煤氣凈化低溫甲醇洗

1、煤氣凈化-低溫甲醇洗目錄研究背景21.1煤氣凈化的分類31.2低溫甲醇洗技術(shù)的概念和特點31.3煤氣凈化典型工藝比較3低溫甲醇洗工藝原理42.1基本原理：42.2低溫甲醇洗工藝流程4工藝設(shè)計63.1工藝流程的設(shè)計73.2物料衡算73.2.1氣液分離器：73.2.2酸性氣體吸收塔83.2.3二氧化碳解析塔93.3能量衡算103.3.1氣液分離器103.3.2酸性氣體吸收塔103.3.3二氧化碳解析塔113.4吸收塔的設(shè)計計算114低溫甲醇洗在煤氣凈化中的發(fā)展13參考文獻13煤氣凈化-低溫甲醇洗研究背景盡管隨著科技的進步，人們逐漸重視天然氣的重要作用，但是在工業(yè)生產(chǎn)活動中，起主要作用的還是煤氣。要

2、想促進煤氣功能的有效發(fā)揮，首先要進行的就是煤氣凈化工作，祛除煤氣中的酸性物質(zhì)，避免酸性氣體堵塞管道造成不必要的損失。在凈化煤氣技術(shù)中作用最明顯的就是低溫甲醇洗技術(shù)，可以有效地消滅碳物質(zhì)或硫物質(zhì)，提高煤氣的凈化程度。針對目前我國低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，急需采取有效的措施保障煤氣凈化工作的順利開展。 我國的能源結(jié)構(gòu)特點：“富煤、貧油、少氣”，能源供應(yīng)過度依賴煤炭。煤氣化是現(xiàn)代化工的核心技術(shù)，煤氣化生成合成氣(主要成份是CO+H2)，是化工生產(chǎn)中的大宗基礎(chǔ)原料合成甲醇與合成氨的原料氣。合成氣中向下游轉(zhuǎn)化過程中必須脫除其中雜質(zhì)，否則會危害后續(xù)工藝流程，造成環(huán)境的污染和資源的浪費。低溫甲醇洗

3、凈化技術(shù)的不斷發(fā)展。1.1煤氣凈化的分類1.2低溫甲醇洗技術(shù)的概念和特點 所謂低溫甲醇洗方法（Rectisol Process）是指利用低溫狀態(tài)下的甲醇進行氣體除酸工作的吸收方法。它以甲醇為主要原材料，分階段或同步的對煤氣中的酸性氣體，例如二氧化碳、硫化氫等進行凈化除酸，無論是在石油化工還是在城市煤氣排污方面都發(fā)揮著重要的作用。首先，低溫甲醇洗法對酸性物質(zhì)的吸收能力較強。由于在低溫狀態(tài)下酸性物質(zhì)氣體分壓較大，導(dǎo)致其溶解度提高，非常有利于進行酸性溶解。其次，低溫甲醇洗技術(shù)的溶劑具有較好的穩(wěn)定性，既不容易起泡又不容易降解，能夠較好的保障凈化效果。再次，低溫甲醇洗技術(shù)具有良好的選擇吸收性。

4、通過將碳物質(zhì)或硫物質(zhì)進行分開處理，可以將碳物質(zhì)轉(zhuǎn)化為肥料、將硫物質(zhì)轉(zhuǎn)化為硫磺，這樣實現(xiàn)低溫甲醇技術(shù)的經(jīng)濟實用性。最后，低溫甲醇洗技術(shù)的原材料來源較為廣泛，可以有效的降低技術(shù)成本，更好地促進技術(shù)的進一步推廣。1.3煤氣凈化典型工藝比較表1-1 Rectisol、NHD、MDEA工藝比較表1-2 低溫甲醇洗和聚二甲醚乙二醇的比較 從以上兩表分析低溫甲醇洗與NHD、MDEA相比的優(yōu)點：更適合大型化裝置上、能耗低、氣體凈化度高、流程合理，操作簡便、運行操作費用低、溶劑熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性好，不降解、不起泡。低溫甲醇洗工藝原理2.1基本原理：以拉烏爾定律和亨利定律為基礎(chǔ)，是一個物理吸收和解吸的過程，吸收

5、過程中的控制因素是溫度、壓力和濃度，工藝操作條件為低溫、高壓。 低溫狀態(tài)下的甲醇對H2S和CO2等酸性氣體的選擇性吸收，來脫除粗變換氣中的酸性氣體。吸收后的甲醇經(jīng)過減壓加熱再生，分別釋放CO2、 H2S氣體，即物理解析過程。富甲醇通過用再沸器中產(chǎn)生的蒸氣進行閃蒸和汽提再生。甲醇水分離塔保持甲醇循環(huán)中的水平衡。尾氣洗滌塔使隨尾氣的甲醇損耗降低到最大限度。酸性氣體通到克勞斯氣體裝置進行進一步凈化。2.2低溫甲醇洗工藝流程低溫甲醇洗工藝一般具有三個任務(wù): 凈化原料氣 回收副產(chǎn)品 進行環(huán)保。V1-原料氣氣液分離器 C1-甲醇洗滌塔 C2-CO2解析塔C3-H2S濃縮塔 C4-甲醇熱再生塔 C5-甲醇/

6、水分離塔 V2-氣液分離塔圖2-3 低溫甲醇洗凈化工藝流程示意圖工藝設(shè)計對100噸甲醇生產(chǎn)凈化工段選擇低溫甲醇洗工藝進行設(shè)計低溫甲醇洗的主要產(chǎn)品流為：1、 變換氣：CO2濃度32.1%，CO濃度19.02%，H2S濃度0.23%，H2濃度46.02%。2、 甲醇合成氣：CO2濃度1.83.0%（mol），總硫0.1ppm(mol)。3、 放空尾氣：幾乎無硫，主要為CO2和N2。4、 酸性氣體：主要由CO2和H2S組成。5、甲醇水分離塔排放廢水組成：甲醇含量0.5%（wt）3.1工藝流程的設(shè)計3.2物料衡算3.2.1氣液分離器：相平衡 yi=kixi(i=1，2，··

7、3;，c) 組分物料平衡 Fzi=Vyi+Lxi(i=1，2，···，c-1) 整體物料平衡方程 F=V+L 熱量平衡 HFF=HVV+HLL 摩爾分數(shù)的約束方程 zi=1 ，xi=1 ,yi=1對整個單元過程進行物料衡算：F=FEED=19864.61 Kmol/hD=LIQUID+VAPOR=365.9062+19483.21=19864.61 kmol/h3.2.2酸性氣體吸收塔對單位時間內(nèi)進出吸收塔的A物質(zhì)量作衡算，可寫出下式：VY1 +LX2 =VY2+LX1為計算方便，把COS并入H2S中考慮；并把混合氣中所含的非主要組分（如微量的Ar、N2、CH4、

8、CO等）并入H2中一道考慮。3.2.3二氧化碳解析塔圖3-4 二氧化碳解析塔流程圖 3.3能量衡算熱量恒算遵循以下公式：Q+W=Hin-Hout 3.3.1氣液分離器 3.3.2酸性氣體吸收塔3.3.3二氧化碳解析塔3.4吸收塔的設(shè)計計算1、塔板的設(shè)計：塔板數(shù)、塔徑、溢流裝置、塔板分布、浮法數(shù)目與排列。2、塔板流體力學(xué)計算：氣相通過浮、閥塔板塔的壓降、掩塔、液沫夾帶。3、塔附件設(shè)計：接管、筒體與封頭、除沫器、裙座、吊柱、人孔 。甲醇再生塔的模擬流程圖圖3-8 甲醇再生塔的模擬流程圖甲醇水分離塔的模擬流程圖圖3-9 甲醇水分離塔的模擬流程圖全流程工藝流程模擬圖3-10 全流程工藝流程模擬圖4低溫

9、甲醇洗在煤氣凈化中的發(fā)展 針對目前我國現(xiàn)階段低溫甲醇洗技術(shù)在煤氣凈化中的不足之處，我們需要采用積極有效的措施彌補現(xiàn)階段技術(shù)的各種漏洞，實現(xiàn)低溫甲醇洗技術(shù)在煤氣凈化過程中發(fā)揮更重要的作用。 1.解決措施 首先針對煤化工企業(yè)中酸性物質(zhì)含量過高的現(xiàn)象，我們通過增加再生塔的溫度高度，擴大氮氣使用量和提高甲醇純凈度等措施，有效的將酸性物質(zhì)的含有量控制在國家標(biāo)準(zhǔn)之下，大大提高了凈化工作的工作效率。其次，對于甲醇消耗量過大的問題，我們應(yīng)該進行必要的系統(tǒng)改造，引進先進的凈化技術(shù)，既可以有效的降低甲醇的能耗，又可以增加甲醇的純度，實現(xiàn)低溫甲醇的循環(huán)利用，保障技術(shù)的經(jīng)濟性。 

10、;2.發(fā)展前景 當(dāng)今社會，低溫甲醇洗技術(shù)在煤化工中的作用越來越明顯，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，低溫甲醇洗技術(shù)的應(yīng)用前景也越來越廣闊。 首先是在合成氨中的應(yīng)用。目前國內(nèi)市場對煤制合成氨的需求越來越多，低溫甲醇洗技術(shù)憑借其獨特的優(yōu)越性，在合成氨過程中發(fā)揮著重要的作用。在技術(shù)施工過程中通過采用低溫甲醇洗技術(shù)，有效的降低工程施工費用，保證排放氣體達標(biāo)，實現(xiàn)工藝流程的順利完成。運用低溫甲醇洗技術(shù)，增強氣體的凈化程度，降低溶劑能耗、提高溶液的循環(huán)使用量，保證煤制合成氨工藝的順利完工；其次，在煤制甲醇的過程中，利用低溫甲醇洗技術(shù)，保證施工過程中硫的排放量不得大于0.1mg/L，碳的排放量小

11、于百分之三，保障甲醇的相關(guān)含量符合國家標(biāo)準(zhǔn)，提高低溫甲醇洗技術(shù)的優(yōu)勢性地位。運用低溫甲醇洗技術(shù)，有效的祛除煤制甲醇中碳和硫元素的含量，實現(xiàn)流程的可行性和環(huán)保性，對煤制甲醇工作意義重大。最后，隨著我國民眾對天然氣的廣泛需求，加之天然氣的有限性，導(dǎo)致煤制天然氣行業(yè)興起，在人們的生活中發(fā)揮著重要的作用。在煤制天然氣中，低溫甲醇洗技術(shù)也發(fā)揮著重要的作用，通過對碳硫化合物進行必要的凈化活動，保障煤制天然氣的安全性。因此，研究人員必須穩(wěn)固低溫甲醇洗解析塔和吸收塔之間的關(guān)系，逐步擴大對酸性氣體的凈化程度，保證低溫甲醇洗技術(shù)在天然氣凈化活動中作用的充分發(fā)揮，促進煤制天然氣的廣泛適用和推廣。當(dāng)前，我國合成氨、甲醇與碳一化工正處于大規(guī)?？焖侔l(fā)展時期，裝置規(guī)模越來越大，原料氣的高效率、低消耗凈化顯得非常重要。低溫甲醇洗正是這樣一種優(yōu)良的凈化工藝技術(shù)。參考