【关键词】：低温甲醇洗；基本原理；改进措施
引言
低温甲醇洗技术是利用甲醇在低温条件下对酸性气体如二氧化碳、硫化氢等气体有较大的溶解度，来实现气体的净化。低温甲醇洗技术在煤化工领域有着举足轻重的地位，这项技术能够极大地促进我国工业制气行业的发展。低温甲醇洗也能够在一定程度上缓解我国较为紧张的天然气资源短缺情况，所以该技术在我国有着很大的发展应用空间。因此，无论是在经济意义还是社会意义上，全面掌握低温甲醇洗技术在我国煤化工领域的应用具有非常重要的意义。
1、低温甲醇洗技术的基本原理及其优势
低温甲醇洗工艺是20世纪50年代Lurgi公司和Linde公司共同开发的气体净化技术，Lurgi公司建成了第一个工业规模的示范装置，用于净化煤气，Linde公司将其应用于化肥厂净化含硫变换气，并回收二氧化碳合成尿素。
低温甲醇洗技术把低温甲醇作为溶剂，有效脱除二氧化碳、硫化氢等酸性气体，对有机硫的吸收也非常好，不会产生腐蚀、发泡、堵塞等情况，是一种优良的气体物理净化工艺。和化学吸收法的不同在于吸收剂与气体溶质分子间的作用力不同。物理吸收是范德华力，化学吸收为化学键力。物理吸收中气液平衡关系符合亨利定律，溶液中吸收组分含量与其气相中的平衡分压成正比，循环量与原料气量和具体操作的条件相关，操作的压力增高，温度降低的情况下，溶液循环量会减少。因此，这种物理吸收法其经济性好，应用成本最低并且净化度高，作为一种气体净化技术，能够有效脱除酸性气体，对其吸附力超强，同时稳定性高，可制取合格的合成气，同时生产体积分数为99.04%的二氧化碳气体及硫化氢体积分数为25%的克劳斯气体，在煤化工领域应用十分广泛。
我国对低温甲醇洗研究起步在70年代末，由兰州设计院研究算出了36个二元对的交互作用系数，浙江大学和上海化工索深入研究各种气体在低温甲醇中的溶解度，并测定二元对的相对平衡常数，后经过大连理工大学完成了低温甲醇洗系统计算机软件系统的开发，同时拿下了多项专利，在许多化工厂上的瓶颈分析与增产问题上起了重大作用。
低温甲醇洗技术的优势主要包括以下几点：
①溶剂在低温下对酸性气体的吸收能力极强，同时溶液循环量和功耗较小；②溶剂的化学和热稳定性较好，不易氧化和降解；③净化气质量好及净化度高，一般对于CO2可净化到10ppm以下，对于H2S可净化到0.1ppm以下；④溶剂不起泡；⑤可选择性吸收CO2、H2S及COS等，并可将之分开脱除和再生；⑥工艺技术成熟；⑦溶剂在-50℃的低温下吸收，对于CO2的回收采用的是降压解吸，对于含硫酸气采用的是热再生，而在脱硫中则采用的是气提再生，所以热耗很低；⑧生产运行稳定、可靠；⑨运转费用较低。
2、影响甲醇损耗的因素分析
（1）工艺因素。一是温度原因。净煤气出二氧化碳吸收塔的温度设计值（-41℃），可满足设计指标，但在低负荷运行时系统压力低，甲醇吸收二氧化碳少，闪蒸冷量不足，甲醇循环系统温度高，排放的气体中甲醇分压增高，导致带走的甲醇量增加，净化气、酸性气、尾气中就会夹带甲醇。二是换热器效果的问题，热再生塔排放气体温度过高导致酸气温度高，酸气夹杂含硫的甲醇量过大，若换热器冷却效果不好，气体温度过高还会造成雾沫，回流槽液位偏高，影响分离效果。三是热再生塔顶部操作温度比设计的温度高造成去硫回收酸气温度高，导致甲醇携带量大。四是系统负荷低，蒸汽压力不足造成甲醇水分离塔塔底温度低，使得塔釜废水中甲醇含量高，甲醇损耗大。五是机泵清洗过滤网也会造成甲醇损失。
（2）再吸收塔吸收效果因素。在装置塔盘结构分析上，再吸收塔再吸收段中设计安装塔盘过多，且结构类型为浮阀塔，闪蒸空间小，再吸收效果不好，出现夹带现象，将甲醇带出，导致消耗量过大。
（3）人的因素。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆操作者的理论、操作人员的经验和技术操作水平都会对操作过程有着很大的影响，直接影响甲醇的消耗，所以加大培训力度，提升操作者技术水平可显著减少甲醇消耗。
（4）工艺控制指标因素。在低温甲醇洗工艺中，控制指标会影响甲醇装置，同时也是造成甲醇消耗高的原因。甲醇洗工艺在实际工作中需要气液平衡，如果吸收过程压力低，吸收效率也会降低，会影响气体净化，会导致甲醇的消耗量增加。另外，低温甲醇运行一段时间后，循环中的甲醇氨含量会升高，为降低氨含量，需要定时排放含氨甲醇，在降低系统氨含量的同时，排放的甲醇也增大了甲醇的消耗量。
3、降低甲醇损耗采取的措施
3.1保持生产稳定
在生产中尽量保持生产稳定，保持低温甲醇洗工艺平稳，对甲醇排放量进行控制，减少低温甲醇洗低负荷运行时间，降低出变换工段的变换气温度，充分利用低温甲醇溶解的气体闪蒸制冷效应，迅速制取合格净化气，减少火炬放空时间。
3.2优化甲醇脱水工艺控制
循环甲醇中水含量的增加，对硫化氢、二氧化碳的溶解度影响非常大。甲醇液中如果含水达到5%，二氧化碳的溶解度下降为15%，硫化氢也会大幅度下降。因此全面把控工艺管理，做好系统优化运行，有效控制是非常重要的环节，要严格执行现有规章制度，确保甲醇中水含量在控制指标内。
3.3优化工艺流程
进行工艺流程技术改造，在合理位置将酸性气体中夹带的甲醇进行分离回收，并对工艺参数优化，在实际改造中可以在二氧化碳出口管线的冷端增加保温材料的厚度，尽可能降到最低冷量损失，减少系统冷量损失，调整甲醇循环量，整体合理控制工序、精心操作制冷装置。优化甲醇再生过程、检测甲醇纯度、对吸收塔压力、液位及时调整、加强尾气吸收塔的水洗效果等等。
3.4采取材质合适的设备
首先，低温甲醇洗装置设备选材要合理，，因为在低温甲醇洗装置有硫化氢的存在，容易腐蚀设备阀门换热器等，导致系统堵塞问题，造成装置不能长期稳定运行，甚至不少企业发生焊口开裂的情况，使得系统被迫停车检修，而低温甲醇洗停车检修又需要排出系统内的甲醇，造成大量甲醇消耗。
3.5外排废水
为稳定甲醇水分离塔的操作，采取了提高塔釜液位的措施，将该塔液位控制在 80%～90%，以降低该塔对工况波动的敏感性，必要时需调节直补蒸汽量的大小以稳定该塔液位和温度。现该塔操作稳定，塔顶、塔底温度波动很小，外排废水中甲醇的质量含量长期稳定在低于设计指标0.02%。
结语
低温甲醇洗装置的工况较为复杂，设备既要经受湿硫化氢应力腐蚀的影响，又要考虑酸腐蚀问题。在此次处置过程中，安全和环保风险是处置措施和方案制定的首要考虑因素，但坚持在危险因素可控的情况下，采取科学合理的方法使内漏及其产生的影响得到控制，从而确保装置能按计划进行检修。
参考文献
[1] 闵祥坤，赵丹.低温甲醇洗甲醇消耗高及甲醇水塔问题分析及对策[J].化工设计通讯，2019，45（06）：14+21.
[2] 夏珍，王全伟，郭涛.煤化工中低温甲醇洗技术的运用研究[J].科技经济导刊，2019，27（18）：53.
[3] 樊飞，楚永利.低温甲醇洗装置氨冷却器泄漏原因分析及应对措施[J].大氮肥，2019，42（03）：182-185.
[4]王志勇，陈振伟，徐庆磊，等.清洁硫回收联产硫酸新工艺的开发与应用[J].化肥工业，2018, 45（1）:25-28.
[5]姜成旭，孙晓红.碎煤加压气化炉配套低温甲醇洗装置CO2尾气VOCs治理[J].煤化工，2018, 46（06）:7-10+35.
论文作者:杜志超
论文发表刊物:《科学与技术》2019年第18期
论文发表时间:2020/3/16
标签：甲醇论文; 低温论文; 气体论文; 硫化氢论文; 技术论文; 装置论文; 温度论文; 《科学与技术》2019年第18期论文;