低温甲醇洗生产工艺流程

低温甲醇洗生产工艺流程

1. 生产工艺原理

从变换工序来的变换气中除含有氢气、氮气外,约含有44.7％的CO2和少量的H2S与COS等硫化物,还含有CO、CH4、Ar以及饱和的水份等。含氧化合物与含硫化合物是氨合成触媒的毒物,同时CO2又是生产尿素、食用二氧化碳等的原料,而一氧化碳、硫化物又可进一步回收利用,需要对它们分别脱除回收。

根据我厂整个工艺的设置,采用低温甲醇洗涤法分别脱除变换气中的CO2、H2S、COS,将脱除掉的合格CO2送尿素,同时将再生出的H2S送催化氧化硫回收系统。低温甲醇洗是一种物理吸收法,低温、高压下在吸收塔中完成甲醇对CO2、H2S、COS的吸收,吸收了CO2、H2S、COS的甲醇溶液（称为无硫富甲醇和含硫富甲醇）分别经过节流降压（少量的H2和CO在吸收过程中也被吸收,经节流降压闪蒸后得以回收）,释放出CO2,再在热态下将CO2、H2S从甲醇溶液中完全再生出来,得到完全再生的甲醇（称为贫甲醇）循环使用。系统需要的冷量来自冰机以及吸收了CO2和H2S的高压甲醇溶液的节流膨胀（即CO2的解吸）和各水冷器。

2. 工艺特点

甲醇溶剂与其它溶剂相比有如下优点：

1）在低温、高压下,甲醇吸收酸性气体的量远大于对N2,CO,H2,CH4等的吸收量,即选择性好,从而大大降低了甲醇的循环量和减少了有效气体H2和CO 的损失。

2）甲醇在低温下平衡蒸汽压低,故甲醇损失少。

3）甲醇的化学稳定性好、冰点低。

4）甲醇的粘度小和腐蚀性小。

5）甲醇的吸收能力大（约是水的100倍,本菲尔化学溶剂的10倍）,且价廉易得。

但甲醇溶剂也有如下的缺点：

1）因其工艺是在低温下操作,因此设备的材质要求高。

2）为降低能耗,回收冷量,换热设备特多而使流程变长。

3）甲醇有毒,会影响人的健康。

3. 装置规模

处理后的净化气量能满足日产合成氨800t 的要求。

低温甲醇洗单元的操作弹性为装置生产能力的50%-100%,低温甲醇洗单元在50%负荷运转时,能够回收较多的CO2以充分满足尿素生产的需求。

装置年操作330天。

4. 工艺流程叙述

一般一个H2S吸收塔、CO2吸收塔就可以将原料气中CO2和H2S洗涤干净,应该说洗涤过程是相对简单的,可是溶液的再生相当复杂,溶液再生时一是要获得一定数量的高纯度的CO2,二是要将H2S浓缩到一定浓度以满足硫回收装置的要求,又要确保甲醇溶液的再生贫度。因此再生系统一般设有CO2解吸塔、N2气提塔（又叫H2S浓缩塔）、甲醇再生塔和甲醇/水分离塔。习惯上根据操作温度将甲醇洗工段分为“冷区”和“热区”。

冷区：H2S吸收塔（C-2201）、CO2吸收塔（C-2202）、中压闪蒸塔(C-2203)、CO2解吸塔／H2S浓缩塔（C-2204）以及相关设备因操作温度在0℃以下而称为冷区。

热区：甲醇再生塔（C-2205）、甲醇/水分馏塔（C-2206）以及相关设备,因操作温度在0℃以上而称为热区。

以下分单元对低温甲醇洗各工序进行详细说明。

（参阅PFD工艺流程图,所提供的数据为高硫100%负荷下的物料平衡数据）4.1. 原料气的冷却

从变换来的压力3.1MPaA、温度40℃、含H2：53.76%、CO2：44.77%、CO：0.6%、H2S+COS：2200PPm,水份0.20%（饱和水）的变换气120200Nm3/h,经原料气净化气换热器（EA-2201）和原料气/闪蒸气换热器（EA-2220）换热后,温度降至27.43℃,再经过原料气氨冷器（EC-2201）冷却至约20.25℃,冷却后的原料气进原料气分离器（V-2201）分离。分离后的变换工艺冷凝液送出界区至气化。由于洗涤是在低温下进行的,为防止气体中所带的水份因冷却结冰造成管道和设备的堵塞,同时为了避免水份带入系统造成对设备的腐蚀,然后向出变换气分离器

(V-2201)的变换气中喷入少量甲醇（0.9328m3/h）,和变换气带过来的饱和水形成共溶溶液,使甲醇水溶液的冰点降低。最后变换气经原料气/净化气/CO2产品换热器(EA-2202),将变换气冷到-28．68℃进H2S吸收塔(C-2201)。

4.2. 原料气中H2S等组分的脱除

进H2S吸收塔（C-2201）的变换气首先通过H2S吸收塔的预洗段,在此微量组分如：NH3、HCN等被来自H2S吸收塔进料氨冷器(EC-2202)的一小股冷富甲醇经4快浮阀塔盘吸收洗涤,出H2S吸收塔（C-2201）的预洗甲醇经塔底液位控制阀（LV-22020）送至预洗甲醇加热器(EA-2208)。

然后变换气通过H2S吸收塔（C-2201）的H2S吸收段,H2S、COS等被来自CO2吸收塔的富CO2甲醇液吸收,由H2S吸收塔进料泵(P-2201A/S)输送来的富

CO2甲醇液流量（FR-22004）经与原料气流量（FI-22002）比值调节后,送入H2S 吸收塔（C-2201）的上段。出H2S吸收塔上段主集液盘的甲醇溶液经液位控制阀（LV-22020）送入中压闪蒸塔(C-2203)下段。

脱硫后的变换气再进入CO2吸收塔下段。虽然CO2在甲醇中的溶解热很小,由于CO2在甲醇中的溶解度很大,致使溶液温升仍很大,当温度升高时,CO2在甲醇中的溶解度会减少,不利于吸收,因此必须及时将溶解热移出,保持溶液温度在合理的范围内。CO2吸收塔又分为粗洗、主洗和精洗三段。温度-58.20℃,流量270.98t/h的贫甲醇进入CO2吸收塔的顶部,经上塔精洗段洗涤CO2后溶液温度升高到-27.89℃,为保证甲醇溶液的吸收能力,将甲醇溶液(300.8 t/h)导出吸收塔,经富CO2氨冷器（EC-2203）冷却到-34.95℃后重新返回CO2吸收塔,进入主洗段继续吸收CO2,溶液的温度又升高到-25.89℃,再次将甲醇溶液(321.4t/h)导出吸收塔,甲醇液经甲醇循环冷却器（EA-2204）冷却到-41.03℃后再次返回吸收塔,进入粗洗段继续吸收CO2,经CO2吸收塔粗洗段吸收CO2后,溶液温度为-23.47℃导出吸收塔。由于甲醇对H2S的选择性吸收能力比CO2要大得多,因此将CO2吸收塔导出来的已吸收了CO2的温度-23.47℃、流量为358.6t/h的甲醇溶液中的202.6t/h经H2S吸收塔进料泵（P-2201A/S）及H2S吸收塔进料氨冷器（EC-2202）,温度降为-34.95℃,降温后返回到H2S吸收塔（C-2201）去吸收H2S+COS,其余未返回H2S 吸收塔的无硫甲醇富液226t/h去中压闪蒸塔(C-2203)上段。

出CO2吸收塔的净化气：CO2<20PPm、H2S+COS<0.1PPm、温度-58.09℃、压力3.2.94MPa、气量769645Nm3/h经原料气/净化气/ CO2产品换热器（EA-2202）复热回收冷量后,温度为8℃,再经原料气/净化气换热器（EA-2201）换热后,温度31.20℃、压力2.90MPaA,送往醇烃化工段。