【摘要】：在当前社会能源资源日益紧张的背景下，对低温甲醇洗技术充分利用，能够有效缓解能源紧张，提高能源生产和利用效率，有着很高的应用价值。因此，对低温甲醇洗环保控制要点及工艺优化进行分析，提高煤化工产业的效益和价值。
【关键词】：低温甲醇洗；工艺原理；环保控制
引言
在煤化工生产中，低温甲醇洗技术是一项很常用的技术，对于煤化工发展有着重要的影响。引用低温甲醇洗技术，能够有效的促进和推动煤气化制合成气行业的发展进步。
1、低温甲醇洗工艺原理
低温甲醇洗是在低温（-50℃左右）及一定压力（3 MPa左右），以甲醇为溶剂，对CO2， H2S及COS等酸性气体进行吸收脱除。且此吸收条件下，COS，H2S在甲醇中的溶解度是CO2的5~6倍，使气体的脱硫和脱碳可在同一塔内分段选择性地进行。
低温甲醇洗工艺的实现过程遵循亨利定律。其数学表达式如下：
P=K·X
式中：P为溶液液面上该气体的分压；K为亨利常数；X为平衡时气体在溶液中的物质的量分数。
利用这一定律，通过逐步降低循环甲醇的压力、进行氮气气提及溶剂加热等手段，解吸出富甲醇中的H2S和CO2，完成甲醇再生的同时得到较高纯度的H2S和CO2。
林德9塔低温甲醇洗工艺流程如图1所示。
图1低温甲醇洗9塔工艺流程
低温甲醇洗装置主要有酸气吸收塔、CO2解吸塔、H2S富集塔、甲醇热再生塔、甲醇精馏塔等组成。气化来的变换气体经过预冷后进入酸气吸收塔。酸气吸收塔上塔为脱碳段，下塔为脱硫段。塔上部低温甲醇液相接触合成气而将CO2脱除。吸收塔下部富甲醇逆流接触合成气，脱除H2S， COS及部分CO2。吸收塔底甲醇经降压闪蒸解吸出富含H2，经压缩后输送吸收塔进口。闪蒸分离后的富甲醇液进入H2S富集浓缩塔，由N2提出甲醇富液的大部分的CO2，以排放气形式从H2S富集塔塔顶排出。从吸收塔塔顶出来的合成气中能够达到理想的脱酸效果，甲醇富液再生后得到富集的H2S产品气后进Claus硫回收工艺流程。
2、低温甲醇洗技术的工艺流程
某低温甲醇洗技术采用七塔流程，分别为甲醇洗涤塔、二氧化碳产品塔、硫化氢浓缩塔、热再生塔、水分离塔、洗氨塔和尾气洗涤塔。
为了防止原料气中NH3在甲醇循环中累积，在洗氨塔中用来自界区的洗涤水除去NH3，原料气中的HCl也同步除去。塔底含有NH3的废水与来自洗氨塔的废水混合后送到变换气提装置。为防止从洗氨塔顶出来的原料气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，在预冷之前，需要喷淋甲醇，和变换气中水分形成溶液，使甲醇/水溶液的冰点降低，防止结冰现象。原料气分两股进入原料气冷却器，分别被合成气、CO2产品气和尾气冷却后，进入水分离器，将冷凝下来的水、甲醇混合物分离，送到甲醇/水分离系统中，气相进入甲醇洗涤塔。
进入甲醇洗涤塔的原料气在下塔与来自上塔的富二氧化碳甲醇溶液逆流接触，除去原料气中H2S、COS等硫化物。被脱除掉H2S的原料气进入上塔，与-62℃的贫甲醇逆流接触脱除CO2。为了调整净化合成气中（H2-CO2）/（CO+CO2）的比值在塔上部冷却段和塔中部附近有两股甲醇旁路。因为H2S/COS在甲醇中的溶解度大于CO2的溶解度，所以塔底部需要的甲醇流量比脱除CO2所需的甲醇量小很多。因此，只需一部分甲醇进入塔底，来自塔上部的不含硫的多余甲醇从上塔底部引出，富硫甲醇从塔底排出。
来自甲醇洗涤塔底的富硫甲醇经过换热器进入循环气闪蒸罐。
不含硫的甲醇减压进入CO2产品塔顶部进行闪蒸解吸，产生CO2产品。从CO2解析塔塔顶出来的CO2产品在原料气冷却器中回收冷量，然后送入尾气水洗塔，回收气体中所含甲醇。来自CO2产品塔底部的甲醇溶液及循环气闪蒸罐的含硫甲醇进入H2S浓缩塔通过进一步膨胀闪蒸和低压氮气气提，将CO2等气体解吸出来。H2S浓缩塔塔顶出来的尾气基本不含硫，引至放空筒放空。
硫化氢浓缩塔底部富甲醇经冷量回收后，送至热再生塔，通过再沸器加热，将甲醇中所吸收的酸性气体解析出来。塔顶的酸性气体，送到硫回收装置。在开车阶段、操作不正常时或当进料气（指进入本工序的变换气）中含硫低时，为确保送硫回收装置的气体中H2S浓度满足要求，则将气相中的一部分经酸性气增浓管线送H2S浓缩塔下部，增加酸性气的循环，尽可能地脱除CO2气体，增加进入热区的甲醇溶液中的H2S的浓度，促使酸性气中H2S浓度的提高。离开热再生塔塔底的甲醇送到水分离塔，经换热器加热，实现甲醇与水的分离，废水送至气化磨煤工段。
3、低温甲醇洗环保控制要点
3.1系统充压
在建立甲醇循环前，需要对各个塔罐进行充压，达到建立循环的压力条件。其中，洗氨塔一甲醇洗涤塔和甲醇闪蒸罐用的是高压氮气，其他塔罐用的是低压氮气。
甲醇闪蒸罐充压的氮气再利用循环气压缩机升压充入洗氨塔一甲醇洗涤塔，通过调节循环气压缩机的回流阀，使得洗氨塔一甲醇洗涤塔和甲醇闪蒸罐分别维持在3.0 MPa和0.8 MPa且没有放空。相对洗氨塔一甲醇洗涤塔和甲醇闪蒸罐分别充压，约3000 Nm3/h的高压氮气左右。
热再生系统投入蒸汽后，应及时关闭低压氮气，利用甲醇蒸汽维持热再生系统的压力，节约300 Nm3/h左右的低压氮气。
其他塔罐在充压过程中要关注放空阀位，尽量使放空在0左右波动，这样既能维持工艺需要，又能降低氮气的消耗。
2.2建立甲醇主循环
建立循环前，要确定好前系统的开车时间。一般要在煤气化点火前12h建立起甲醇主循环。因为低温甲醇洗系统消耗大，所以确定建立循环的时间极为重要。
本工艺设计满负荷循环量为4.46x 105 kg，而在开车初始阶段一般维持在3.6x 105 kg。这样，较低的循环量能够降低氨冷冻系统的负荷，为氨压机运行节约2 t/h的中压蒸汽。同时，能够降低循环过程中甲醇在甲醇洗涤塔中对高压氮气的吸收，节约200 Nm3/h左右的高压氮气。
3.3使用高压闪蒸系统对其能量进行回收
使用液体分离之后的二氧化碳在通过闪蒸换热器实施闪蒸之后能够给工业气体当中的二氧化碳冷凝提供相应的冷量，对其冷量的回收利用能够有效降低该工艺实施工程当中冷量的补充，以此降低能源消耗。当使用闪蒸系统进行闪蒸之后回收冷量的时候为了防止二氧化碳固化并结冰给整体的生产工艺带来不良影响，其实施闪蒸之后的二氧化碳气体的压力必须要控制在其三相点压之上（517950帕）。为了能够有效回收能量，还可以增设出来二氧化碳的膨胀机，当其在经过膨胀机之后膨胀，其回收的压力势能必然能够获得相应在膨胀过程当中所产生的冷量，由此这就能够有效避免该工艺在实施的过程中冷量的消耗情况。
结语
低温甲醇洗工艺是一种成熟可靠的大型酸性气体净化工艺，具有吸收能力大、选择性好及净化度高等优点。掌握低温甲醇洗的工作原理和工艺流程，才能在实际操作中应对不同的工艺状况。通过对工艺流程的探讨，结合实际接气过程中不同时间段的工艺需求。对水、蒸汽及氮气等公用物料的投用时间和投用量进行优化，为低温甲醇洗的节能降耗提出合理化建议。
参考文献
[1]黄浩峰.低温甲醇洗工艺节能优化研究[J].当代化工研究，2016（5）：41-42.
[2]曹晋斌.低温甲醇洗工艺节能优化的相关探讨[J].化工设计通讯，2017（10）.