低温甲醇洗和硫回收操作规程 - 图文

低温甲醇洗 操作规程

1. 工艺原理及流程简述

1.1岗位任务：

从煤气化来的粗煤气经过变换装置后，送入低温甲醇洗洗涤脱除H2S和多余的CO2，合格净化气作为合成气压缩的原料气，高纯度的CO2解吸气作为煤气化装置惰性气代替氮气以节约运行成本，尾气少部分作为煤气化装置磨煤及干燥系统稀释气，大部分直接放空，H2S富气去硫回收富产硫磺，吸收了H2S和CO2的富甲醇减压解吸再生后循环利用。 1.2低温甲醇洗的主要特点：

低温甲醇洗涤法脱除气体中的酸性气体又称勒克梯索尔法，属于湿法脱硫。它是由德国鲁奇公司和林德公司联合开发的一种技术，用于脱除化工原料气中的二氧化碳、硫化氢、有机硫化物、氰化物和不饱和烃类等，是当前合成气深度脱硫的较先进的技术，广泛用于甲醇合成、合成氨等生产中。该方法的主要优点是能量消耗低，脱除酸性气体的效率高，而且选择性好。但是由于需要在低温和较高压力下操作，因此对设备的材质要求较高。

①可以脱除气体中的多种杂质。在-30℃到-70℃的低温下，甲醇可以同时脱除气体中的H2S、COS、CS2、RSH、C4H4S、CO2、HCN、NH3、NO以及石蜡、芳香烃、粗汽油等杂质。

②气体的净化度很高。净化气中总硫量可脱除到0.1PPm以下，CO2可净化到10PPm以下，可适用于对硫含量有严格要求的化工生产。

③可以选择性地脱除H2S和CO2，并可分别加以回收以便进一步加工。

④甲醇的热稳定性和化学稳定性好。甲醇不会被有机硫、氰化物等物质所降解，在生产操作中甲醇溶剂不易起泡，纯甲醇也不腐蚀设备和管道。

低温甲醇洗也存在缺点,主要是:工艺流程长,甲醇的毒性大。因此，设备制造和管道安装都应严格要求做到无泄漏，生产过程中要谨慎操作，严防泄漏等事故发生。 1.3工艺原理 1.3.1硬、软酸碱理论

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煤气中的CO2、H2S。以下用硬、软酸碱理论说明甲醇吸收CO2、H2S的机理：

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。具有大的电子给予体的分子叫软碱，具有小的电子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CH3—OH是由甲基CH3+和—OH-两官能团组成的分子，甲基是一个软酸官能团，羟基是一个硬碱官能团。而H2S属于硬酸软碱类，CO2属于硬酸类，所以甲醇吸收CO2、H2S应是：

H—HS?CH3—OH?CO2

这也反映了甲醇既可吸收CO2又可吸收H2S之特性。

甲醇对H2S、CO2、COS有高的溶解度，而对H2、CH4、CO等溶解度较小，说明甲醇有高的选择性，另一方面表现在对H2S的吸收要比CO2的吸收快好几倍。溶解度前者比后者大，所以可以先吸收CO2，再吸收H2S。 1.3.2工艺理论：

低温甲醇洗涤法脱除气体中的酸性气是在相当低的温度下，利用甲醇的物理吸收来实现的。它是利用二氧化碳、硫化氢、有机硫化物、氰化物和不饱和烃类在高压低温下能高度溶解于甲醇，也就是说甲醇在高压低温下对这些气体有很大的吸收能力。反过来讲，当压力降低或温度升高时又容易从溶剂中释放出来。而对于H2和CO来说不易溶于甲醇（如表1-1），从而达到分别脱除上述各种气体的目的。

表1-1 -40℃时各种气体在甲醇中的相对溶解度

气 体 气体的溶解度/H2的溶解度 气体的溶解度/CO2的溶解度 1.4影响甲醇对气体吸收的因素：

①温度：温度是影响甲醇吸收能力很重要的因素，温度越低甲醇吸收能力越大。从表2-1-1中可以看出，当温度降至-40℃时，甲醇对CO2和H2S气体的吸收能力急剧增大。 ②压力：压力对甲醇的吸收能力也有很大的影响。从表2-1-1可以看出，当压力增加时，甲醇对H2S和CO2的吸收能力明显增加。

表2-1-1不同压力下甲醇对H2S的吸收

H2S平衡分压(kpa) 0℃ 6.67 13.33 20.00 26.66 40.00 53.33 2.4 4.8 7.2 9.7 14.8 20.0 -25.6℃ 5.7 11.2 16.5 21.8 33.0 45.8 -50℃ 16.8 32.8 48.0 65.6 99.6 135.2 -78.5℃ 76.4 155.0 249.2 H2S 2540 5.9 COS 1555 3.6 CO2 430 1.0 CH4 12 CO 5 N2 2.5 H2 1.0 ③吸收剂：吸收剂的纯度对其吸收能力有很大的影响。影响吸收剂纯度的因素是多方面的，

其中水含量是主要的因素。当甲醇中含有水分时，甲醇的吸收能力将会下降。当甲醇中水含量达到5%时，其对CO2的吸收能力大约下降12%。 1.5甲醇的再生：

低温甲醇洗净化部分工艺比较简单，复杂部分主要在于再生。再生主要通过以下几方面来实现的，并且在再生过程中，分类别的对有用气体进行回收利用。

①减压再生：从吸收塔出来的甲醇减压到0.9Mpa，利用甲醇中气体溶解度的降低而闪蒸出CO2和H2并进行回收。闪蒸后的甲醇进入闪蒸塔后进一步减压，闪蒸出CO2并回收利用。 ②气提再生：气提的原理是在系统中通入氮气，降低CO2的分压，使甲醇中CO2充分解吸出来。

③热再生： 通过加热使溶解在甲醇中的H2S和残余的CO2全部解吸出来。此方法的再生度非常高。

此三种再生方法结合使用，可以降低能耗，节约费用。 1.6工艺流程 1.6.1原料气的预冷

来自变换工号的变换气（温度：35℃；压力：3.50MPa；流量：113998Nm3/h；组成：H2：43.3％；CO2：35.5％；H2S：0.70％；CO：19.4％；H2O：0.20％）为防止在原料气冷却器E15201中结冰，在进入E15201前喷入贫甲醇以除去变换气中的水份。气液混合物进入E15201壳程，被三股流体（合成气、CO2气、放空尾气）冷却至-22℃后进入变换气分离器V15201，出V15201的气体进入甲醇洗涤塔C15201底部，分离出的冷凝液经LV15209减压后送往甲醇/水分离塔C15205进行精馏。 1.6.2原料气中CO2、H2S等组分的脱除

进入C15201的原料气在下塔与来自上塔的富CO2甲醇溶液接触，以除去原料气中的H2S、COS等组分；被脱除掉H2S的原料气进入C15201上塔，与-54.8℃的贫甲醇逆流接触除去CO2，出C15201塔顶的净化气（温度：-42.23℃；压力：3.35MPa；流量：74573Nm3/h；组成：CO2：2.93％；H2S≤1ppm；CH3OH≤10ppm；H2：66.16％；CO：29.53％；N2：0.8％）经E15201复热至22.28℃被送往合成气压缩工号。

由贫甲醇泵P15204送出的贫甲醇液（温度：47.79℃；压力：4.85MPa；流量：256.3m3/h；纯度：99.88％）经甲醇贫液水冷器E15218冷却至40.95℃后，除一小部分（0.85m3/h）去E15201前做原料气喷淋甲醇外，其余大部分依次经甲醇贫液冷却器ⅡE15209、甲醇贫液冷却器ⅣE15208，分别冷至-36.08℃、-54.79℃后进入C15201顶部第84块塔板处吸收原料气