【精品】煤气净化煤气脱碳

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煤

气

净

化

任

务

————煤气脱碳

前言

各种原料制取的粗原料气，经脱硫、变换后，仍然有相当量的二氧化碳。CO2/CO之比高，气体组成不符合H2-CO2/（CO+ CO2）=2.1-2.2甲醇和成的要求。因此，必须脱除大部分二氧化碳。工业生产中脱除二氧化碳的方法很多，一般采用溶液吸收法。根据吸收剂性能不同可分为物理吸收法、化学吸收法和物理化学吸收法三大类。化学吸收法常用的方法有氨水法、改良热钾碱法（如：本菲尔法）等；物理吸收法一般用水和有机溶剂为吸收剂，常用的方法有加压水洗法、碳酸丙烯酯法、低温甲醇法、聚乙二醇二甲醚法（NHD法）等；物理化学吸收法兼有物理吸收和化学吸收的特点，方法有环丁砜法，甲基二乙醇胺法（MDEA法）等。这些方法都可用于甲醇生产中。

目录

1、概述 (3)

2、脱碳的目的 (3)

3、脱碳方法种类 (3)

3.1、物理吸收法 (3)

3.1.1、低温甲醇洗涤法 (3)

3.1.2、聚乙二醇二甲醚法 (4)

3.2、化学吸收法 (7)

3.2.1、热碳酸钾法 (7)

3.2.2、活化MDEA法 (8)

3.3、物理～化学吸收法 (9)

3.4、干法（吸附法） (10)

4、几种脱碳方法的技术特点比较 (11)

5、脱碳典型流程绍 (12)

5.1、碳酸丙烯脂脱碳工段工艺流程 (12)

5.2、改良热钾碱法的两段吸收、两段再生流程 (13)

6、结束语 (14)

7、参考文献 (15)

1·概述、

粗煤气经一氧化碳变换后，变换气中除氢、氮外，还有二氧化碳、一氧化碳和甲烷等组分，其中以二氧化碳含量最多，在煤气中把二氧化碳从合成气中脱离出来的工序称为煤气的脱碳。

2·脱碳的目的、

煤气化制得的甲醇粗原料气中，二氧化碳本身是过剩的，经过CO变换后，部分CO又转化成二氧化碳，致使合成甲醇时氢碳比太低，对合成反应极为不利。因此，多余的二氧化碳必须从系统中脱除，使最终煤气组成符合合成甲醇的氢碳比。

3·脱碳方法种类、

物理脱碳吸收法和化学脱碳吸收法的根本不同点在于吸收剂与气体溶质的分子间的力不同。物理吸收中的各分子间为范德华引力，而化学吸收中为化学键力，这二者的区别构成它们在吸收平衡线、热效应、温度对吸收的影响以及吸收选择性等方面的不同，其脱碳方法种类如下表（图1）：

（图1）

3·1 物理吸收法

目前国内外使用的物理吸收法主要有冷甲醇法、聚乙二醇二甲醚法和碳酸丙稀酯法。物理吸收法在加压（2～5MPa）和较低温度条件下吸收CO2，溶液的再生靠减压解吸，而不是加热分解，属于冷法，能耗较低。

3·1·1、低温甲醇洗涤法

低温甲醇洗是20世纪50年代初德国林德公司相鲁奇公司联合开发的一种脱碳方法。最早用于煤加压气化后的煤气净化。60年代，随着以重油和煤为原料大型合成氨装置的出现，低温甲醇技术在原料气的净化方面也得到了应用。基本原理

甲醇是一种无色透明的挥发性液体，有剧毒，沸点64．7c，熔点-97．08℃，自燃点在空气中473℃，在氧气中46l℃。甲醇对二氧化碳，硫化氢，硫氧化碳等酸性气体有较大的溶解能力，而氢、氮、一氧化碳等气体在其中的溶解度甚微，因而甲醇能从原料气中选择吸收二氧化碳、硫化氢等酸性气体，而氢氮损失很小。

3.1.2、低温甲醇法脱除CO2的工艺流程

脱除CO2的工艺流程如图6-4所示，自变换工序来的原料气，为了防止原料气中的水蒸气在低温下结冰，向原料气中喷入少量甲醇，然后原料气经换热器1冷却，再水分离气2分离出甲醇水溶液，有洗涤塔3的底部加入塔内与上部下来的低温甲醇逆流接触，原料气中的硫化氢、二氧化碳等酸性气体被逐级除去。净化后的气体由塔顶排出送往后工序。

洗涤塔分3分为上塔和下塔两部分，上塔又可分为上、中、下三段。贫甲醇由上塔上段加入后，吸收气体中尚存的少量硫化氢及二氧化碳。溶解热是甲醇温度升高，经中间冷却器降温后加入上塔中段。大部分二氧化碳在上塔的中段和下段被吸收，因此中段和下段又称为吸收段。由上塔底部排出的甲醇溶液，51%的甲醇经冷区器冷却减压后，加入第二闪蒸槽，其中溶解的氢及少量的二氧化碳被闪蒸出来。上塔底部排出其余49%的甲醇溶液加入下塔，吸收原料气中的硫化氢、硫氧化碳溶液温度升高。下塔底部排出的甲醇溶液，经甲醇冷却器12、换热器10冷却并减压后，加入第一闪蒸槽8解吸出氢及少量二氧化碳。第一、第二闪蒸槽排出的闪蒸气，送原料气总管。由第二闪蒸槽底部排出的含有二氧化碳的甲醇溶液，降压后送至二氧化碳解吸塔13顶部，解吸出溶解的大部分二氧化碳。由第一闪蒸槽排出的含有硫化氢和二氧化碳的甲醇溶液，降压后送二氧化碳解吸塔中部，解吸出硫化氢和二氧化碳。其中硫化氢被上段来的甲醇溶液

吸收，二氧化碳由塔顶排出。由硫化氢浓缩塔14上塔排出的甲醇溶液，经换热器15、中间冷却器4、换热器10加热后，送往二氧化碳解吸塔下段，解吸出其中的二氧化碳，与上段和中段解吸出的二氧化碳回合，经甲醇冷却器12、原料气换热器1换热后，送回收工序。下段解吸出的硫化氢由上段来的甲醇溶液吸收。

从二氧化碳解吸塔13中段排出的甲醇溶液减压后，加入硫化氢浓缩塔的上塔下部，从二氧化碳解吸塔底部排出的甲醇溶液，经减压后加入硫化氢浓缩塔的下塔上部，解吸出二氧化碳和硫化氢。为回收硫化氢，在硫化氢浓缩塔上段，用从二氧化碳解吸塔上段送来的甲醇溶液吸收硫化氢。含二氧化碳的尾气经原料气换热器回收冷量后放空。

图

6-4 同时脱除硫化物和二氧化碳的低温甲醇洗涤流程

1-原料气换热器；2、17、25、28、33、34-分离器；3-洗涤塔；4、中间洗涤器；5、7、27-氨冷器

6、12-甲醇冷却器；8-第一闪蒸槽；9-第二闪蒸槽；10、15、16-换热器；11-压缩机；13-二氧化碳解吸塔；14-硫化氢浓缩塔；18、32-水冷器；19、20-贫甲醇冷却器；21-甲醇收集槽；22-甲醇再生塔；23-甲醇再生塔再沸器；24、31-回流冷却器；26-硫化氢馏分冷却器；29-甲醇蒸馏塔；30-甲醇蒸馏塔再沸器；36、3

7、3

8、3

9、40、41-甲醇泵

由硫化氢浓缩塔底部排出的含硫化氢的甲醇溶液，经贫甲醇冷却器19、20加热后送至甲醇再生塔22顶部。在甲醇再生塔再沸器23内用蒸汽将溶液加热。靠蒸发出来的甲醇蒸气气提，溶解的硫化氢和二氧化碳完全解吸出来，与部分甲醇蒸气一同从塔顶引出，在回流冷却器24中大部分甲醇蒸气被冷凝下来。经分离器25分离出的甲醇送到甲醇再生塔顶部。气体经硫化氢馏分冷却器26和氨冷器27，温度降低使甲醇蒸气冷凝下来，在分离器28种进行气液分离后，溶液送至硫化氢浓缩塔下部。由分离器28出来的气体，经硫化氢馏分冷却器26换热后，送往克劳斯硫磺回收工序。由再生塔底部排出的贫甲醇经贫甲醇换热器20冷却后进入甲醇收集槽21，用泵加压经水冷却器18、贫甲醇冷却器19、换热器16、换热器15降低温度后，进入洗涤塔顶部。

为回收甲醇水分离器2分离出的甲醇水溶液中的甲醇，在甲醇蒸馏塔29中用蒸汽间接加热进行蒸馏。从再生塔底部引出少量贫甲醇作为蒸馏塔的回流液。从蒸馏塔顶部排出的蒸气经回流冷却器31、水冷却器32冷却后，大部分甲醇蒸气冷凝为液体，经分离器33分离出的甲醇用泵41送至再生塔顶部作为回流液。从分离器33、34分离出的气体汇合后，作为硫化氢的馏分加以回收。从蒸馏塔底部排出含甲醇的水，送水处理工序。

低温甲醇法的吸收塔，再生塔内部都用带浮阀的塔板，根据流量大小，选用双溢流或单溢流，塔板材料选用不锈钢。由于甲醇腐蚀性小，采用低温甲醇洗时所用设备不需涂防腐涂料，也不用缓蚀剂。

3·1·3、聚乙二醇二甲醚法

NHD---聚乙二醇二甲醚溶剂已被广泛应用于天然气、燃料气、合成气等混合气体中

H

2S、CO

2

、COS、烃、醇等的吸收。目前全世界已有48套工业装置使用Selexol净化工艺,

处理总气量约85×106ｍ3/ｄ(标态)。采用Selexol工艺的凯洛格型大型氨厂已成为国际上公认的节能样板。