低温甲醇洗工艺技术的基本原理样本

低温甲醇洗工艺技术的基本原理

低温甲醇洗是一种典型的物理吸收过程。物理吸收和化学吸收的根本

不同点在于吸收剂与气体溶质分子间的作用力不同。在物理吸收过程中, 各分子间的作用力为范德华力; 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曲线、吸收热效应、温度对吸收的影响、吸收选择性以及溶液再生等方面的不同。物理吸收中, 气液平衡关系开始时符合亨利定律, 溶液中被吸收组分的含量基本上与其在气相中的平衡分压成正比; 在化学吸收中, 当溶液的活性组分与被吸收组分间的反应达到平衡以后, 被吸收组分在溶液中的进一步溶解只能靠物理吸收。物理吸收中, 吸收剂的吸收容量随酸性组分分压的提高而增加; 溶液循环量与原料气量及操作条件有关, 操作压力提高, 温度降低, 溶液循环量减少。在化学吸收中, 吸收剂的吸收容量与吸收剂中活性组分的含量有关。因此, 在化学吸收中, 溶液循环量与待脱除的酸性组分的量成正比, 即与气体中酸性组分的含量关系很大, 但与压力基本无关。

低温下, 甲醇对酸性气体的吸收是很有利的。当温度从20℃降

到-40℃时, CO

2

的溶解度约增加6倍, 吸收剂的用量也大约可减少6倍。低温下,

例如-40～-50℃时, H

2S的溶解度又差不多比CO

2

大6倍, 这样就有可能选择性

地从原料气中脱除H

2S, 而在溶液再生时先解吸回收CO

2

。低温下, H

2

S、 COS和

CO

2在甲醇中的溶解度与H

2

、 CO相比, 至少要大100倍, 与CH

4

相比, 约大50

倍。因此, 如果低温甲醇洗装置是按脱除CO

2的要求设计的, 则所有溶解度与CO

2

相当或溶解度比CO

2大的气体, 例如COS、 H

2

S、 NH

3

等以及其它硫化物都能一起

脱除, 而H

2、 CO、 CH

4

等有用气体则损失较少。

一般, 低温甲醇洗的操作温度为-30℃～-70℃, 各种气体在-40℃时的相对溶解度, 如下表所示:

表1 -40℃时各种气体在甲醇中的相对溶解度

当气体中有CO 2时, H 2S 在甲醇中的溶解度约比没有CO 2时降低10%～15%。溶液中CO 2含量越高, H 2S 在甲醇中溶解度的减少也越显著。当气

体中有H 2存在时, CO 2在甲醇中的溶解度就会降低。当甲醇含水时, CO 2的溶解度也会降低, 当甲醇中的水分含量为5%时, CO 2在甲醇中的溶解度与无水甲醇相比约降低12%。

低温甲醇洗技术工艺特点

分享到: 0 一、 可同时脱除多种物质它能够同时脱除原料气中的H 2S 、 COS 、

RSH 、 CO 2、 HCN 、 NH 3、 NO 以及石蜡烃、 芳香烃、 粗品油等组分, 且可同时

脱水使气体彻底干燥, 所吸收的有用组分能够在甲醇再生过程中回收。

二、 气体的净化度很高。净化气中总的硫含量可脱至0.1ppm 以下, CO 2可脱至10ppm 以下。

三、 吸收的选择性比较高H 2S 和CO 2能够在不同设备或在同一

设备的不同部位分别吸收, 而在不同的设备和不同的条件下分别回收。由于低温时H 2S 和CO 2在甲醇中的溶解度都很大, 因此吸收溶液的循环量较小, 特别是当

原料气压力比较高时尤为明显。另外, 在低温下H

和CO等在甲醇中的溶解度都

2

较低, 甲醇的蒸气压也很小, 这就使有用气体和溶剂的损失保持在较低水平。

四、甲醇的热稳定性和化学稳定性都较好甲醇不会被有机硫、氰化物等组分所降解, 在操作中甲醇不起泡、不分解, 纯甲醇对设备和管道也不腐蚀, 因此, 设备与管道大部分能够用碳钢或耐低温的低合金钢。甲醇的粘度不大, 在-30℃时, 甲醇的粘度与常温水的粘度相当, 因此, 在低温下对传递过程有利。

五、溶剂损失少低温下甲醇的蒸汽压很小, 随气体带走的甲醇很少。甲醇在不同温度下的蒸汽压见下表:

吸收温度对酸性气体在甲醇中溶解度影响很大, 温度越低, 酸性气体的溶解度越大, 压力确定后, 吸收温度与净化气的最终要求有关。

在低温甲醇洗工艺流程中, 影响吸收操作温度的主要因素有:

入系统的原料气温度及焓值;

气体的溶解热;

入塔吸收液的温度;

外界环境的气候条件等。

入塔变换气的温度和外界环境的影响, 基本上是恒定的, 入塔吸收液温度是吸收过程中的最低温度, 因此, 在简化情况下, 影响溶液温度变化的主要因素就可假定为吸收热; 也就是说, 吸收塔各段的温度与其所吸收的酸性组分的量有直接关系。当各段吸收量发生变化时, 就会破坏吸收塔的正常操作的温度分布状况。

低温甲醇洗装置单元操作要点

正常运行时, 本工段的操作是围绕稳定工况, 为下游工段提供合格的净化气, 并为硫回收提供合格的酸性气而进行调节的。

1、甲醇洗涤塔T3001塔顶出口CO2在线分析仪指示有上升趋势或超标。

造成上述现象的因素很多, 须从以下几点加以分析。

⑴甲醇循环量偏小, 当煤种变化时, 或其它因素造成的进本工段变换气中的CO2含量增加时, 亦即CO2总量增加时, 在其它操作工艺条件不变的情况下, 增加甲醇循环量, 以提高T3001塔脱除CO2的能力, 使CO2的微量降低。

⑵去T3001塔的贫甲醇温度偏高, 由于CO2在甲醇中的溶解度和甲醇的温度有很大的关系, 温度升高, CO2在甲醇中的溶解度降低, 故造成T3001塔脱除CO2的能力降低而使CO2升高。在这种情况下, 本工段的冷量就不平衡, 须提高氨冷器降温效率, 向系统多提供冷量, 同时在保证T3001塔的上段液位平衡的情况下, 增加T3003去T3004塔的富甲醇量, 使得冷却贫甲醇的低温甲醇流量增加, 将贫甲醇的温度降低。

⑶甲醇再生塔T3004的再生效果差。由于T3004塔的再生效果差, 使得贫甲醇中含有一定量的CO2, 在T3001塔顶工艺气中的CO2微量增加, 此时要加大T3004塔再沸器E3011的蒸汽量, 使甲醇再生完全。

⑷甲醇中的水含量高, 造成吸收能力下降, 此时要加大去甲醇/水分离塔的甲醇流量, 降低贫甲醇的含水量。

⑸系统压力波动较大, 工艺气量剧烈的波动, 此时也会影响甲醇的吸收能力, 须尽快将工况调整平衡。

2、出T3002塔顶的CO2气中硫含量超标造成此种超标的原因