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CO

2

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CO

2、H

2

S、COS，

将脱除掉的合格CO

2送尿素，同时将再生出的H

2

S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CO

2、H

2

S、COS的吸收，吸收了CO

2

、

H 2S、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H

2

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CO

2，再在热态下将CO

2

、

H

2

S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CO

2和H

2

S的高压甲醇溶液的节流膨胀（即CO

2

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CO

2

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H

2S吸收塔、CO

2

吸收塔就可以将原料气中CO

2

和H

2

S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

CO

2，二是要将H

2

S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CO

2解吸塔、N

2

气提塔（又叫H

2

S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：H

2S吸收塔（C-2201）、CO

2

吸收塔（C-2202）、中压闪蒸塔(C-2203)、CO

2

解吸

塔／H

2

S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H

2：53.76%、CO

2

：44.77%、CO： 0.6%、H

2

S+COS：

2200PPm，水份0.18%（饱和水）的变换气112120Nm3/h，经原料气净化气换热器（EA-2201）

和原料气/闪蒸气换热器（EA-2217）换热后，温度降至27.43℃，再经过原料气氨冷器（EC-2201）冷却至约12.25℃，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/CO

2

产品换

热器(EA-2202)，将变换气冷到-28．68℃进H

2

S吸收塔(C-2201)。

4.2. 原料气中H

2

S等组分的脱除

进H2S吸收塔（C-2201）的变换气首先通过H

2S吸收塔的预洗段，在此微量组分如：NH

3

、

HCN等被来自H

2

S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H

2

S吸收塔（C-2201）的预洗甲醇经塔底液位控制阀（LV-22007）送至预洗甲醇加热器(EA-2208)。

然后变换气通过H

2S吸收塔（C-2201）的H

2

S吸收段，H

2

S、COS等被来自CO

2

吸收塔的

富CO

2甲醇液吸收，由H

2

S吸收塔进料泵(P-2201A/S)输送来的富CO

2

甲醇液流量（FR-22004）