的硫化物含量达到环保要求。

二、工艺原理

1.甲醇吸收CO2、H2S是物理吸收。即：利用甲醇溶液对CO2、H2S能进行选择吸收的特性来脱除粗煤气中的CO2、H2S

用硬、软酸碱理论说明甲醇吸收CO2、H2S的原理：具有大的电子对接受体的分子叫软酸；具有小的电子对接受体的分子叫硬酸。具有大的电子对给予体的分子叫软碱；具有小的电子对给予体的分子叫硬碱。这就是硬软酸碱理论，按此理论，酸碱反应的基本原则应该为：“硬亲硬、软亲软、软硬交界不分亲近”。甲醇分子结构：CH3-OH是由甲基CH3+和羟基-OH-两个官能团组成的分子，而甲基CH3+是一软酸官能团，羟基-OH-是一硬碱官能团。H2S属于硬酸软碱类，即H＋为硬酸，HS－为软碱，CO2属于硬酸类，所以甲醇吸收H2S、CO2这也反应了甲醇既可吸收CO2又可吸收H2S之特性。

甲醇对CO2、H2S、COS有高的溶解度，而对H2、CH4、CO等溶解度小，说明甲醇有高的选择性，另一方面表现在甲醇对H2S的吸收要比CO2的吸收快好几倍，甲醇对H2S溶解度比CO2大，所以可以先吸收CO2再吸收H2S。

2.甲醇在吸收了变换气中的石脑油、H2S、COS、CO2后，为使甲醇能够循环利用，必须对富甲醇进行再生恢复吸收能力，再生采用了三种方法

（1）减压闪蒸、氮气气提再生：将变换气吸收系统在加压条件下吸收了CO2的甲醇进行四级减压闪蒸，通过闪蒸和氮气气提，使溶解在甲醇中的CO、H2、CH4、CO2、H2S等被释放出来，甲醇就可再重复作为吸收剂使用。

（2）加热再生：通过减压闪蒸再生，可将甲醇中溶解的大部分CO、H2、CH4、CO2气体释放出来，但对于溶解度很高的H2S、COS来说，仍然还有部份不能释放出来，因而为保证甲醇的再生程度，只有对甲醇进行加热，使甲醇溶液中溶解的气体被甲醇蒸汽气提出来，达到甲醇完全再生的目的。

（3）预洗再生（萃取和精馏）：在以褐煤加压煤气化生产粗煤气的工艺流程中，由于气体中含有石脑油，所以在预洗甲醇脱除有害杂质的过程中，石脑油被甲醇吸收溶解，为了回收甲醇和石脑油成分，避免造成浪费和环境污染，就必须将石脑油从甲醇溶液中分离，因而设置了萃取再生的装置。工艺过程中，将甲醇和石脑油混合溶液按1：1比例加入化学软水，形成石脑油-水-甲醇的三元混合溶液，由于甲醇和水能够以任意比例完全互溶，而石脑油和水不互溶，从而将石脑油从甲醇中萃取出来，经过静置分离，形成石脑油在上层，甲醇-水混合物在下层，有明显边界的分层。分离后就可单独得到石脑油和甲醇-水混合物，从而达到从甲醇中脱除石脑油的目的。分离了石脑油的甲醇-水两元混合液送入甲醇水精馏塔中进行加热精馏提纯，在塔顶得到纯净的甲醇，返回到吸收系统中循环利用，塔底含微量甲醇的废水送生化处理后排放。

3.低温甲醇洗脱硫、脱碳技术特点

（1）甲醇溶剂在低温下对CO2、H2S、COS等酸性气体吸收能力极强，溶液循环量小，功耗少。

（2）溶剂不氧化、不降解，有很好的化学和热稳定性。

（3）净化气质量好，净化度高达：CO2≤10PPm，H2S≤0.1PPm。

（4）溶剂不起泡。

（5）具有选择性吸收H2S、COS和CO2的特性，可分开脱除和再生。

（6）甲醇溶剂廉价易得，但甲醇有毒，对操作和维修要求严格。

4.气体净化过程对吸收剂的要求

吸收剂的吸收能力；吸收剂的选择性；吸收剂的饱和蒸汽压；吸收剂的沸点；吸收剂的比热；吸收剂的粘度；热化学稳定性；凝固点；吸收剂价廉、容易取得、可燃性小、毒性低、腐蚀性小、起泡性低等。

5.基本概念

（1）吸收：使混合气体与适当液体接触，气体中一个或几个组分便溶解于该液体内而形成溶液，不能溶解的组分则保留在气相中，于是将混合气体的组分得以分离，这种利用各组分溶解度不同而分离气体混合物的操作称为吸收。

（2）解吸：使溶解于液相中的气体释放出来的操作，是吸收的逆过程。

（3）精馏：将由挥发度不同的组分所组成的混合液，在精馏塔中同时多次进行部分气化和冷凝，使其分离成几乎纯态组分的过程。

（4）萃取：一种溶质在两种溶剂中的溶解度不同，导致溶质很大部分溶在其中溶解度大的溶剂里，而两种溶剂又互不相容，从而达到分离的目的。